气体钻井节能减排装置的研制及应用

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1、设聋·产品，Equipment&Product气体钻井节能减排装置的研制及应用田玉栋(大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院)摘要：针对气体钻井常用降尘装置为单筒式降尘短节起不到很好的降尘和节能减排的效果，研发了气体钻井节能减排装置，即在气体钻井排砂管线上安装内外双筒式降尘短节进行降尘。其节能减排降尘原理是：通过注水泵向降尘短节外筒内注水，水流进入内外筒腔体，被内筒管壁上若干出水口分割成具有一定速度的小水流，与含屑气体进行充分接触，起到良好的降尘效果研究分析表明，该工具具有水流速度快、与岩屑接触面积大、降尘效果好等特点，能够满足气体钻井节能减排和绿化施工要

2、求。通过现场应用7口井，表明该装置具有强制除尘和快速拆装等技术优势，除尘效果可达95％，节约用水7O0m，有效地解决了气体钻井对空气、土地和环境造成污染的难题，达到了节能减排的效果。关键词：气体钻井；节能减排；新型降尘短节D0I：10．3969／j．issn．2095-1493。2016．02．008目前，气体钻井常用降尘装置为单筒式降尘短井现场造成粉尘污染。因此，需要对降尘短节结构节，缺点是水流速度慢，水流与含屑气体接触时间优化改进，设计一种具有水流速度快、与岩屑接触短、接触面积小，起不到很好的降尘和节能减排效面积大等优点的新型气体钻井节能减排降尘短

3、节。果，需要搭建防尘棚，给气体钻井增加了额外的投入新设计的短节由内外筒组成，内筒上设有若干排水及工作量。鉴于此，研发了内外双筒式降尘短节，依小孔，外筒上有2个注水口，外筒2侧与内筒之间靠此装置可以达到良好降尘的目的，并省去不必要的采用焊接密封，内筒2侧设有法兰，直接与排砂管投入及额外工作量，达到了节能减排的效果。相连。其结构如图2所示。切剞5O．8呻的孔及避水I：11防尘机理分析及其结构改进通过对气体钻井降尘机理分析属于管道内降尘。管道内降尘属于有限空间降尘，不用考虑粉尘8哪捧砂譬蛾的形态、运动轨迹、飞扬程度等，只要在粉尘离开该有限空间之前使其降落即可

4、。气体钻井降尘要通过润湿机理来迫使粉尘降落，即在排砂管内粉尘必须与水充分接触打湿。气体钻井原有的降尘装置为现场焊接型，即在排砂管线上选择1个部位采用电气焊切割1个直径图1中原现场降尘装置结构示意图约50．8mm的孔洞(图I)，然后焊接1个球阀，通过潜水泵和管线使水经球阀进入排砂管线内；当管线内有粉尘经过的时候就会与水接触，起到降尘效果。但是，原有的降尘装置结构过于简单，在排砂连接法兰管线内降尘面过短，粉尘不能与水充分接触，所以，在出口排放时仍会有粉尘飘散到空气中，对钻作者简介：田玉栋，工程师，2007年毕业于中国石油大学(北京)(石油工程专业)，从事气

5、体钻井、欠平衡钻井、控压钻井技术研究清洗口工作，E—mail：tianyudong@enpe．corn．cn，地址：黑龙江省大庆市红岗区八百垧钻井研究院欠平衡所，163413。图2新型节能降尘短节结构示意图石油石化节能WWW．syshjn．com21田玉栋：气体钻井节能减排装置的研制及应用第6卷第2期线横截面积，m；Q为注气量，m／min。2降尘短节参数设计根据气体钻井现场实际情况，代人数据得d=气体钻井降尘的关键是让粉尘与水充分接触，170m。因此，新型节能减排降尘短节设计重点是内筒小孔2．2．2水压P射出水的速度、小孔的大小、内筒上sJ,~L的个数

6、及潜水泵的水压主要来自于整个流动过程中的水排布等技术参数。头损失，假设排砂管内压力为O．2MPa，则需要的2．1内筒小孔射水速度水头损失日为20m；沿程损失为h，入口变径损在气体钻井中，从降尘短节小孔射出水的速度失为h，，喷水小孔变径损失为h，泵距降尘短节应该满足，气体把水滴带出排砂管之前水滴必须垂的垂直高度h为5m，得直运动排砂管直径的距离(图3)，即P=pH+h+h：+h+h)(7)根据气体钻井实际情况，代人数据得P=0．27(_)(MPa。把计算出的d、P和K值代入公式(3)中，}．-————昔———_．{得D=4mm。2．3布孔方式及小子L个数

7、图3水射流运动分析为了减少水流在降尘短节中的能量损失，确保tv2≥D(1)每一个小孔都有足够的射流能量，小孔的当量截面其中寺，=U(2)积应该小于注水口的截面积，即式中：。为含屑气体在排砂管线内流速，m／s；：A。≥盯D／4(8)为水流在内筒出水口处流速，m／s；t为水流从内筒式中：A，为注水口截面积，m；n为小孑L个数。出水口运动到相对1侧所需时间，s；L为出水口到根据实际情况，代人数据得rt≤90，取n=81。排砂管线末端距离，m；D为排砂管线内径，在内筒上每隔10CITI在圆周上开4个小孔，前1mm：Q为排砂管线内气量，m／min。个圆周上的孔和

8、下1个圆周上的孔相位相差10。，根据气体钻井实际情况代入数据得，I>1．65m／这样布孔的好处