《钻井液固相控制》PPT课件

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1、钻井液固相控制钻井液固控及意义所谓钻井液固相控制，就是指在保存适量有用固相的前提下，尽可能地清除无用固相。通常将钻井液固相控制简称为固控。钻井液固相控制是实现优化钻井的重要手段之一。正确、有效地进行固控可以降低钻井扭矩和摩阻，减小环空抽吸的压力波动，减少压差卡钻的可能性，提高钻井速度，延长钻头寿命，减轻设备磨损，改善下套管条件，增强井壁稳定性，保护油气层，以及减低钻井液费用，从而为科学钻井提供必要的条件。振动筛振动筛具有最先、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，其它固控设备（除砂器、除泥器、离心机等）都会因超

2、载而不能正常、连续地工作。因此，它是钻井液固控的关键设备。旋流器的分离点为了定量表示旋流器分离固相的能力，有必要引入分离点这个概念；即如果某一尺寸的颗粒在流经旋流器之后有50%从底流被清除，其余50%从溢流口排出后又回到钻井液循环系统，那末该尺寸就称作这种旋流器的50%分离点，简称分离点（CutPoint）。旋流器的分离点越低，表明其分离固相的效果越好。小尺寸的旋流器具有更好的分离效果，然而它处理钻井液的量比大尺寸旋流器要小。旋流器的分离点旋流器直径，mm30015010075分离点，mm65～7030～3416～1811～13现场使用表明，某

3、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，则分离点越低，分离效果越好。除砂器通常将直径为150～300mm的旋流器称为除砂器。在输入压力为0.2MPa时，各种型号的除砂器处理钻井液的能力为20～120m3/h。处于正常工作状态时，它能够清除大约95%大于74mm的钻屑和大约50%大于30mm的钻屑。为提高使用效果，在选择其型号时，对钻井液的许可处理量应该是钻井时最大排量的1.25倍。除泥器通常将直径为100～150mm的旋流器称为除泥

4、器。在输入压力为0.2MPa时，其处理能力不应低于10～15m3/h。正常工作状态下的除泥器可清除约95%大于40mm的钻屑和约50%大于15mm的钻屑。除泥器的许可处理量，应为钻井时最大排量的1.25～1.5倍。泥浆清洁器（MudCleaner）是一组旋流器和一台细目振动筛的组合。上部为旋流器，下部为细目振动筛；泥浆清洁器处理钻井液的过程分为两步：第一步是旋流器将钻井液分离成低密度的溢流和高密度的底流，其中溢流返回钻井液循环系统，底流落在细目振动筛上；第二步是细目振动筛将高密度的底流再分离成两部分，一部分是重晶石和和其它小于网孔的颗粒透过筛网

5、，另一部分是大于网孔的颗粒从筛网上被排出。所选筛网一般在100～325目之间，通常多使用150目。离心机可用于处理加重钻井液以回收重晶石和清除细小的钻屑颗粒。常用于处理非加重钻井液以清除粒径很小的钻屑颗粒，以及对旋流器的底流进行二次分离，回收液相，排除钻屑。为了提高离心机的分离效率，一般需对输入离心机的钻井液用水适当稀释，以使钻井液的漏斗粘度降至34～38s范围内为宜，稀释水的加入速度为0.38～0.5l/s。离心机的转速对分离粒度也有很大影响。例如，处理量为21.6m3/h的离心机，当工作转速为3250转/分钟时，对水基钻井液可分离重晶石至2

6、mm，钻屑至3mm；而工作转速为2500转/分钟时，可分离重晶石至6mm，钻屑至9mm。根据斯托克斯定律，重晶石颗粒可与1.5倍于其粒径的低密度固体颗粒同时沉降。在使用离心机时，应注意选择合适的转速和处理量，以取得预期效果。钻井液固相的分类按固相密度分类：可分为高密度固相和低密度固相两种类型；前者主要指密度为4.2g/cm3的重晶石，还有铁矿粉、方铅矿等其它加重材料；后者主要指膨润土和钻屑，还包括一些不溶性的处理剂，一般认为这部分固相的平均密度为2.6g/cm3。钻井液固相的分类按固相性质分类：可分为活性固相（ActiveSolids）和惰性固

7、相（InertSolids）。凡是容易发生水化作用或与液相中其它组分发生反应的均称为活性固相，反之则称为惰性固相。前者主要指膨润土，后者包括砂岩、石灰岩、长石、重晶石以及造浆率极低的粘土等。除重晶石外，其余的惰性固相均被认为是有害固相，即固控过程中需清除的物质。钻井液固相的分类按固相粒度分类：按照美国石油学会（API）制订的标准，钻井液中的固相可按其粒度大小分为三大类：粘土（或称胶粒）粒径＜2mm；泥粒径2～73mm；砂（或称API砂）粒径＞74mm。一般情况下，非加重钻井液中粒径大于2000mm的粗砂粒和粒径小于2mm的胶粒在钻井液中所占的比

8、例都不大。如果以74mm（相当于通过200目筛网）为界，大于74mm只占3.7～25.9%，表明大多数是小于74mm的颗粒。由此可见，仅以含砂量（＞7