固相的控制课件

固相控制

汇报人刘尧固相控制

汇报人刘尧固相控制的内容固相控制的定义

钻井液流程固相控制的意义固相成分的分析固相控制的方法固相控制的设备固相控制的内容固相控制的定义所谓钻井液固相控制是指在保持适量有用固相的前提下尽可能的清除无用固相。通常将固相控制简称为固控固相控制的定义所谓钻井液固相控制是指在保持适量有用固相的前提钻井液流程循环罐——钻井泵——水龙带——钻具——钻头——环空——井口——振动筛——净化罐——循环罐——钻井泵钻井液流程循环罐——钻井泵——水龙带——钻具——钻头——环空固相控制的意义粘度密度流变性能滤失性能造壁性能抗温能力抗污染能力泥浆方面：工程方面：油气层损害钻速下降钻头泥包起下钻遇阻卡粘附卡钻压力激动钻具磨损固相控制的意义粘度造壁性能泥浆方面：工程方面：油气层损害粘附固相成分的分析一、钻井液中固相物质的分类钻井液中的固相物质，除按其作用分为有用固相和无用固相。还有以下几种分类方法：

1.按固相密度分类高密度固相和低密度固相前者主要指密度为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，还有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。固相成分的分析一、钻井液中固相物质的分类固相成分的分析2.按固相性质分类

活性固相和惰性固相。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，即固控过程中需要清除的物质。固相成分的分析2.按固相性质分类固相成分的分析3.按固相粒度分类粘土类：粒度小于2微米泥渣类：粒度为2-74微米砂类：粒度大于74微米钻井液中过大的(大于2000微米)和特小的(小于2微米)颗粒都不多。大于74微米的颗粒仅占3.7~25.9%。也就是说即使是用200目的振动筛也只能筛除整个固相含量的1/4。其余都是小于74微米的颗粒。固相成分的分析3.按固相粒度分类固相成分的分析分类 粒度大小,微米 重量百分比 筛目

>2000(粗砂) 0.8~2 10目砂 250~2000(中粗) 0.4~8.7 60目

74~250(中细) 2.5~15.2 200目分类 粒度大小,微米 重量百分比 筛目泥 44~74(细) 11.0~19.8 325目

2~44(超细) 56.0~70.0 粘土 <2(胶体) 5.5~6.5 固相成分的分析分类 粒度大小,微米 重量百分比 筛目固相控制的方法1.机械法2.稀释法稀释法就使通过向钻井液中加水或稀胶液，达到降低固相浓度的目的。稀胶液一般使用降失水剂和粘土抑制剂按实际需要配制的。3.化学絮凝法加入适量的絮凝剂，使小颗粒变成大颗粒，然后用机械法去掉。固相控制的方法1.机械法固相控制的方法钻井液固控有各种不同的方法，但首先应考虑的是机械法。通过合理的使用振动筛、除砂器、除泥器和离心机等机械设备，利用筛分和强制沉降的原理，将钻井液中的固相按密度和颗粒的大小不同而分开，并根据需要决定取舍，以达到控制固相的目的。与其它方法相比，这种方法处理时间短、效果好。固相控制的方法钻井液固控有各种不同的方法，但首沉砂池振动筛除泥器除砂器离心机清洁器固相控制的设备沉砂池固相控制的设备沉砂池出口排海进口沉砂池出口排海进口振动筛振动筛振动筛

振动筛具有最先、最快分离钻井液固相的特点，担负着清除大量的钻屑的任务。它的使用的好坏直接影响下一级固控设备的效果。泵排量、筛网面积、固相浓度、钻井液粘度、密度等因素影响振动筛网的选择以及分离的效果。应尽可能选择使用细的筛网。性能先进的振动筛使用的最小筛网可达325目至460目。一般原则是以钻井液覆盖筛网面积的70～80%为合适。除特殊情形外(如加入堵漏材料)，不允许返出钻井液旁通振动筛循环。振动筛振动筛具有最先、最快分离钻井液固相的特振动筛振动筛能够清除固相颗粒的大小，依赖于网孔的尺寸。常用的筛布目数及网孔大小80目0.2mm100目0.16mm120目0.14mm150目0.112mm160目0.11mm200目0.075mm振动筛振动筛能够清除固相颗粒的大小，依赖于网孔的尺寸。除砂器除砂器除泥器除泥器旋流分离器进浆口溢流口底流口旋流分离器进浆口溢流口底流口旋流分离器旋流器的工作原理在压力的作用下，含有固体颗粒的钻井液由进浆口沿切线方向进入旋流器。在高速旋转的过程中，较大较重的颗粒在离心力的作用下被甩向器壁，沿壳体螺旋下降，有底流口排出；而夹带细颗粒的旋流液在接近底部时会改变方向，形成螺旋向上运动，经溢流口排出。这样，在旋流器内就同时存在两股呈螺旋流动的液体，一股是含有大量粗颗粒的液流向下作螺旋运动，另一股携带较细颗粒连同中间的空气柱一起向上作螺旋运动。旋流分离器旋流器的工作原理旋流分离器由此可知，粒径小的颗粒比粒径大的颗粒沉降的速度慢的多，而密度大的颗粒比密度小的颗粒沉降快。此外，如钻井液粘度越高，密度越大，则颗粒沉降越慢。当我们用离心的方法将重力加速度提高若干倍，则颗粒的沉降速度就会增大若干倍。这正是使用旋流器和离心机控制固相的基本原理。通常将这类固控措施称作强制沉降。旋流分离器由此可知，粒径小的颗粒比粒径除砂器/除泥器

一般情况下，旋流器的分离能力与旋流器的直径有关。直径愈大其分离的颗粒也越大。反之直径愈小，其分离出的固相颗粒也愈小。如152.4~304.8mm(6~12英寸)的旋流器称为“除砂器”，分离点约为40微米，把50.8~152.4mm(2~6英寸)的旋流器叫做“除泥器”，分离点约为15微米。除砂器/除泥器一般情况下，旋流器的分离能力与旋流器的除砂器

除砂器在正常工作状态下，其底流密度应比进口钻井液密度高0.3~0.6g/cm3。工作压力：0.25-0.4Mpa处理量：200m3/h可分离颗粒直径：50-70um除砂器除砂器在正常工作状态下，其底流密度应比进口钻井液除泥器

除泥器正常工作时，其底流的密度应比进口钻井液密度高0.3~0.42g/cm3，且溢流的密度应比进口钻井液密度稍低。工作压力：0.25-0.4Mpa处理量：200m3/h可分离颗粒直径：36-60um除泥器除泥器正常工作时，其底流的密度应比进口钻井液密度清洁器

清洁器由除泥器与细网振动筛组成，筛网一般在140~200目(网孔104~74微米)之间，目的是回收部分通过旋流器排出的液体，重晶石等。一般不建议清洁器用于非加重钻井液。若在非加重钻井液中使用清洁器，则可关掉振动筛而让旋流器的底流全部排掉。清洁器清洁器由除泥器与细网振动筛组成，筛网除气器除气器除气器一、工作原理通过除气泵把大罐里的空气抽出，形成真空，钻井液进入除气器，在真空的环境中，钻井液中的气体自动析出，通过这样的原理把气体除去。除气器一、工作原理除气器二、主要技术参数：型号：ZCQ2/6处理能力6m3/min真空度：680mmHg(0.9个大气压）最大抽气量：1.5m3/min电机功率：3KW除气器二、主要技术参数：除气器三、启动前检查：1、检查联轴器的连接是否牢靠。2、检查真空泵传动是否灵活。3、检查除气罐水面高度是否在溢流口处。4、检查各护罩固定是否牢靠。四、操作a、关闭离心泵与喷射漏斗之间的闸门——真空泵开启至真空表稳定。b、打开离心泵吸入阀和离心泵与喷射漏斗之间的闸门——离心泵开启。除气器三、启动前检查：离心机一、工作原理其核心部件有滚筒、螺旋输送器和变速器。离心机工作时，钻井液通过进浆管进入离心机，然后在输送器上被加速，并通过在轴筒上的进浆孔流入滚筒内。由于滚筒的转速极高，在离心力的作用下，密度或体积较大的颗粒被甩向滚筒内壁，使固液两相发生分离。固体被输送器送至滚筒的小端，经底流口排出；含有细颗粒的流体以相反方向流向滚筒大端，从溢流口排出。离心机一、工作原理离心机二、离心机型号离心机的规格以鼓的长度和最大直径表示：有18×24英寸、14×22英寸、14×20英寸(直径×长度)等规格。离心机的转鼓以1500~3500转/分(r/min)旋转。螺旋输送器一般以1:80的速差和转鼓同向旋转。一般可清除2~3微米的固相颗粒。离心机离心机LW450×1000——N1LW——卧式螺旋卸料沉降离心机450——转鼓最大内径1000——转鼓长度N1——低速1800r/min离心机LW450×1000——N1离心机离心机离心机排渣口离心机排渣口离心机溢流口离心机溢流口离心机三、操作规程1、开机前应安装所有安全防护设施。入转鼓护罩、主传动与辅传动护罩。不得在开机时打开护罩查看机器运转情况。因固停机打开后，再次开机前应重新安装好、固牢。2、开机前用手盘车，不得有卡阻现象，否则应找出原因及时排出。3、接通电源分别点起动辅电机、主电机。确认转鼓及差速器的旋转方向是否正确。与箭头方向一致。离心机三、操作规程离心机4、点启动和运转过程中有异响和振动，应立即停机查找原因。故障未排出前不得开机。5、未切断电源之前不得拆卸、调整机器。6、机器运转中，不得碰触传动和旋转部件。不允许在运行过程中擦出半轴上的黄油等赃物，因为传动胶带、端盖半轴上高速旋转的黄油都会伤害违规操作者。7、打开转鼓护罩时一定要开到位，并用木棒支撑，防止护罩突然落下，伤害操作者。8、打开控制箱面板后，密封处应按要求涂隔离油。离心机4、点启动和运转过程中有异响和振动，应立即停机查找原因离心机四、操作与使用开机前的准备工作a、检查轴承座等各连接处的螺钉是否松动，各旋转件是否有碰擦、卡阻现象。b、清水阀和进料阀应处于关闭状态。1、开机顺序及注意事项1.1先启动辅电机，如无异常声响再启动主电机。1.2主电机运转10分钟后，启动供液泵，然后逐渐打开进料阀。切勿突然大量进料，或超出离心机的处理量，以免机器发生故障。离心机四、操作与使用离心机1.3机器运转2小时后，检查主轴承温升，空载不高于40度，重载不高于50度。1.4如有剧烈震动，或其它不正常的现象，应立即切断电源，关闭进料阀，开启清水阀，利用转动惯性冲洗转鼓和螺旋推料器，必要时还须按转鼓旋转方向手动盘车冲洗，以防发生沉渣卡阻。2、关机顺序2.1先停供液泵，逐渐关闭进料阀。2.2打开清水阀，清洗内鼓，离心机继续运转10-15分钟，排渣口不在排渣时方可关闭清水阀，停主电机，再停辅电机。离心机1.3机器运转2小时后，检查主轴承温升，空载不高于40离心机五、注意事项1、操作人员应严格按照操作规程操作；2、冬季做好防冻工作。3、供料时，阀门由小到大逐渐打开，以免引起离心机过载。4、停机时间较长，转鼓内沉渣未清洗干净时，转鼓下部易形成泥饼或冰渣，再次开机前务必手动盘车，用水冲洗化开泥饼或冰渣后方可开机。否则，因泥饼造成不平衡力会使机组剧烈震动，甚至跳动，不仅降低机器使用寿命，而且有可能使机组跳下，造成机组损坏和重大人身事故！离心机五、注意事项粒度范围固相%40微米25微米10微米74微米振动筛除砂器除泥器离心机重晶石LGS粒度范围固相%40微米25微米10微米74微米振动筛除砂器谢谢！谢谢！固相控制

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钻井液流程固相控制的意义固相成分的分析固相控制的方法固相控制的设备固相控制的内容固相控制的定义所谓钻井液固相控制是指在保持适量有用固相的前提下尽可能的清除无用固相。通常将固相控制简称为固控固相控制的定义所谓钻井液固相控制是指在保持适量有用固相的前提钻井液流程循环罐——钻井泵——水龙带——钻具——钻头——环空——井口——振动筛——净化罐——循环罐——钻井泵钻井液流程循环罐——钻井泵——水龙带——钻具——钻头——环空固相控制的意义粘度密度流变性能滤失性能造壁性能抗温能力抗污染能力泥浆方面：工程方面：油气层损害钻速下降钻头泥包起下钻遇阻卡粘附卡钻压力激动钻具磨损固相控制的意义粘度造壁性能泥浆方面：工程方面：油气层损害粘附固相成分的分析一、钻井液中固相物质的分类钻井液中的固相物质，除按其作用分为有用固相和无用固相。还有以下几种分类方法：

1.按固相密度分类高密度固相和低密度固相前者主要指密度为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，还有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。固相成分的分析一、钻井液中固相物质的分类固相成分的分析2.按固相性质分类

活性固相和惰性固相。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，即固控过程中需要清除的物质。固相成分的分析2.按固相性质分类固相成分的分析3.按固相粒度分类粘土类：粒度小于2微米泥渣类：粒度为2-74微米砂类：粒度大于74微米钻井液中过大的(大于2000微米)和特小的(小于2微米)颗粒都不多。大于74微米的颗粒仅占3.7~25.9%。也就是说即使是用200目的振动筛也只能筛除整个固相含量的1/4。其余都是小于74微米的颗粒。固相成分的分析3.按固相粒度分类固相成分的分析分类 粒度大小,微米 重量百分比 筛目

>2000(粗砂) 0.8~2 10目砂 250~2000(中粗) 0.4~8.7 60目

74~250(中细) 2.5~15.2 200目分类 粒度大小,微米 重量百分比 筛目泥 44~74(细) 11.0~19.8 325目

2~44(超细) 56.0~70.0 粘土 <2(胶体) 5.5~6.5 固相成分的分析分类 粒度大小,微米 重量百分比 筛目固相控制的方法1.机械法2.稀释法稀释法就使通过向钻井液中加水或稀胶液，达到降低固相浓度的目的。稀胶液一般使用降失水剂和粘土抑制剂按实际需要配制的。3.化学絮凝法加入适量的絮凝剂，使小颗粒变成大颗粒，然后用机械法去掉。固相控制的方法1.机械法固相控制的方法钻井液固控有各种不同的方法，但首先应考虑的是机械法。通过合理的使用振动筛、除砂器、除泥器和离心机等机械设备，利用筛分和强制沉降的原理，将钻井液中的固相按密度和颗粒的大小不同而分开，并根据需要决定取舍，以达到控制固相的目的。与其它方法相比，这种方法处理时间短、效果好。固相控制的方法钻井液固控有各种不同的方法，但首沉砂池振动筛除泥器除砂器离心机清洁器固相控制的设备沉砂池固相控制的设备沉砂池出口排海进口沉砂池出口排海进口振动筛振动筛振动筛

振动筛具有最先、最快分离钻井液固相的特点，担负着清除大量的钻屑的任务。它的使用的好坏直接影响下一级固控设备的效果。泵排量、筛网面积、固相浓度、钻井液粘度、密度等因素影响振动筛网的选择以及分离的效果。应尽可能选择使用细的筛网。性能先进的振动筛使用的最小筛网可达325目至460目。一般原则是以钻井液覆盖筛网面积的70～80%为合适。除特殊情形外(如加入堵漏材料)，不允许返出钻井液旁通振动筛循环。振动筛振动筛具有最先、最快分离钻井液固相的特振动筛振动筛能够清除固相颗粒的大小，依赖于网孔的尺寸。常用的筛布目数及网孔大小80目0.2mm100目0.16mm120目0.14mm150目0.112mm160目0.11mm200目0.075mm振动筛振动筛能够清除固相颗粒的大小，依赖于网孔的尺寸。除砂器除砂器除泥器除泥器旋流分离器进浆口溢流口底流口旋流分离器进浆口溢流口底流口旋流分离器旋流器的工作原理在压力的作用下，含有固体颗粒的钻井液由进浆口沿切线方向进入旋流器。在高速旋转的过程中，较大较重的颗粒在离心力的作用下被甩向器壁，沿壳体螺旋下降，有底流口排出；而夹带细颗粒的旋流液在接近底部时会改变方向，形成螺旋向上运动，经溢流口排出。这样，在旋流器内就同时存在两股呈螺旋流动的液体，一股是含有大量粗颗粒的液流向下作螺旋运动，另一股携带较细颗粒连同中间的空气柱一起向上作螺旋运动。旋流分离器旋流器的工作原理旋流分离器由此可知，粒径小的颗粒比粒径大的颗粒沉降的速度慢的多，而密度大的颗粒比密度小的颗粒沉降快。此外，如钻井液粘度越高，密度越大，则颗粒沉降越慢。当我们用离心的方法将重力加速度提高若干倍，则颗粒的沉降速度就会增大若干倍。这正是使用旋流器和离心机控制固相的基本原理。通常将这类固控措施称作强制沉降。旋流分离器由此可知，粒径小的颗粒比粒径除砂器/除泥器

一般情况下，旋流器的分离能力与旋流器的直径有关。直径愈大其分离的颗粒也越大。反之直径愈小，其分离出的固相颗粒也愈小。如152.4~304.8mm(6~12英寸)的旋流器称为“除砂器”，分离点约为40微米，把50.8~152.4mm(2~6英寸)的旋流器叫做“除泥器”，分离点约为15微米。除砂器/除泥器一般情况下，旋流器的分离能力与旋流器的除砂器

除砂器在正常工作状态下，其底流密度应比进口钻井液密度高0.3~0.6g/cm3。工作压力：0.25-0.4Mpa处理量：200m3/h可分离颗粒直径：50-70um除砂器除砂器在正常工作状态下，其底流密度应比进口钻井液除泥器

除泥器正常工作时，其底流的密度应比进口钻井液密度高0.3~0.42g/cm3，且溢流的密度应比进口钻井液密度稍低。工作压力：0.25-0.4Mpa处理量：200m3/h可分离颗粒直径：36-60um除泥器除泥器正常工作时，其底流的密度应比进口钻井液密度清洁器

清洁器由除泥器与细网振动筛组成，筛网一般在140~200目(网孔104~74微米)之间，目的是回收部分通过旋流器排出的液体，重晶石等。一般不建议清洁器用于非加重钻井液。若在非加重钻井液中使用清洁器，则可关掉振动筛而让旋流器的底流全部排掉。清洁器清洁器由除泥器与细网振动筛组成，筛网除气器除气器除气器一、工作原理通过除气泵把大罐里的空气抽出，形成真空，钻井液进入除气器，在真空的环境中，钻井液中的气体自动析出，通过这样的原理把气体除去。除气器一、工作原理除气器二、主要技术参数：型号：ZCQ2/6处理能力6m3/min真空度：680mmHg(0.9个大气压）最大抽气量：1.5m3/min电机功率：3KW除气器二、主要技术参数：除气器三、启动前检查：1、检查联轴器的连接是否牢靠。2、检查真空泵传动是否灵活。3、检查除气罐水面高度是否在溢流口处。4、检查各护罩固定是否牢靠。四、操作a、关闭离心泵与喷射漏斗之间的闸门——真空泵开启至真空表稳定。b、打开离心泵吸入阀和离心泵与喷射漏斗之间的闸门——离心泵开启。除气器三、启动前检查：离心机一、工作原理其核心部件有滚筒、螺旋输送器和变速器。离心机工作时，钻井液通过进浆管进入离心机，然后在输送器上被加速，并通过在轴筒上的进浆孔流入滚筒内。由于滚筒的转速极高，在离心力的作用下，密度或体积较大的颗粒被甩向滚筒内壁，使固液两相发生分离。固体被输送器送至滚筒的小端，经底流口排出；含有细颗粒的流体以相反方向流向滚筒大端，从溢流口排出。离心机一、工作原理离心机二、离心机型号离心机的规格以鼓的长度和最大直径表示：有18×24英寸、14×22英寸、14×20英寸(直径×长度)等规格。离心机的转鼓以1500~3500转/分(r/min)旋转。螺旋输送器一般以1:80的速差和转鼓同向旋转。一般可清除2~3微米的固相颗粒。离心机离心机LW450×1000——N1LW——卧式螺旋卸料沉降离心机450——转鼓最大内径1000——转鼓长度N1——低速1800r/min离心机LW450×1000——N1离心机离心机离心机排渣口离心机排渣口离心机溢流口离心机溢流口离心机三、操作规程1、开机前应安装所有安全防护设施。入转鼓护罩、主传动与辅传动护罩。不得在开机时打开护罩查看机器运转情况