钻井液固相控制设备的使用和维护

学习情境2Байду номын сангаас
钻井液固相控制设备的使用和维护
任务1 振动筛的使用和维护
学习目标： 1.会使用和维护振动筛 2.能够讲述振动筛的工作原理； 3.能够说明钻井液进行固相控制的
必要性。
技能训练：
一.工作程序 振动筛工作 振动器使筛架在一定的振击 力下产生高频振动，当钻井 液流过筛面时，直径大于筛 孔的固相不能通过筛孔从筛 布上滚下
问题探究：
1.振动筛常见的故障有哪些？如何进 行维护
2.在钻进过程中，为什么要进行固相含量的控制？ 1）钻井液固相含量对钻速的影响： ①钻速随固相含量的升高而下降 设清水时钻速为100
％，则固相含量升至7％，钻速下降为50％，即降为清水时 钻速的一半。由大量的统计资料表明，固相含量在7％以内 ，每降低1％，钻速至少可以提高10％。 ②在不同的固相含量范围内，钻速随固相含量的降低而升 高的幅度不同 钻井液固相含量在7％(约相当于密度为 1.08 g/cm3)以下时，钻速提高得很快；而超过7％时，降 低固相含量对提高钻逮的效果不明显。
拓展知识 :振动筛安装使用时需要注意哪些事项？
(1)振动筛安装必须底座四角垫实，进液端高于 排液端。保证筛子平稳震动。 (2)接电源前，首 先将四个弹簧座上面固定筛箱的螺栓卸掉，妥 善保管，下次再用。 (3)使用前，要检查固定电 机的每条螺栓是否松动，用公斤扳手按标准紧 固。使用2-4小时，要停机检查紧固。 (4)电源 线要连接准确，保证电机正转。使用时电机转 向必须与护罩上箭头方向一直，否则不除砂。 按规定时间正确保养电机。 (5)安装筛网时，必 须标准、准确。 (6)不用振动筛时，应及时用清 水清洗筛网，清洗干净镶嵌在筛孔中的砂粒。
越低，分离效果越好。
泵排量计算
泵排量的计算公式：Q nK （1-1）
式中：Q——钻井泵排量，L/s； n——冲速，冲/ 分钟； K——排量系数，各类泵的K值可通过查表得出。
例题
某井使用3NB-900泵双泵钻进。其中1#泵缸套 150mm,2#泵缸套130mm，两泵均为每分钟55冲， 求循环排量？（查表150mm缸 套K为0.283， 130mm缸套K为0.212）
任务2 旋流器的使用和维护
会使用、维护和调节旋流器 能够解释旋流器的工作原理 会计算泵排量和循环周
旋流器的类型
旋流器按其直径不同，可分为除砂器、除泥 器和微型旋流器三种类型。
①除砂器 ：通常将直径为150～300mm的旋 流器称为除砂器 。
②除泥器：通常将直径为100～150 mm的旋 流器称为除泥器。
(2)把低流尖嘴全部放开 (3)逐渐调小尖嘴尺寸 (4)在钻井过程中，根据
实际情况不断地按上述 方法调整旋流器
技术要求
旋流器工作压力为0.15～0.25 MPa。 全部敞开时应有一些水以帘状喷洒的形式漏出来。 尖嘴从小到大的调节过程中，到只有慢速底流从排泄口排出
为止，此点为正常平衡点。 避免引起“平滩”或“干底”效应的过分调整，否则会造成严重
振动筛是一种过滤性的机械分离设备。它通过机械振动将 粒径大于网孔的固体和通过颗粒间的粘附作用将部分粒径小 于网孔的固体筛离出来。从井口返出的钻井液流经振动着的 筛网表面时，固相从筛网尾部排出，含有粒径小于网孔固相 的钻井液透过筛网流入循环系统，从而完成对较粗固相颗粒 的分离作用
振动筛具有最先、最快分离钻井液固相的特点，担负着清除 大量钻屑的任务。如果振动筛发生故障，其他固控设备(除 砂器、除泥器、离心机等)都会因超载而不能正常、连续地
工作。因此，振动筛是钻井液固控的关键设备。
工作原理
振动筛是泥浆净化系统的 核心设备，振动筛是根据筛 面产生直线运动轨迹的振动 理论设计而成的。利用两台 等质径积的振动电机，根据 自同步原理，实现了筛箱沿 一定方向的直线运动，达到 了筛除并排出钻井液中岩屑 颗粒的目的。振动筛可根据 客户实际工况设计制造适合 石油钻井液净化的双联或三 联筛，也可作为泥浆清洁器 的底流振动筛使用。
为了提高筛网的寿命和抗堵塞能力，现场还经常使 用将两层或三层筛网重叠在一起的叠层筛网，其中 低层的粗筛网起支撑作用。此外，还有层与层之间 有一定空间距离的双层或多层筛网。一般上层用粗 筛网，下层用细筛网。上层粗筛网清除粗固相，可 减轻下层细筛网的负担，以便更有效地清除较细固 相。其缺点是下层筛网的清洗、维护保养和更换较 困难。由于筛网越细，越易被堵，因此细网振动筛 的振幅高于常规振动筛。通过高振幅的强力振动， 可以减轻堵塞程度和避免“桥糊”现象的发生
在选用振动筛时，除根据固相粒度分布选择适合的 筛网外，还应考虑的另一重要因素是筛网的许可处 理量。振动筛的处理能力应能适应钻井过程中的最 大排量。影响振动筛处理量的因素，除其自身的运 动参数之外，还有钻井液类型、密度、粘度、固相 粒度分布与含量以及网孔尺寸等。筛网越细，钻井 液粘度越高，则处理量越小。一般情况下，粘度每 增加10％，处理量降低2％左右。为了满足大排量 的要求，有时需要2或3台振动筛并联使用。
旋流器的分离能力衡量
旋流器的分离能力与旋流器的尺寸有关，直径越 小，分离的颗粒也越小。
分离点
如果某一尺寸的颗粒在 流经旋流器之后有50％ 从底流口被清除，其余 50％从溢流口排出后又 回到钻井液循环系统，
那么该尺寸就称为这种 旋流器的50％分离点， 简称分离点(Cut Point)
现场使用情况表明，某一尺寸 的旋流器，其分离点并不 是一个常数，而是随着钻 井液的粘度、固相含量以 及输入压力等因素的变化 而变化。一般来讲，钻井 液的粘度和固相含量越低， 输入压力越高，则分离点
Q=n*K=n*(K1+K2)=55*(0.283+0.212)=27.23(l/s)
循环周计算
公式： T V 60Q （1-2）
其中： V V井 V地 V柱
式中:T——钻井液循环一周需要的时间，min； Q——泵排量，L／s； V地——地面循环钻井液体积，L； V井——井眼容积，L； V柱——钻柱体积，L。
，而钻井液和小于筛孔的固 相通过筛孔流下后继续参与 钻井液循环。
二.技术要求
振动筛常用筛布目数(目是 指每英寸长度上的网孔数) 为12目、16目、20目、40 目、60目、80目等，现场 使用最密的为200目。钻井 时必须使用振动筛，筛布的 目数可以根据钻井需求合理 选用，并且筛布要绷紧，及 时更换，采用转筒式装置时 应及时转动。
振动筛类型
(1)按筛箱上的运动轨迹分 圆形轨迹筛、直线轨迹筛、 椭圆轨迹筛。
(2)按筛网绷紧方式分纵向 绷紧筛和横向绷紧筛。
(3)按筛分层数分单层筛和 双层筛。
(4)按筛面倾角分水平筛和 倾斜筛。
(5)按振动方式分惯性振动 筛、惯性共振筛、弹性连杆 式共振筛、电磁振动筛等。
2.振动筛的作用
基础知识：
1.振动筛的结构 振动筛由筛架、筛网、激 振器和减振器等部件组成，如图1-1所示
图1-1 振动筛的结构示意图
振动筛的主要特点
(1)钻井液振动筛筛分的介质是液体，废弃的是固相颗粒。 (2)它所筛分的钻井液是一种物化性能变化很大的液相、固相和化学处理
剂组成的混合物。 (3)它所分离的固相颗粒的粒度由几个微米到20多毫米。由于要求筛下物
例题
问题探究
旋流器常见的故障有哪些？如何进行维护？
表1-3旋流器常见故障及维护方法
越细越好，因此筛网使用的最大目数目前已达到325目。 (4)要求钻井液振动筛具有极好的运移性、安装简单、筛网更换方便、操
作粗放、工作可靠、易损件少等特点。 (5)钻井岩屑在筛面上的筛分过程远比干物粒复杂。由于钻井液粘度的影
响，同时也由于钻屑吸附了一层水膜，这些固相颗粒透过筛孔的难度加 大，使筛下物粒度远小于筛孔尺寸。
(7)搬家安装过程中，严禁脚踏、砸压筛网，不得在 筛网上放杂物。吊装运输前，必须用压板四点固定 筛箱。保证筛箱牢固。 (8)安装筛布时，要平稳紧 固，延长筛布的使用寿命和筛子的除砂效果。 (9) 使用时，皮带张紧适度，以不打滑和不产生剧烈跳 动为宜。停机时，应随时检查皮带的张紧程度，应 随时调整。 (10)拆卸电机和皮带轮应严格按照操作 规程操作，否则会损坏配件。 (11)导流槽内的砂子 应经常清理，否则会影响导流槽内开关的使用。 (12)使用前，调整两边升降器必须相同高度，否则 筛箱震动不平稳，损坏筛子。 （13）冬天不使用 振动筛时要保证筛箱不冻，使用前要先对筛箱预热 后，确保筛箱不冻，再使用。 （14）冬天在起钻停 止使用振动筛前，要把导流槽内的泥浆全部排掉， 防止堵冻振动筛进液口。
③钻井液中粒径小于1m 的胶体颗粒对钻速的影响最大 由实验得出，粒径小于1 m 的胶体颗粒比粒径大于I岬的 粗颗粒对钻速的影响大12倍。所以，钻井液中粒径小于1 m 的胶体颗粒越多，钻速下降的幅度越大。
2）钻井液中固相含量高，会产生以下危害：
①使钻井液密度升高，降低机械钻速，缩短钻头使用寿命 。 ②滤饼增厚，且质地松散，摩擦系数高，导致起下 钻遇阻遇卡，易引起粘附卡钻；另外，滤失量增大，可造 成井壁膨胀、缩径、剥落、坍塌等；再者，滤饼渗透性大 ，滤失量大，可降低油层渗透率和原油生产能力；固相高 ，滤饼厚，还可能影响固井质量。 ③含砂量高，严重 磨损钻头、钻具和机械设备，使钻井不能顺利进行。 ④钻井液性能不稳定，粘度、切力升高，流动性不好．易 发生粘土侵和化学污染。 ⑤砂样混杂，电测不顺利，测 井资料不准确。 ⑥处理频繁，使钻井液成本升高。 所以 必须及时清除钻井液中的岩屑、砂粒和劣质粘土等有害固 相；使钻井液中膨润土和重晶石等有用固相含量维持在所 要求的范围内；从钻井液中分离膨润土和重晶石。
钻井液进口压力应保持在规定的范围内，处理前后 钻井液密度差大于0.02g/cm3，底流密度大于 1.70g/cm3。进入除砂器的钻井液必须经振动筛处 理，同样，进入除泥器的钻井液也必须经振动筛、 除砂器处理。
加重的钻井液只能使用振动筛、除砂器处理。