LW380×1400D-BP型大处理量超高速钻井液离心机设计

高速离心机主要用于分离钻井液中2μm级的超细固相颗粒。常规高速离心机的分离因数和转鼓尺寸较小,对钻井液中超细固相的分离效果不佳,且处理量与中速离心机的流量不匹配。研制了LW380×1400D-BP型大处理量超高速钻井液离心机,其转鼓直径为380 mm,最高工作转速为4 000 r/min,最大分离因数为3 400 g。设计了双级减振结构、轴承自动油气润滑系统、进液量自适应调节系统等,解决了转鼓直径增大和转速提高带来的振动烈度增加、关键零件寿命降低等问题。工业试验结果表明,工作转速3 800 r/min时,处理后钻井液固相的中值粒径D₅₀达到2μm,对应处理量5～6 m³/h,进液量自适应调节可靠。该超高速离心机完全满足了钻井工艺对钻井液中超细固相的净化和处理量的双重需求。     

高密度油基泥浆串联离心机固控系统设计分析

针对低速离心机无法回收利用高密度油基泥浆中的重晶石粉,高速离心机处理量低且容易堵塞的问题,设计了低速-高速离心机串联固控系统。通过计算及分析,得到泥浆中固相颗粒在离心力作用下的运动规律。结合试验结果,分析了离心机转速对分离固相粒径的影响规律,确定了高、低速离心机的最佳转速。串联的低、高速离心机分别分离出钻井液中的10～50 μm颗粒,1～10 μm颗粒,既实现重晶石的回收利用、降低含油固相排放率,又提高了高速离心机去除小颗粒有害固相的效率。该系统已在南川某平台4号井应用,在泥浆密度1.5～1.6 g/cm³的条件下,节省重晶石用量150 t,含油固相排放率降低38.6%。     

中浅井钻机固控设备应用效果研究

分析了国内中浅井钻机钻井液固控系统的组成,并研究了固控设备的现场使用效果。研究发现：直线振动筛排屑湿度较大,下部地层钻进时排屑含液量超过40％;过筛颗粒的中位粒径远小于筛孔直径,颗粒团聚使部分小颗粒被分出;除砂器排出钻屑的中位粒径为65．86μm;离心机净化后的钻井液中固相粒径范围较宽,粒径为2～15μm的颗粒体积比率较大,对机械钻速影响很大。提高排屑干度、增强超细颗粒分离效果是固控系统技术改革的关键。     

钻井离心机流场特性及重晶石回收效率分析

针对超深井高密度钻井液中重晶石的回收效率问题,将钻井液考虑为液-固-固流体模型,分析了离心机内流场的瞬态变化过程以及多种因素对重晶石和有害固相分布的影响,并对重晶石的回收效率进行了分析。分析结果表明：离心机沉渣池重晶石的体积分数远大于有害固相,轴向速度在离心机溢流口处达到最大;随着钻井液黏度的增大,沉渣池重晶石的回收效率明显降低,溢流口的重晶石体积分数呈现上升的趋势;随着转速和重晶石粒径的增大,沉渣池重晶石体积分数逐渐升高,溢流口返出的重晶石体积分数呈现下降趋势;粒径对重晶石的回收效率有很大影响。所得结论可以为钻井液中重晶石的回收与有害固相物的去除提供理论指导。     

钻井液固控系统优化配置研究

针对油田老式循环固控系统设计不合理、技术性能落后等问题,分析了钻井过程中固相类型、胜利油田的地层特点及当前钻井液固控设备现状,对固控设备流程进行了优化设计,形成了适合胜利油田地层特点的钻井液固控系统优化配置方案。采用新型振动筛可提高钻井液的固相控制能力,减轻循环系统用电功率;钻井液除砂除泥一体机能满足各种条件下钻井液固相控制的要求,减少钻井液排放;高低速离心机串联使用可控制深井加重钻井液的固相,除去较小颗粒有害固相,实现对重晶石的有效回收。现场应用表明,进行钻井液固控系统优化配置后固控效果明显提高。     

高密度钻井液加重剂回收工艺及装置设计

现有的工艺流程中，一般都没有把钻井液中的加重剂进行回收利用，而是直接排入废渣池，这就造成了大量的经济损失和资源浪费。在现有固控系统的基础上，设计了一种高密度钻井液加重剂的回收工艺，采用双离心机分离回收系统。通过改进高密度钻井液加重剂回收工艺，使现有的固控系统能够更好地处理钻井液。该工艺可回收大部分的加重剂，并将其循环利用，而且还可以清除进入循环系统中的有害固相。为达到最佳分离效果，所有新增装置能快捷地与原有系统的装置配合，通过变频器对离心机进行变频调速，使离心机在处理不同密度的钻井液时，能够适时调整到合适的转速，从而使该工艺得到更大范围的应用。     

威202H3平台废弃油基钻井液处理技术

目前处理废弃油基钻井液一般采用集中填埋或回注地层,依然存在潜在的环境污染问题,同时也浪费了大量矿物油资源。笔者对威202H3平台废弃油基钻井液进行回收利用研究,首先测定了废弃钻井液本身的性质,测得其表观黏度为100~120 mPa·s、塑性黏度为80~100 mPa·s、动切力为20 Pa、初终切为20/35 Pa/Pa,粒度主要集中在5.59~13.74μm。在现场及实验室进行复配再利用研究,发现在威202H3-3井龙马溪地层加入2 m3废弃油基钻井液后,油基钻井液终切不断升高、动塑比难以控制;利用废弃油基钻井液中劣质固相,在长宁H12-3井用于配制堵漏浆,施工顺利,效果较好。因此得出,废弃油基钻井液回收再利用的困难在于其中含有大量粒径小于20 μm的固体颗粒,现有固控设备难以除去,并且现有处理技术均存在安全、占地面积、能耗、交通运输、环保及成本问题,建议这种废弃油基钻井液体系用于配制页岩地层发生漏失时的堵漏浆,在一定程度上减小经济损失。而在今后废弃油基钻井液处理技术的研究过程中,如果超临界CO₂流体萃取技术能够降低成本,将成为废弃油基钻井液重要的处理技术。      

阿根廷CHE油田钻井液技术

CHE油田位于阿根廷门多萨市以南安第斯山脉东麓库亚那(Cuyana)盆地中部。该油田上部地层富含活性黏土,造浆趋势强,易出现钻头、扶正器泥包;下部地层受造山运动影响,地应力强,井壁稳定性差,掉块多,易发生卡钻;目的层渗透性好,易形成厚泥饼,导致起下钻阻卡严重;地层中含有CO2,易出现HCO3-污染;现场无钻屑池,要求钻屑不落地、废液零排放,对固相控制技术的要求高。江汉油田阿根廷项目部在该油田完成5口开发井,通过采用聚合物钻井液,配合先进的固相控制技术及针对性的防塌技术,较好地解决了以上技术难题。应用结果表明,将高、低速离心机串联使用,同时采用化学絮凝技术,既能清除劣质固相,又不浪费加重材料,能彻底解决该油田钻井液施工中的固相控制问题,有利于保持钻井液性能稳定。     

钻井岩屑粒径分布规律的研究

钻井振动筛是固控系统的重要分离设备,其主要任务是清除钻井液中直径大于74μm的固相颗粒。对辽河油田7口井深0～3500m的钻井岩屑进行了实地取样,分析了岩样颗粒直径大于74μm的粒径分布特征。分析结果表明,钻井岩屑具有明显的片状特征,颗粒的粒径分布主要与地层岩性和破岩工具有关,随着井深的变化,其岩样粒径分布呈现出幂分布、2分布和瑞利分布等3组典型规律。给出了岩屑颗粒的概率直径;建议在筛面颗粒运动特性研究、筛网工作载荷的计算和激振方式的选择中,应考虑岩屑颗粒片状特性的影响。     

姬塬油田含油污泥用于调剖的可行性研究

室内对姬塬油田含油污泥的组成、固相矿物成分和粒径分布进行了测量和分析。结果表明:含油污泥的固相含量达到29.87%,固相主要由赤铁矿、硫酸铅和硬石膏等矿物成分组成,固相颗粒粒径主要分布在5μm~50μm,平均粒径累积分布值d90平均为31.4μm。分析了姬塬油田主要储层的物性特征,对污泥固相颗粒粒径与地层孔隙匹配性进行了研究,结果表明侏罗系延9层与含油污泥粒径匹配性较好,可实现对地层深部的有效封堵。     

水基钻井液硫酸铝污染处理工艺

KS19井三开φ311.2 mm井眼在钻至6243~6387 m井段时,使用的高密度KCl-聚磺水基钻井液被含有硫酸铝的清洁化生产用工业废水污染,流变性每日不断呈现上涨趋势至发生突变,一是φ6与φ3读值、初切值、动切力均上涨较高,而其他参数均比较正常;二是上水罐、过渡槽钻井液表面粗糙,大量针眼型气泡包裹其中,流态缓慢;三是循环系统加重泵上水困难、泥浆泵抖动严重,泵冲泵压变化较大,钻进期间被迫使用灌注泵辅助泥浆泵上水。分别在套管鞋、井底分2次进行循环调整处理,采用稀释置换、气泡界面张力改变、提高碱度进行中和、流变性改变、提高油含量等至恢复正常钻进,上水罐、过渡槽钻井液仅包裹有少量针眼型气泡,泥浆泵、加重泵上水正常。     

水基钻井液硫酸铝污染处理工艺

KS19井三开φ311.2 mm井眼在钻至6243~6387 m井段时,使用的高密度KCl-聚磺水基钻井液被含有硫酸铝的清洁化生产用工业废水污染,流变性每日不断呈现上涨趋势至发生突变,一是φ₆与φ₃读值、初切值、动切力均上涨较高,而其他参数均比较正常;二是上水罐、过渡槽钻井液表面粗糙,大量针眼型气泡包裹其中,流态缓慢;三是循环系统加重泵上水困难、泥浆泵抖动严重,泵冲泵压变化较大,钻进期间被迫使用灌注泵辅助泥浆泵上水。分别在套管鞋、井底分2次进行循环调整处理,采用稀释置换、气泡界面张力改变、提高碱度进行中和、流变性改变、提高油含量等至恢复正常钻进,上水罐、过渡槽钻井液仅包裹有少量针眼型气泡,泥浆泵、加重泵上水正常。      

石油钻井用重晶石回收混合装置

为了能在实际钻井工作中方便地使重晶石粉得到回收再利用,利用一种旋流回收混合装置,与离心机、加重泵配合使用,使排出的泥浆固体即时回收,重新进入泥浆循环系统。经在实际生产中运用,证实该装置可以达到预期回收重晶石的效果,大幅减少泥浆材料的添加,不但降低成本、简单实用,而且减少泥浆固体排放,降低劳动强度。     

钻井污水处理装置离心分离橇的试验研究

对钻井污水处理装置离心分离橇进行了工业性试验研究,探讨了各处理单元的工作机理和功效,对分离橇的核心处理单元卧螺离心机的工作参数进行了试验优化,对絮凝剂进行了筛选。现场试验结果表明,卧螺离心机适合处理钻井污水的工作参数范围为大长径比、高溢流堰板、分离因数1 314～1 716、差转速5～12 r/min;离心分离橇采用除油缓冲→离心分离→吸附过滤工艺处理钻井污水,出水浊度达到20 NTU以下,色度明显降低,能够达到配钻井液和完钻后的替换钻井液等回用要求,也可作为达标排放处理设备的进水。该处理工艺具有设备结构紧凑,便于移运,人工参与少,能连续运行的特点,适合钻井队的使用工况。     

ZCZJ2×3Y-2000型液体钻井液助剂自动加药系统研制

为提高钻井液配置及维护的质量和自动化水平,研制了ZCZJ2×3Y-2000型液体钻井液助剂自动加药系统。该自动加药系统由多仓储液罐、输液计量泵、质量流量计、搅拌器、控制阀及定量配料控制系统等组成,进液计量泵将液体原料桶中的液体钻井液助剂吸入储液罐中暂存。钻井液配制或维护时,定量配料控制系统设定加药参数后,一键式操作可实现出液计量泵将钻井液助剂自动精准输送至泥浆混合系统。该装置的成功应用为钻井液自动精准调控奠定基础,显著提高钻井液配制及维护的自动化和现场HSE水平。     

离心式灌注泵性能参数的选择

作者根据150NZ型单涡室离心式灌注泵的特性试验,探讨了不同成份的钻井泥浆对灌注泵性能的影响,提出将输送钻井泥浆时最优工况点的性能参数换算成输送清水时最优工况点的性能参数的方法,可供设计、选择离心灌注泵时参考。     

石油钻井用泥浆泵的新发展

泥浆泵已发展到大功率、大排量、高压力。为适应现代钻井技术的发展,钻井设备制造商开发出了性能更好,体积更小,质量更轻的泥浆泵,以满足钻井承包商适应各种钻井工况的需要。文章简要介绍了近几年国内外新出现的几种泥浆泵。     

国内外石油钻井装备的发展现状

在对国内外石油装备资料进行广泛调研的基础上,详细介绍了国内外石油钻机发展的新趋势及交流变频调速电驱动石油钻机、液压钻机、快速移运钻机等新型石油钻机的性能及参数。介绍了国内外电驱动和液压驱动两大类型新型顶部驱动钻井装置、钻井泵等设备的最新发展现状及大功率三缸钻井泵、液压泵和六缸钻井泵等新型钻井泵的性能及参数。从国内外石油装备的发展现状看,石油装备正在向型式多样化、技术先进化、设计人性化趋势发展,据此提出了我国发展石油钻井装备的建议。     

一种新型钻井液离心机的研制及应用

针对传统离心机在分离效果、操作控制、维护保养等方面存在的不足，研制了一种新型钻井液离心机，其处理能力为45 m³/h，分离粒径小于2 μm。主要部件均选用优质耐腐蚀不锈钢制造，推进器叶片表面经过特殊的耐磨、耐腐蚀处理，延长了整机的使用寿命和大修理周期。采用变频调速电动机（与行星齿轮差速器配套使用），使螺旋推进器与滚筒之间形成0.016 7～0.025 r/min的转速差。为防止螺旋推进器扭矩过载而专门设计了安全保险装置，确保离心机在各种钻井液条件下都能以最佳状态工作。