模块钻机泥浆循环系统.

1、海洋模块钻机培训材料恒业永一（天津）石油科技有限公司 海洋模块钻机培训材料 第二部分：泥浆循环工艺和固控系统 主讲人：彭洪林 电话： （022） 66262346 传真： （022） 66262742 邮箱： ti 地址： 天津滨海新区 随着钻井技术的发展，钻井液的各项性能指标已成为科学钻井的重要标志。钻井液 是钻井过程的血液，它的作用是：清除并悬浮井底岩屑，携带至地面使其进行沉降；冷 却钻头及钻具；形成低渗透泥饼并覆盖井壁；控制地层压力；承受部分套管和钻具的重 量；保护井眼并提供井下资料；减少油层损耗；将水功率传递给钻头；防止钻具腐蚀等。 固相控制系统通过物理方法清除钻井液中有害固相，调整钻

2、井液的各项性能，储备钻井 液，它的合理配备与使用对提高钻井速度、保护油气层、调整钻井液性能和降低钻井成 本起着重要的作用。 高压泥浆系统的设计能为钻井操作提供最佳的性能。各台高压泥浆泵既能同时运 行，又能根据钻井和维修的需要单独运行。从高压泥浆泵安全阀引出的泥浆排放管应是 自排式的，否则，泥浆容易在排放管内沉积、堵塞，导致高压泥浆泵超压。正常钻进时 的泥浆来自泥浆储存罐，从高压泥浆泵将吸入的泥浆增压后输送到高压泥浆立管管汇， 经水龙带进钻杆后至井底，携带岩屑再从环空返回至喇叭口，进井口返回泥浆槽，经分 流盒分流，振动筛除掉大的岩屑后流入泥浆处理罐，除气、除砂、除泥后返回泥浆罐循 环使用。同时高

3、压泥浆管汇泵出口也与节流压井管汇连接，用于井控作业。 一、固相控制系统的构成及配置参数 固相控制系统的构成 固相控制系统（简称固控系统）是钻机钻井时用来贮存、配置、循环和净化钻井液 的重要装备。一般由钻井液罐和振动筛、除气器、除砂清洁器、除泥清洁器、离心机等 必要的五级净化设备以及高架管路（从井口至振动筛）、钻井泵吸入管路、混合泵抽吸 及排出管路、海水管路、钻进水管路、基油管路、中压钻井液枪管路、剪切泵抽吸及排 出管路、罐底连通管路、补给管路、排放管路等多种管路组成。系统还配有钻井液补给 装置、加重漏斗、加重泵、除砂泵、除泥泵、剪切泵、补给泵、基油泵、搅拌器等辅助 设备。另外，还配有走道、梯子

4、、栏杆等安全防护装置。它可以有效地除去钻井液中大 于5i5m的有害固相，保留有用固相，为钻井作业提供优质的钻井液。 固控系统的主要配置参数 为了保障钻井工况对钻井液质与量的需要， 不同型号的钻机在固控系统配备上（固 控罐的容积、设备配置、流程布置等）有区别。 根据SY/T6223 2005钻进液净化装置的使用和维护 中的内容，40007000m 钻机的主要性能参数及设备配置如下: 4000m钻机泥浆净化系统的配套 序号 设备名称 技术参数 数量 1 泥浆罐 总有效容积不小于 180 m3,储备池容积不小于 80 m3 1套 2 振动筛 处理量不于181.5m3/h 2台 3 除砂器 处理量不于

5、181.5m3/h 1台 4 除泥器 处理量不于181.5m3/h 1台 5 混合加重装置 砂泵排量：200m3/h;砂泵扬程：36m 1套 6 剪切泵（选配） 排量155 m3/h ;扬程：32m 1台 7 灌浆泵 排量50 m3/h ;扬程：28m 1台 8 除气器 处理量不于181.5 m3/h 1台 9 中速离心机 处理：40 m3/h ;分离粒度：5卩m- 7卩m 1台 5000m钻机泥浆净化系统的配套 序号 设备名称 技术参数 数量 1 泥浆罐 总有效容积不小于 200 m3,储备池容积不小于 120m3 1套 2 振动筛 处理量不于181.5 m3/h 2台 3 除砂器 处理量不

6、于181.5m3/h 1台 4 除泥器 处理量不于181.5 m3/h 1台 5 混合加重装置 砂泵排量：200 m3/h ;砂泵扬程：36m 2套 6 剪切泵（选配） 排量155 m3/h ;扬程：32m 1台 7 灌浆泵 排量50 m3/h ;扬程：28m 1台 8 除气器 处理量不于181.5 m3/h 1台 9 中速离心机 处理：40 m3/h ;分离粒度：5卩m- 7卩m 1台 10 咼速离心机 处理：40 m3/h ;分离粒度：3卩m- 5卩m 1台 7000m钻机泥浆净化系统的配套 序号 设备名称 技术参数 数量 1 泥浆罐 总有效容积不小于 270m3储备池容积不小于 160m

7、3 1套 2 振动筛 处理量不于181.5 m3/h 2台 3 除砂器 处理量不于181.5 m3/h 1台 4 除泥器 处理量不于181.5 m3/h 1台 5 除气器 处理量不于181.5 m3/h 1台 6 中速离心机 处理：40 m3/h ;分离粒度：5卩m- 7卩m 1台 7 咼速离心机 处理：40 m3/h ;分离粒度：3卩m- 5卩m 1台 8 混合加重装置 砂泵排量：200 m3/h ;砂泵扬程：36m 2套 9 剪切泵（选配） 排量 155 m3/h ;扬程：32m。 1台 10 灌浆泵 排量50 m3/h ;扬程：28m 1台 在固控系统的设计要求中，通常泥浆罐的有效容积为

8、总容积的75%泥浆罐的设计 需要达到以下的要求： 、泥浆罐应能容纳钻井过程中钻井液的最大循环量； 、泥浆罐的整体强度应能满足吊装、运输和使用密度为2.5g/cm3的钻井液的 要求； 、罐内各舱间应根据工艺流程要求，设置溢流口和带底部阀的连通管； 、每个隔舱应设有清砂口，开口下边缘应与罐底平齐可低于罐底； 、所有的密封件需要满足耐油、耐酸碱、碱 H2S能满足使用各种钻井液的要 求。 在固控系统的设计要求中，需要配置相应的泥浆处理设备，按照SY/T6223 2005 钻进液净化装置的使用和维护的要求，固控设备的选型需要遵循以下的原则： 、 振动筛：处理量应为钻井泵最大总排量的 100%-125%

9、、 除气器：处理量应为钻井泵最大总排量的 100%-125% 、 除砂器：处理量应为钻井泵最大总排量的 应满足上述能力； 100%-125%配置的砂泵和电机 、 除泥器：处理量应为钻井泵最大总排量的 应满足上述能力； 100%-125%配置的砂泵和电机 、 离心机：处理量通常为钻井时最大排量的 5%-10% 二、结构及工作原理 固控系统主要由一组储存钻井液的固控罐及用于清除钻井液中有害固相的一组设 备组成，储存钻井液的固控罐又分为循环罐与储备罐两部分。循环罐作为钻井液地面循 环的一部分，罐面上安装有震动筛、真空除气器、除砂器、除泥器、离心机等用于净化 钻井液的设备。储备罐是根据钻井工况的需要配

10、制不同性能的钻井液，或储存可能用于 不同钻井工况的钻井液。 钻井液在系统中的净化过程 1、一级净化 即泥浆在振动筛的处理。配制好的钻井液在钻井泵的作用下进入井底，并携带钻进 岩屑返回地面，经过井口高架管进入振动筛，将钻井液中较大的岩屑筛分出来。 2、二级净化 当钻井液有气浸时，可通过真空除气器的作用将钻井液中的气体清除，从而恢复钻 井液密度、稳定钻井液粘度。 3、三级净化 二级净化后的钻井液经除砂器供液泵进入除砂器，钻井液中40-60卩m以上的细 小有害固相在除砂器里被分离出来。 4、四级净化 三级净化后的钻井液经除泥器供液泵进入除泥器，钻井液中15-40卩m以上的细 小有害固相在除泥器里被分

11、离出来。 5、五级净化 四级净化后的钻井液经离心机供液泵进入离心机，离心机将钻井液中5-15卩m微 小的颗粒分离出来。 通常五级净化是同时进行的。如果只进行其中一项或几项净化，钻井液参数就能满 足作业要求时，可以只进行这一项或这几项净化。钻井液的净化过程完成后，钻井液即 可进入下一个正常的钻井循环。 系统的工艺流程 钻井液固相控制系统是通过不同的管路来完成钻井液的配制和输送的。 1. 高架管路：将从井口返出的钻井液输送到循环罐区一级净化设备。通常，泥浆 返回管的直径不得小于 12，5000m以上的钻机使用的返浆管通常不小于 14，由于在一开时泥浆中常常携带有较大的泥饼，为防止管路堵塞，返浆管

12、路需要保持不小于3的斜度。若使用圆管作为返浆管，需要在其上方开有窗 口以便于进行清理。在泥浆返回安装泥浆流量计以测量井底的泥浆返回总量和 流速。 2. 钻井泵吸入管路：同活动罐连通，罐内钻井液经吸入管路进入钻井泵。通常情 况下，钻井泵的吸入管路包括钻井泵自吸管路和补给泵的补给管路，但也可以 只选择一种类型。在小模块钻机的设计中，以崖城13- 1钻机模块为例，只设 计有灌注的补给管路。在钻井泵的吸入管路中，需要设计有泥浆滤网，以过滤 泥浆中的较大颗粒和其它杂质。吸入管路在各泥浆舱中的吸入口离罐底的高度 通常保持200mm-300m的距离。 3. 钻井泵的泄压管路：钻井泵安全阀出口管路的管路和修理

13、钻井泵时需要将泥浆 泵液力端的的高压泥浆的释放管路。管路的出口排放到较近的泥浆舱室中，应 尽量减少管路的管曲，便于压力泥浆的释放。 4. 混合泵吸入及排出管路：泥浆罐内的钻井液被混合泵吸入，与混合漏斗相连通, 经混合漏斗加料配置后，输送到不同的固控罐中。混合泵可以分别吸入不同固 控中的钻井液并输送到不同的固控罐中，以保障不同钻井工况的需要。在海洋 模块钻机的配置中，通常设计有两套配浆管路，一套用于从钻机的灰罐系统通 过缓冲罐进行加料配浆；一套用于在钻进过程中的散料包加料进行补浆。 5. 海水管路：从平台的海水管路接入，并通往参与配浆的各个舱室。在钻井过程 中用以配置钻井泥浆。 6. 钻井水管路

14、：从平台的钻井水罐接入，并通往参与配浆的各个舱室。在钻井过 程中用以配置钻井泥浆或冲洗泥浆罐。 7. 基油管路：使用基油泵从基油罐中抽出基油，并输送到各个参与配浆的舱室中， 在钻井过程中使用油基泥浆时用以调制油基泥浆。 8. 中压钻井液枪管路：钻井液通过钻井泵增压后，通过液枪管路输送给中压钻井 液枪，对沉积在固控罐底部的沉积物进行冲刷并使之与钻井液充分混合。在清 仓时冲刷罐底部沉砂，以防止岩屑沉积在固控罐中。由于近年来的的模块钻机 上选用的搅拌器通带有底部的搅拌页片，因此泥浆枪管路在设计中已基本取 消。 9. 罐底连通管路：罐底连通管路的作用是分别连通每两个相邻的泥浆舱室，有直 接连通管路和平

15、衡液管路两种方式。 10. 剪切泵吸入及排出管路：高分子聚合物钻井液经剪切泵到剪切漏斗，经剪切漏 斗配置后，输送到不同的固控罐中。此部分管路属于可选配的管路，在海洋模 块钻机中此部分管路通常不再配置。 11. 补给管路：起钻时，补给泵将固控罐中的钻井液补充灌注到井内来平衡地层压 力。 12. 罐底排放管路：在泥浆处理系统各舱室的底部设置排口，通到排放总管将岩屑 或废弃泥进行排海或收集运回陆地。在罐底排放管路上，通常设计有海水冲洗 管路用以冲刷 7 海洋模块钻机培训材料恒业永一(天津)石油科技有限公司 三、主要固控设备 振动筛 振动筛是固控系统中最重要的净化设备，作为钻井液的第一级净化，其作用是

16、将从井口返出的 钻井液中大于70卩m的较大颗粒除去，并且不产生破碎，以便下一级净化设备对钻井液进一步净化。 振动筛性能的优劣除直接影响第一级处理的质量外，对下级净化处理设备性能的发挥也有很大的影 响。 工作原理和作用：振动筛主要由筛架、筛网激振器、减振元件等组成，通过机械振动把大于网 孔的固体和通过吸附作用将部分小于网孔的固体筛离出来。从井口返出的钻井液由进料槽流向振动 着的筛网表面，固相从筛网尾部排出，含有小于网孔固相的液相透过筛网流入在用钻井液系统，从 而完成分离。 现在国内常用的振动筛其结构、工作原理基本相同，即通过电动机带动偏心轴高速旋转，偏心 轴旋转时产生强大的离心力作用于弹性振子，

17、使固定在框架上的不锈钢筛布以较高的频率振动，筛 出钻井液中较大的岩屑。下面介绍国内常用的几种振动筛的结构、工作原理、安装使用、维护保养 及常见故障的原因分析。 1 S230-3特迹振动筛 1）振动筛的组成 特迹系列钻井液振动筛是由筛箱总成、电动机及支架总成、钻井液进筛槽、底座、皮带护罩等 部分组成。筛箱上装有振动轴，振动轴两端装有经平衡的激振器总成，振动轴一端激振器外侧装有 皮带轮总成。电动机轴上装有电动机皮带轮总成。用三角皮带将两皮带轮总成联接传递动力。 2）激振原理 激振器由轮毂、连杆机构、压簧、压盖、主副偏心块组成。激振器安装在振动轴两端，其旋转 中心即为振动轴的轴心线，当振动轴的转速小

18、于440rpm或处于静止状态时，由于压簧的作用，主副 偏心块处于闭合位置，此时激振器的重心与旋转中心重合，不产生离心力，因此筛箱不产生振动。 当振动轴的转速大于 440rpm时主副偏心块开始甩开，激振器的重心偏离旋转中心而产生离心力，筛 箱开始产生振动。随着振动转速的增加，主副偏心块张开角度也随之增大，离心力也逐步增大，筛 箱振动加剧。当振动轴转速达到580rpm时，主副偏心块张开最大位置。当振动轴转速达到额定转速 时，激振器离心力达到最大值，筛箱处于稳定振动状态，开始正常工作。当结束工作，电机断电后， 随着振动轴转速的降低激振器离心力逐渐减小，当转速降低到580rpm时，主副偏心块开始合拢，

19、激 振器的离心力迅速减小；当转速降低到略小于440rpm时，主副偏心块在压簧的作用下立即合拢，激 振器离心力很快降到零，筛箱即可停止振动。因此使用此激振器可使筛箱起动、停止平稳；降低电 机起动电流，防止烧电机。 3）特迹点的振动轨迹 根据钻井液振动筛的使用情况，筛箱侧板上位于筛网水平位置的三个点为特征点：第一点选在 钻井液进口端，第二点选在激振器旋转中心的铅垂线上，第三点选在钻井液的出口端。产生这种特 殊轨迹的原因是由于激振器的旋转中心与筛箱质心的相对位置所决定的。 4）特迹系列钻井液振动筛的特点 由于激振器旋转中心与筛箱质心的特殊相对位置关系而产生的特殊振动轨迹，使得钻井液出口 端振幅大，抛

20、掷指数大，筛分效果好，钻屑排出速度快，筛网寿命高。 钻井液进筛槽上的延伸槽可单独从整机中拆卸下来，便于筛箱总成的吊装或更换隔震弹簧，调 节延伸槽上的手柄能使钻井液按要求分布在筛网上，减小钻井液对筛网的冲力，从而提高筛网寿命。 钻井液进筛槽上设有直通阀，使钻井液不经过筛箱，便于特殊作业；钻井液直通阀采用60锥 形阀体与阀座密封，用拉杆提放阀体，开关方便，密封可靠；实现钻井液大小循环的变换十分方便。 钻井液进筛槽中还设有活动闸板和导流板，用密封进液时将其装上，可提高筛网寿命，用上部方槽 进液时将其卸掉，便于清理槽底。 筛网采用面筛网与衬筛网紧叠粘压而成，然后压制钩边，张紧均匀可靠，更换筛网方便，采

21、用 两张筛网串联，那块筛网损坏换那块，可节约筛网。 采用重锤调节式激振器，电动机起动负荷小，起动与停车平稳，调节激振力和振幅方便。 皮带轮内孔为锥形，通过锥形套和键与轴端联接，装拆方便。 高底座双联筛的钻井液流动槽和爬犁，根据需要均设有暖气管线，适于高寒地区作业和搬迁。 5) S230-3型振动筛安装使用 S230-3型系列特迹系列振动筛的正确安装与使用是十分重要的，应遵循以下几点： 特迹振动筛安装必须平稳，避免左右倾斜，严防钻井液进筛端低而钻屑排出端高。振动筛底座 的四角决不能悬空，以便消除噪音，使振动筛平稳地工作。 接电源前，必须先将每个筛箱四个弹簧座上面固定筛箱的M20X 110的螺栓卸

22、掉，否则开机后筛 箱与底座会同时产生剧烈振动，使振动筛不能正常工作。将螺栓卸掉后放好，以备再用。 张紧筛网时先紧皮带轮一侧的张紧螺母，使钩板处于铅垂位置，再紧另一边的张紧螺母。张紧 筛网应分两步进行。第一步预张紧；一边拧张紧螺母一边用手压迫筛网，直到手感筛网各处松紧适 度，有一定刚性为止，开机试运转，筛网与筛架应同步振动，不能出现脱离现象。第二步重复张紧： 试运转3-5分钟后停机，再适当紧螺母，直到手压筛网感到各处刚性适度为止，最后检查每条张紧 弹簧，其压缩量应基本相等，但决不能将张紧簧压密合。 振动轴的皮带轮和电机轴的皮带轮均采用塔轮结构，有两种传动比可供选用，当直径匹配为 206与224时

23、，振动轴转速为 1252rpm;当直径匹配为 190与240时，振动转速为 1068rp m,可 以方便的调整振动筛激振力。 电机的转向与皮带护罩上箭头所指方向一致，否则钻屑将在筛网上逆向运动而不能排出。清理 筛网上的积屑时，切忌使用铁锹以免筛网被铲破。 建议最好采用下部密封管使钻井液进入筛槽，有利于提高筛网寿命。 6) S230-3型振动筛维护和保养 多台振动筛最好交替使用，对提高轴承、筛网和其它零部件的寿命将是有益的。 停筛时，应及时用清水冲洗筛网，并用毛刷刷干净筛网上的钻井液和嵌在网孔内的砂粒。 在使用中，如发现有钻井液糊网现象发生，应及时进行洗刷。 每24小时应向润滑油杯加黄油一次。定

24、期检查筛箱侧板螺栓，如有松动，及时紧固。 吊装时，严禁脚踩和砸压筛网，运输过程中筛网上严禁存任何物品。吊装和运输前必须用4条 M20X 110的螺栓将筛箱与底座固定，防止筛箱剧烈振动和跳开。 皮带张紧适度，以不打滑和不产生剧烈跳动为宜。停机时，应随时检查皮带松紧程度，及时调整。 电机和振动轴的皮带轮均为铸铁件，它们通过锥套和键与轴端连接。装卸时切忌用力敲打，以 防破碎。为此，在锥套端面设有顶丝3 M12和紧固螺栓3 M8拆装方便，更换容易。 在起下钻过程中振动筛已停止运转，而且由于钻井液长时间没有循环，粘度往往高达100卩以 上，这时应将钻井液进筛槽中的直通阀打开，并同时关闭振动筛进口端的插板

25、，防止高粘度的钻井 液流到筛面上将筛网糊死。如果因插板关闭不严，有钻井液进筛网，应及时用清水冲洗筛网。 2 眼镜蛇”振动筛 1 ）结构及工作原理 “眼镜蛇”振动筛主要由三个系统组成：筛箱和角度调节系统、激振系统、筛网锁紧系统，该 振动筛是直线轨迹筛，设计独特的筛箱可提供最大的透筛率并使筛出的固相更加干燥，。 筛箱上安装的专利筛网与一般振动筛相比有极大的先进性。通常情况下，第一张筛网位于水平 位置，其上将浸没 1-2英寸深的钻井液，钻井液池在筛网上产生均匀的液压，增大了第一张筛网的 透筛能力。通常情况下，筛箱里浸没钻井液延伸到第二张筛网末端。第三张筛网是用来清除筛分过 的固相颗粒中残存的钻井液。

26、当液流波动或液流情况变化时，钻井液从第二张筛网末端跑到第三张 筛网上，第三张筛网上的钻井液向后流向导流板，并且又形成一个液池，防止钻井液的流失。角度 调节装置的角度调节范围，向上可调至3度，向下可调至-7度。当流量增大时，筛箱倾角可向上调 节以增大液池深度，较深的液池可避免在大的流量下钻井液流失。 激振装置包括两个筒式激振电机，两个筒式激振电机使筛箱产生25.4g的激振力，振幅为 3.2mm,激振力的大小可在定货时特别规定，以便于在生产过程中调整。 “眼镜蛇”振动筛的筛网张紧是由简单的机械夹紧装置即锤击式楔块装置，锤击式楔块可用锤 子敲紧或撬进去，筛网张紧更加方便、简单。 2）安装使用 “眼镜

27、蛇”振动筛是将底部的贮液槽和后面的进液槽整装运输的，没必要将设备焊接到支撑梁 上，因为从弹簧支撑装置传出的振动几乎没有。支撑梁必须能够支撑振动筛3266公斤以上的重量。 放置设备时应使操作者能够在筛子两侧更换筛网。建议在筛子四周至少留出 0.6m空间。设备间 的走道和整机四周的通道很重要，以便于正常的维护和保养。 设备使用前准备：卸掉运输用的四个螺栓，并放在保险的地方备用；检查筛子上所有的螺母、 螺栓和紧固件；检查调节筛箱倾角用的保险销，以确保它们都插入适当，并且两侧都在同一位置； 连接电源；安装筛网。 电器连接：确认设备安装电压，以确保和电机工作电压相匹配；将和设备相连接的供电电缆断 开并做

28、出标识；安装电机的供电电缆；检查一下电压和接线，并确保连接紧固；启动电机，检查电 机转向，电机的转向如何均可，但必须确保两电机转向相反。 筛网安装：如果钻井液正在循环，则打开进液槽上的泄浆阀；筛子振动时冲洗筛网；关闭筛子； 卸掉筛箱两侧的锤击式楔块，以卸下筛网；卸掉筛盘，在安装新筛网前，清洗盘面；更换磨损或丢 失的筛网密封条和支撑条（确认所有筛网密封条都在正确位置上，才能启动筛子）；小心放置新的预 张筛盘，不允许筛盘上有挠曲现象；检查筛网在整个筛箱上是否水平，以及在安装中是否向前滑移； 用锤子或撬杠将楔块楔紧，确保楔块紧固可靠。 3）“眼镜蛇”振动筛的启动和运转 设备在出厂前已经预置了适合大多

29、数钻井条件的G力。设备安装完毕后需要调节筛网数目和筛 箱角度。筛箱振幅通常情况下没必要调节。 （1）筛箱倾角 11 海洋模块钻机培训材料恒业永一（天津）石油科技有限公司 从调节盘上卸掉红色的保险销（要把两侧的保险销都卸掉）；用一侧的手轮调节筛箱角度，将另 一侧也调至相同角度；当调到所要的筛箱角度时，重新插好保险销，必须确保两侧的保险销的孔位 置相同。 通常钻井条件下，设备工作角度应在上下2度之间，以便使液池末端正好接近第二张筛网的末 端。当从井底返回的钻井液中的固相较多、含有粘土或流量较大时，调大向上的倾角，可增大振动 筛处理量，使固相更干燥。但也加快了筛网的磨损。通常当液池末端恰好接近第二张

30、筛网末端时， 切屑已被充分脱干。 （2）筛网堵塞 如果筛网是装在筛子上，可用废布或布手套以圆形运动来擦拭筛面。如果筛网已经卸下来了， 可用高压空气或高压水从下面吹。 盐水钻井液有时会导致在筛网的金属丝上出现钙沉积，随着金属丝上钙层厚度的增加，网孔将 会堵塞，这样常常导致跑浆。通常用蒸汽来清洗沉积的钙质。 覆盖在筛网丝上的钻井液中的其它添加剂或化学药品可用酸性溶剂来稀释。把水和酸性溶剂以 5： 1的比例混合好来清洗筛网。注意：酸性溶剂对皮肤和眼睛有害，如果溅到皮肤、眼睛或衣服上 可用水冲洗。 （3）筛箱振幅的调节 “眼镜蛇”振动筛振幅已经预置，使其在大多数工况下输送固相能力最大和筛网寿命最长。但

31、 为了适应特殊工作的需要，还可降低或增大筛箱的振幅。增大振幅有利于固相输送和增大钻井液处 理量，但会影响筛网和电机轴承的寿命。减小振幅则正相反。 改变振幅应按以下步骤进行：关闭电源，并在电源上做出切断标识；卸掉电机上的四个护罩； 旋转电机轴上每副平衡块中最外面的一个，来改变电机产生的激振力。松开平衡块上的锁紧螺栓， 以松开外面的平衡块；将四副平衡块都放在最大激振力的相同百分比的位置；重新装上电机平衡块 护罩；重新接上电机电源。 4）“眼镜蛇”振动筛维护保养 “马丁”激振电机的润滑指导：振动筛工作一个月后，应将电机上每个轴承润滑一次。当环境 温度正常或较低时用 kluber Isoflex NB

32、52润滑脂。当环境温度高于 50 C时用Isoflex Topas 润 滑脂（P/N46AY）。基本步骤：用抹布将润滑脂塞子周围的电机外壳擦干净；从激振电机上卸掉润滑 脂塞子；将1/8的润滑脂嘴装到激振电机上；（通常用新的润滑脂嘴，因为即使是很少量的，其它 种类的润滑脂也将会与 lsoflex 润滑脂产生不良反应）；用润滑脂枪向每个润滑脂嘴内打入5.7克的 润滑脂；卸掉润滑脂嘴，重新装上润滑脂塞子。 注意：不要将下个月的润滑脂也一同打入，太多的润滑脂将会损坏电机；不要将lsoflex 润滑 脂与其它润滑脂混合；如果电机在工作3个月后未润滑，则向每个轴承打入28克润滑脂。 日常检查、维护和保养

33、检查六个锤击式楔块是否放置好；检查保险销是否在筛箱左右侧同一位置上；检查筛网是否有 翘曲，必要时应修复或更换；检查筛网上的橡胶条和密封条是否磨损和破坏，必要时应更换；确保 所有的螺母、螺栓、锁紧垫紧固可靠，尤其是电机上和紧固电机座板上的螺母、螺栓、垫片紧固可 靠，不能有松动现象；监听是否有大的噪音或异常声音，尤其是轴承或金属间的碰撞声。 5）“眼镜蛇”振动筛常见故障与原因分析 表15-2常见故障原因分析 故障 原因 措施 噪音大 电机轴承失效 更换电机 电机不能 起动 1. 供电电源断开 2. 电源电缆失效 3. 控制线路保险丝断 4. 电机坏 5. 加热丝断路 6. 固体过载断路（IEC）

34、7. 电压缺相 1. 重新连接电源 2. 维修或更换电缆 3. 更换保险丝 4. 维修或更换电机 5. 按复位按钮 6. 待自动复位后重新启动 7. 检查接线正确连接 电机启动 后又断开 1.热接触器过载 2.IEC装置切断了接触器 1. 检查接触器是否失效、型号是否合适，查 找过载原因 2. 确保过载装置在电机铭牌上所列的同一 电流强度上 3 S250-2型平动椭圆振动筛 1）S250-2振动筛的特点 S250-2型振动筛为平动椭圆振动轨迹：明显的降低了 “筛堵”和“筛糊”现象，轨迹结合了圆 筛和直线筛的基本优点，钻井液处理量比其它类型的振动筛高；关键部件采用美国马丁工程技术公 司生产的高性

35、能激振电机（ MARTINMOTOMAGNETI）该电机确保在恶劣的使用条件下仍可获得最佳 性能，并具有很高的可靠性。 2）工作原理 在筛箱质心上侧，有两个相互成一定角度的激振电机反向旋转，可以在筛箱质心形成椭圆振动 轨迹。调整电机的两端偏心块为适当的相位夹角，就可以在整个筛箱上形成平动椭圆振动轨迹。 3）安全和注意的事项 在进行维修电路的操作之前，必须断开电源，否则将造成严重的人身伤害或死亡事故；每月必 须检查、紧固一次固定电机的螺栓，紧固力矩为48kgm严格按照润滑说明进行操作，否则可能损 坏设备；电机润滑必须采用说明书中明确要求的专用润滑脂，否则设备将严重损坏。 4）S250-2型振动筛

36、技术参数 筛框：3张筛网结构；筛网面积：3X 1.2 X 0.7=2.5 m 2 ;可调筛箱角度：出口向下倾斜1 ; 出口向上倾斜 3 ;筛网类型：钩边筛网结构；筛网支撑：橡胶胶条支撑；筛网张紧：横向钩边螺 栓快速张紧；运动轨迹：平动椭圆振动；轨迹椭圆度：1 : 3.5 （可以根据用户使用的要求改变）；G 力：6.3 g （出厂设置90%激振力）；双振幅：6 mm （椭圆轨迹长轴）；水平速度：0.33 m/s。 5）S250-2型振动筛设备安装 钻井液振动筛的正确安装与使用是十分必要的，放置设备时，必须留出操作者能够在振动筛两 侧更换筛网的位置。另外，设备必须在两个方向上保证水平，以确保钻井液

37、分布均匀。不要在参振 的筛箱上焊接或安装排砂槽。当电机已经安装并接线后，不得在筛箱上进行焊接。焊接将有可能导 致电机绕组和轴承损坏。 接电源前，必须先将每个筛箱两侧的运输固定装置完全松开，旋转90度后紧固在底座工字钢上， 以备再次搬迁时使用；检查振动筛上所有的螺母、螺栓是否连接可靠；检查两个弹簧前座调整的高 度是否一样。 6）安装筛网 如果钻井液正在循环，应打开进液槽的泄流阀；在振动筛运转时冲洗筛网；停机；松开紧固筛 网的张紧螺栓时，不需要将螺母等零件完全卸下来。将张紧螺栓旋转90度，使其扁方从筛网钩板的 长孔中退出，然后拿出筛网钩板，取出筛网；安装钩边筛网时，应彻底将其推到位，不能让筛网伸

38、出。张紧筛网时，使没有安装张紧弹簧的一侧钩板张紧处于铅垂位置，再紧另一侧的张紧螺母。筛网 与筛架应同步振动，不能出现脱离现象；如果使用筛网压架，必须保证压架上的胶条与筛框上的胶 条紧紧压死，否则将缩短筛网的寿命，并且压架也很快磨损、断裂。 7）S250-2型振动筛操作使用 筛箱角度调节。首先松开前弹簧下座的锁紧手柄；转动手轮调节前弹簧下座的高度，另一侧与 之协调；当调至所需要的筛箱角度时，拧紧转动手柄。 为了保证最佳的筛分效果和充分利用筛网面积，液池末端应当保证在第三张筛网的入口或中间 部位。可以通过以下三种方法调节：a.调节筛箱的倾角。b.更换筛网的目数。c.调节延伸槽的翻转 板开启部位。

39、粘糊筛网的处理。当钻进过程中遇到难筛分的泥岩层时，泥层会糊在筛网上面不动，这时必须 将水管接到筛箱前端的冲洗支撑管上进行冲洗。切忌使用铁锹，以避免铲破筛网；当大量与网孔尺 寸相近的砂粒糊住筛网时，可以更换目数更高的筛网来解决问题。更换成粗筛网也可以解决此问题， 但是大量的固相又回到循环系统中。一般钻到松散的含砂岩层时，经常要试验几种不同目数的筛网 来减少筛糊现象。一般情况下，优先选取更细的筛网；在起下钻过程中由于钻井液长时间没有循环， 粘度往往高达100卩以上，这时应将钻井液进筛槽中的直通阀打开，防止高粘度的钻井液流到筛面 上将筛网糊死。 筛箱振幅的调节参见上节眼镜蛇”振动筛的相应部分。 其它

40、事项：钻遇砂岩和砾岩层时，振动筛的处理量明显增加。这时可以更换细目筛网，减轻下 游固控设备的负荷；当遇到地层复杂，筛分效果变化较大的情况，可以通过调节延伸槽上不同位置 的翻转板，来改变液流的位置；在保证钻井液不流失的情况下，尽量使筛箱的出口端低于入口端。 这样可以防止筛分颗粒再次破碎，从而影响筛网寿命和处理效果。 8）S250-2型振动筛维护保养润滑 振动筛每累计连续工作两个月（运转 1400h）后应将电机上每个轴承润滑一次，马丁电机的润 滑参见上节相应部分。 巡回检查 检查所有的螺母、螺栓、垫片是否松动，尤其是电机上和紧固电机座板上的螺母、螺栓、垫片 紧固可靠（每班检查一次），不能有松动现象

41、；检查调节筛箱角度的前弹簧座是否清洁，调节灵活、 可靠；检查筛网是否破损， 必要时应更换筛网； 检查筛箱上的胶条是否磨损和损坏，必要时应更换； 监听是否有不正常的噪音。尤其是轴承啸声和金属撞击的声音。 9）S250-2型振动筛通常使用规范 通常应当使用相同目数的三张筛网。钻屑分离点一般是根据粗筛网的目数决定。如果需要安装 粗筛网，它应当安装在钻屑的排出端；当遇到坚硬黏土和粘性很高的地层时，采用细目筛网（50, 70, 80目）比粗筛网（20，30，40目）更合适，因为细目筛网的表面更加光滑，而且较大的网孔 更容易被黏土堵住。虽然使用细目筛网可能产生处理量不够的问题，但是更多的情况下使用细目筛

42、网可以解决问题；由于钻井速度和井底情况不同，因此，可以通过调整筛箱角度来改变固相的传输 速率；使用进液槽出口端的翻转板可以改变筛网上液面的形状，调整翻转板可以减少液面的马蹄形 状，以增加有效筛分面积；如果需要更换钻井液或者在钻井液中添加水，最好是将水管接到振动筛 的进液槽中，或者接到筛箱前端的支撑管的水嘴上。这样可以降低钻井液的粘度，大大提高筛分效 果；筛分过程中，如果大部分筛网表面干燥，则筛网很容易损坏。通过调整筛箱角度和更换高目数 筛网可以延长液面；不允许大量的钻井液驻留在筛网上，这样会影响振动筛的性能。不允许有大量 钻井液糊在电机上，这样会使电机发热；增大筛箱向上的倾角，可增大振动筛的处

43、理量，但也加快 了筛网的磨损。遇到粘土层排砂不畅时，操作者可在工作状态下通过转动前弹簧下座的高度调节手 轮来调节筛箱的倾角，使其向下倾斜，直到设备正常运转；如果同时使用两台振动筛，则振动筛最 好交替使用，对提高电机、筛网和其它零部件的寿命将是有益的；停筛之前，用清水冲洗筛网，可 以提高筛网寿命或者便于保管筛网；不要在筛网上放置任何工具，否则会损坏筛网。 10）S250-2型振动筛故障排除 表15-3故障排除 故障特征 原因 解决办法 噪音大 电机轴承失效发出很大的尖 叫声 更换电机 电机不能启动 供电电源断开 重新连接电源 电源电缆失效 维修或更换电缆 电机坏 维修或更换电机 电机缺相（TRI

44、PPED黄色指示 键弹出） 检查接线，排除故障后压下RUSH TO RESE复 位键，然后启动电机。 电机启动后又断开 热接触器过载 （TRIPPED黄色指示键弹出） 1.查找过载原因，排除故障后压下RUSH TO RESET复位键，然后启动电机。2.确保过载装 置同电机铭牌上规定的电流相同，一般情况下 电流指向3-4之间。 除砂器、除泥器 1结构及工作原理 除砂器、除泥器在固控系统中为第二、第三级净化设备，是由进液管、排液管、一组旋流器、 清洁筛、底座、支架及其它部件构成。如下图所示。 1 Xn 班口管 图15-1除砂器、除泥器结构示意图 1-电机；2-底座；3-支架；4-旋流器；5-排砂槽

45、；6-清洁筛 1）旋流器的结构及工作原理图如下图 进口腔 涡流廉管 IS 所示。 旋流器是由上部壳体、下部壳体和底流 嘴等组成。上部壳体呈圆筒状，形成进口腔。 侧部有一进口管，顶部中心有一涡流导管， 构成溢流口。下部壳体呈圆锥形，锥角一般 为150 200。底部为底流口，固体从该口排 出。 当具有一定流速和压力的钻井液经旋 流器的进液口沿切线方向进入旋流器并在 旋流器内高速旋转时，在离心力的作用下， 钻井液中较大较重的泥砂颗粒被甩向旋流 器的内壁部位并沿内壁螺旋下降，最后经下 部的底流口排出；较小较轻的泥砂颗粒和钻 井液形成内螺旋流向上运动，最后经旋流器 上部的溢流口排出。 2）平衡式旋流器

46、图15-2旋流器结构示意图 旋流器正常工作时在螺旋运动的中心形成空气 17 柱，产生一个低压区， 对底流口有吸力。 在一定压力 下，将清水泵入旋流器，并调节底流口大小至底流无液体排出，此时底流口的大小为平衡点，这种 旋流器称为平衡式旋流器。固控设备中多用此种旋流器。当把含有固相的液体泵入时固相就会从底 流口排出。 以下是对底流口进行调节时的可能出现的几种现象： （1） “干底”：如果将底流口调节到比平衡点开口小时，在平衡点与实际的底流开口之间出现一 层干的堆形砂层。如果用这种旋流器分离极细的固体时，被分离的细颗粒在穿过砂层时失去表层水 膜，从而造成底流开口堵塞，形成“干堵”，这种调节称为“干底

47、”调节。 （2）“湿底”：如果将底流口调节到比平衡点开口大时，则会有堆形旋转液排出，这种调节称 为“湿底”调节。 （3）“伞状”排出：在正常工作时，底流口同时有两股流体相对流过：一股是空气吸入，另一 股是含有固相的稠浆呈伞状排出，这时在开口处形成环形屏障-吸入的空气流使底流开口保持畅 通，保证旋流器在最高效率下工作。 （4）“绳状” 排出。当进料中固相含量过大，被分离的固相量超过旋流器的最大许可排量时， 就产生“过载”。此时底流呈“绳状”排出。这时空气不会被吸入，底流开口不再有环行屏障，而 形成阻流嘴。出现这种情况时，许多本来在清除范围之内的固相颗粒，就会折向溢流管返回钻井液 体系。 3）旋流

48、器的砂堵 底流砂堵：底流砂堵的原因是调节不当，造成干底排出，或者是含砂量太高，造成旋流器过载。 排除底流砂堵的方法是把底流口调大；让前一级固控设备除去更多的固相。底流砂堵将影响其净化 能力，加速内衬和涡流导管的磨损，因此一经发现必须立即清除。 进口管砂堵：进口管砂堵分为局部砂堵和全部砂堵，发生局部砂堵时，进口腔内的流体速度变 低，此时旋流器只起旋流漏斗作用，底流中钻井液漏失量很大。有时底流中还混有从溢流管中倒流 下来的清洁钻井液。进口管全部砂堵，有可能造成大量干净的钻井液从溢流管中倒流下来。 进口管砂堵的原因是钻井液的管理不严格。如果钻井液未经过振动筛，或者振动筛的筛网破损， 最容易造成进口管

49、砂堵。 4）旋流器的分类 旋流器上部壳体圆筒部分的直径是决定旋流器钻井液处理量及分离钻井液中泥砂颗粒大小的重 要因素，圆筒部分的直径称为旋流器的名义尺寸。下部壳体的圆锥角一般在15200之间，底流口 直径在10-30mm之间。一般情况下由一组名义尺寸在150300mm之间的旋流器组成的净化设备称之 为除砂器，由一组名义尺寸在50-125 mm之间的旋流器组成的净化设备称之为除泥器。 （1）除砂器 根据除砂器对钻井液处理量的大小，一般情况下除砂器由1 3个150 300mm的旋流器组成。 每个旋流器的处理能力，在进液压力为0.2Mpa时不低于20 120m /h。正常工作的除砂器能清除约 95%

50、大于74卩m的岩屑和约50%大于40卩m的岩屑。为了提高使用效率，在选用除砂器时其许可处理 量必须为钻井时最大排量的125% （2）除泥器 根据除泥器对钻井液处理量的大小，一般情况下除泥器由4个以上50-125mm的旋流器组成。 每个旋流器的处理能力，在进液压力为0.2Mpa时不低于5-15m3 /h。正常工作的除泥器能清除约 95% 大于40卩m的岩屑和约50%大于15卩m的岩屑。除泥器能除去 12-13卩m的重晶石，因此不能用它 来处理加重钻井液。在选用除泥器时，其许可处理量必须为钻井时最大排量的125 150% （3）清洁器 清洁器是旋流器与超细网振动筛的组合，上部为旋流器，下部为超细网

51、振动筛。清洁器是二次 处理设备。它处理钻井液的过程分两步：第一步是旋流器把钻井液分离成低密度的溢流和高密度的 底流。第二步是超细网振动筛将高密度的底流分成两部分，一部分是重晶石和其它小于网孔的颗粒 透过筛网，另一部分是大于网孔的颗粒从筛网尾部排出。 2除砂器、除泥器的安装、使用维护与保养 1）安装 （1） 根据钻井液循环系统的实际情况，安装除砂器、除泥器时振动筛出口应突出罐边20-30mm， 底座应牢固固定在罐上，固定前应检查固定位置是否牢固、罐面是否水平，严防除砂器、除泥器的 清洁筛面后倾。 （2）进出液管应连接可靠，尽量减少弯曲且不得渗漏。 （3 ）接通电源，检查电动机的旋转方向是否正确。

52、 2）调整使用与维护 （1） 每次使用前应先检查各部螺丝有无松动，固定是否牢固，如有异常声响或故障应及时排除， 确认正常后方可使用。 （2） 除砂器、除泥器的正常工作压力应为200kpa350kpa，应根据钻井液的粘度、密度、含砂 量等具体情况将排砂口（底流口）调节到合适的尺寸。底流钻井液应成伞状喷射排出，适当加大进 液流量可使溢流粒度变小，能达到最大限度的清除固相的目的。 （3）筛网的更换：更换筛网时，应切断电源，松开卷筒轴两端的盖形锁紧螺母，轴向轻打螺母 使锁紧螺栓后退，然后使用卷筒轴专用搬手转动卷筒轴，即可使筛网松弛。每周要在卷筒轴两端的 油杯内加注黄油一次。确保卷筒轴的转动灵活。 （4

53、）电动机应定期检查和清扫，外壳不得堆积灰尘，不得用水龙头喷射清扫电机。 （5）电动机运行时，轴承允许温度不得超过95C,轴承每运行2500h （约半年）至少检查一次， 如发现轴承润滑脂变质必须及时更换，更换前须用汽油将轴承清洗干净，润滑脂采用ZL3锂基润滑 脂。加油量为轴承室净容积的2/3。 （6）拆卸电动机电缆时不必卸下橡胶垫，以免影响结合面处的隔爆性能。 （7）电动机受潮，必须进行干燥处理，温度不得超过120 C。 3）常见故障及排除方法 表15-4常见故障排除方法 故障特征 原因 解决办法 底流口排除物不成伞 状喷射 进入旋流器的钻井液压力不足 检查砂泵和管路阀门 底流口直径调节不合适

54、调节底流口直径大小 锥体磨穿 达到寿命极限 更换锥体 进入旋流器的钻井液压力太高 减少进液液压 法兰连接处渗漏钻井 液 石棉垫损坏 更换石棉垫 螺栓预紧力不均匀 调整螺栓预紧力 振动筛排砂不畅 电机反转 调整电机转向 振动筛面后倾 调整振动筛框 海洋模块钻机培训材料恒业永一（天津）石油科技有限公司 筛网松弛 张紧或更换筛网 噪音大 振动筛轴承失效 更换轴承 轴承室发热 润滑脂加入过多 去除部分润滑脂 轴承室缺油 添加适量润滑脂 轴承损坏 更换轴承 电机不能起动 供电电源断开 检查连接电源 电机坏 维修或更换电机 离心机 自从80年代末以来，离心机已在全国石油行业得到普遍应用，成为钻井工作中（特

55、别是中深井 和水平井）不可缺少的固控设备。离心机有螺旋沉降式、筛筒式、水力涡轮式等多种类型。在石油 钻井中常使用卧式螺旋沉降离心机。离心机又分为低速、中速和高速离心机。 技术参数见下表。 表15-5离心机技术参数 项目 参数 LW450-842N LW600-945N LW355-1250N 最大处理量（ml/h） 40 60 40 最小分离点（卩m） 57 57 23 转速（rpm） 1650 1500 3200 分离因素 686 756 2032 主机功率（kW 18.5 37 22 辅机功率（kW） 5.5 7.5 7.5 供液泵电机功率（kW） 5.5 5.5 5 结构：离心机由主电机

56、、辅电机、液力偶合器、滚筒总成、差速器、供液泵等组成。 主电机上通过液力偶合器上的皮带轮带动滚筒上的皮带轮，从而驱动滚筒旋转。滚筒支承在2 个主轴承上，滚筒内装有螺旋推进器，螺旋推进器通过轴承支承在与滚筒轴同心的轴上，可以相对 滚筒旋转，滚筒大端装有差速器，它是一个行星齿轮减速机构，差速器的输出轴与螺旋推进器相联， 带动螺旋推进器旋转。差速器右端的输入轴上装有皮带轮，通过辅机皮带轮的传动，为差速器提供 一个输入转速。 离心机的滚筒总成装在一个不锈钢制箱体内，箱体分为 2个隔仓，左隔仓收集离心机排出的液 19排砂口 持处理泥浆 寒症推遴器轴乐 豔旌推进器 排砂喷嘴 燥旋推进器轴承 进液管 主轴事

57、筒体液相层 固相层 锥筒 体，右隔仓收集离心机排出的固体。 4）工作原理 （1）离心机的分离原理（参见图 1） 钻井液中固相和液相的分 离过程是在滚筒中完成的。滚 筒的高速旋转带动进入滚筒中 的钻井液高速旋转，钻井液被 甩到筒壁上形成一个液圈，液 圈中的固相颗粒由于受到大于 自身重力几百倍甚至几千倍的 离心力的作用，克服钻井液粘 度的阻力快速沉降到滚筒的内 图15-3离心机分离原理图 海洋模块钻机培训材料恒业永一(天津)石油科技有限公司 壁上，形成固相层，液体形成液相层。液圈中的固相颗粒所受的离心力与自身的重力的比值称为离 心机的分离因素，分离因素大的离心机可以从钻井液中分离出更细的颗粒，石油

58、钻井用离心机根据 分离因素的大小可分为三种类型： a. 低速离心机：亦称为“重晶石回收型离心机”。它的分离因素为 500700,对于低密度固 相，它的分离点为 610卩m对于高密度固相，分离点为47卩 b. 中速离心机：它的分离因素为800左右，可分离57卩m的固相，用于清除钻井液中的有害 固相，控制钻井液密度和粘度，这是目前井队使用最多的离心机。 c. 高速离心机：它的分离因素为12002100左右，分离点为25卩m用于清除有害固相，控 制钻井液粘度，一般与低速离心机串联使用组成双机系统。在此系统中，低速离心机放在第一级， 它分离出的重晶石排回钻井液罐中以回收重晶石，它排出的液体先排入一个缓

59、冲罐中，再用泵把缓 冲罐中的液体送入高速离心机中。高速离心机分离出的固体排出罐外，液体回到循环系统中，采用 “两机”系统既可以有效清除有害固相，又可以防止大量浪费重晶石。 LW係列卧式螺旋沉降离心机的适用范围见下表： 表15-6LW卧式螺旋沉降离心机适用范围 用途 ” - 型号 LW450-842N LW600-945N LW355-1250N 用于重晶石回收 V V 0 作为中速离心机 V V V 作为高速离心机 0 V 变频调速 0 V 注：0-能实现此功能V-推荐使用 (2 )离心机的推渣原理 离心机的推渣工作是由螺旋推进器完成的，在差速器的作用下，螺旋推进器与滚筒形成一定的 转速差，于

60、是已沉降到滚筒内壁上的固相颗粒就被从筒壁上刮下，被螺旋叶片逐步推向滚筒小端， 并在推进过程中脱水，最后到达排砂喷嘴，被甩出滚筒。 5) 安装 (1) 离心机应牢固安装在远离钻井泵入口的位置，以保证离心机回收的液相能得到充分搅拌。 (2) 离心机支架的4条腿应固定在有支承梁的罐面位置，确保固定牢固。 (3) 安装时应保证排砂槽能伸出罐外以利排砂，并在排砂槽上接好供水管线。 (4) 供液泵应安装在除砂器、除泥器之后的合适位置，将供液胶管与进液管接头的由壬连接 好。 (5) 接好离心机进液管上及箱体上的冲洗供水管线与分流管线。 (6) 接通电源。离心机控制箱到电源之间应有开关控制，以保证检修时的安全