石油矿场机械11课件.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,第十一章,钻井液净化设备,王希尧,钻井液净化设备,钻井液的循环，是钻井液经钻井泵加压获得水压头后，通过高压管汇、水龙头输送到钻杆内腔，沿钻杆内腔流到地下，从钻头喷嘴喷射出来，将钻头在地层下破碎的岩屑沿钻杆外的环形空间带回地面，经过振动筛、除砂器、除泥器和离心机等净化设备将钻井液中的岩屑按从大到小的顺序逐级分离得以净化，净化后的钻井液流入钻井液罐待钻井泵吸取再循环。,在此过程中随钻头打钻深度增加，地层疏松程度、气体分布、岩石坚硬状况、等复杂的地层情况随时发生变化，需要及时向钻井液增加一些改变性能的材料（如堵漏剂、重晶石粉等），改变钻井液的性能参数，积极应对地层变化，保证钻进的安全顺利的进行。,所以，需要一套完整的设备和检测仪器：如钻井液罐、振动筛、除砂器、除泥器、除气器、离心机、混合漏斗、离心泵、搅拌器、液位检测仪、密度计、粘度计等，这些设备和仪器以一定的方式联合使用，对循环中的钻井液在地面的钻井液罐上进行净化、化学药剂材料的添加和检测。,良好的钻井液净化设备，可提高钻井速度，保证井下安全，降低钻井泵易损件消耗，改善工人劳动强度，降低钻井成本，并使下套管和电测畅通无阻。,钻井实践表明，当泥浆中固相颗粒减少,1%,时，钻头的寿命延长,7,10%,，钻速提高,29%,。,2,一、钻井液净化系统,目前，常用的钻井液净化装置有：两级净化和三级净化处理系统。,3,净化系统的组成及功用,1,、系统组成,循环罐；,泥浆,4,级净化设备（振动筛、除泥器、除沙器、离心分离机、除气器）；,加重房及材料房；,管线及阀件等组成。,2,、功用,实现泥浆的净化、循环、配料等。使泥浆中的含砂量降低到,0.5%,以下。,4,5,6,二、钻井液振动筛,石油矿场中使用的振动筛多为多轴惯性振动筛。钻井液振动筛中最易损坏的是筛网。,振动筛有：钢丝筛网、塑料筛网、带孔筛板等。常用的是不锈钢丝筛网。,筛网以目表示其规格，目数即单位尺寸内的网眼数。目数越大，表示网眼越小。,在国标中已不再使用“目数”作为基本规格，通称“网孔基本尺寸”。,9,二、钻井液振动筛,10,由于振动筛清除固相的能力有限，到五十年代中期，旋流分离器开始用于钻井液中的固相控制。,二、钻井液振动筛,11,二、钻井液振动筛,到六十年代随着钻井工艺的发展，对固控的要求越来越高，因而又发展使用了除泥旋流器，离心机等机械设备。,泥浆筛一般只能清除全部固相量的,25,左右，,74m,以下的细颗粒仍留在泥浆中，对钻进速度仍然影响较大。为了进一步改善泥浆性能，,般在泥浆振动筛之后装有水力旋流器，用以清除较小颗粒的固相。,12,三、水力旋流器,水力旋流器,是泥浆固控系统中的,除沙器,、,除泥器,和,微型旋流器,的统称。,钻井液清洁器主要用来清除大于重晶石粒度的剩余钻屑。加重钻井液通过旋流器时，底流中仍有大量重晶石，通过细筛网，重晶石重新回到循环罐内。同时也有一些岩屑回到罐内。当加重钻井液通过振动筛、除砂器，除泥器和离心机后，清除的岩屑颗粒尺寸将依次减小。采用旋流器从加重钻井液中清除无用固相的同时，在底流中也有相当多的重晶石。旋流器底流下的细目筛，清除了大颗粒岩屑，而重晶石透过筛网又回到了循环罐内。,13,三、水力旋流器,除砂器和除泥器结构和工作原理完全相同。,锥筒内径为,6,12,英寸者，称作除砂器，能清除大于,70m,和约,50,大于,40m,的细砂颗粒。,锥筒内径为,2,5,英寸者，称为除泥器，能清除,40m,和约,50,大于,15m,的泥质颗粒。,所谓锥筒内径是指锥筒圆柱体部分的内径，亦称工作内径。,14,水力旋流器的基本结构,如图所示，水力旋流器上部呈圆柱蜗壳，下部呈锥形壳，圆柱壳的侧面，有一切向钻井液人口管，顶部装有出口溢流管。圆锥壳底部是排砂孔工分离出来的砂、泥以及少量的液体由此排除。,15,水力旋流器的基本工作原理,离心沉淀原理是水力旋流器的基本工作原理。,悬浮在钻井液中的固相颗粒随钻井液在压力作用下，从旋流器蜗壳进液口（切向）高速流入圆柱蜗壳内壁，高速旋转的钻井液绕锥筒中心旋转产生极大的离心力。由于钻井液的液体和固相颗粒存在着密度差，使固相颗粒分离出来而靠近锥壁，并在重力作用下向锥筒底部旋流，从底流口排出，密度较小的钻井液在旋流器中心高速旋转，同时随着固相颗粒沿锥筒壁下移至底部，锥筒底部压力越大，旋流器中心的钻井液不能从底部流出，在底部压力作用下从顶部的溢流口流出。,16,水力旋流器,水力旋流器分离出固相的粒径愈小，则分离能力愈大，它与旋流器的尺寸、进浆压力、泥浆粘度及固相颗粒的分布有关。,由于泥浆中固相颗粒以高速撞击旋流器内壁，并沿内壁快速旋转下落，往往导致旋流器内壁很快磨损、破坏。,水力旋流器由于结构简单，广泛用于液固、液液及液气分离之中。,17,泥浆清洁器,对深井和超深井，由于井下油气压力高，地层情况复杂，常使用加重泥浆，即在泥浆中添加重晶石粉和化学药剂等。此时，若仍用上述设备组成净化系统，就会使大量重晶石粉或贵重液相白白地流失。因此，对于水基或油基加重泥浆，应采用振动筛泥浆清洁器离心机组成净化系统，即钻深井或超深井时，泥浆清洁器是净化系统中的必备装置。,泥浆清洁器由旋流器和振动筛组合而成，上部是,4,5,英寸的水力旋流器，下部是,150,200,目的振动筛。,泥浆自井口中返出，经双层振动筛,(,上层,40,目，下层,60,目,),处理后流入泥浆罐，再由砂泵从罐中泵入清洁器。清洁器将泥浆中,74,105m,的固相颗粒清除掉，而液相及小于,74m,的固相,(,包括,2,60m,的重晶石粉,),则返回到泥浆中。因此，清洁器一般只用在加重泥浆系统中。用途是清除比重晶石颗粒大的固相颗粒，回收重晶石及液相。,18,工作流程,1,一振动筛处理过的泥浆；,2,一清洁泥浆；,3,一水力旋流器；,4,一细目振动筛；,5,一排出固体颗粒；,6,一筛网底流；,7,一泥浆返回循环系统,19,四、离心分离机,离心机一般安装在固控系统的最后一级。分离原理为离心力,离心分离机主要用于回收加重钻井液中的重晶石，以及非加重钻井液的液体或化学药剂。,是处理废弃钻井液防止污染环境的一种理想备。,目前，石油矿场使用的离心分离机主要有三类：,转筒式离心分离机,沉淀式离心分离机,水力涡轮式离心分离机。,20,筛筒式离心机（转筒式）,带有许多筛孔的内简体在固定的圆筒形外壳内转动，外壳两端装有液力密封，内简体轴通过密封向外伸出。待处理泥浆和稀释水,(,泥浆：水,1,：,0.7),从外壳左上方由输入后，由于内筒旋转的作用，泥浆在内、外筒间的环形空间转动，,在离心力的作用下，重晶石和其它大颗粒的固相物质飞向外筒的内壁,，通过一种可调节的阻流嘴排出，或由以一定速度运转的底流泵将飞向外筒内,壁的重泥浆从底流管中抽吸出来，予以回收。调节阻流嘴开度或泵速可以调节底流的流量。而轻质泥浆则慢速下沉，经过内筒的筛孔进入内简体，由空心轴排出。,这种离心机处理泥浆量大，可回收重晶石,82,96,。,21,沉降式离心机,沉降式离心机（螺旋式）,组成,沉降式离心机离心机的,转鼓,5,两端支承在滚动轴承上，输送固相的螺旋输送器,6,与转鼓之间留有微量间隙，并用,行星差速器,7,使二者维持一定的转差。电动机,3,通过机,V,形胶带,1,带动转鼓和螺旋输送器。电机与转鼓间装有液力联轴器,2,，加料管,4,装在转鼓的大端，行星差速器一端装有过载保护装置。,22,沉降式离心机,23,沉降式离心机,工作原理,待处理的加重泥浆用水稀释后，通过空心轴中间的一根固定输入管、输送器上的进浆孔，进入由锥形滚筒和输送器蜗形叶片所形成的分离室，并被加速到与输送器或滚筒大致相同的转速，在滚筒内形成一个液层。调节溢流口的开度，可以改变液层厚度。由于离心力的作用，重晶石和大颗,粒的固相被甩向滚筒内壁，形成固相层，由螺旋输送器输送到锥形滚筒处的干湿区过渡带，通过滚筒小头的底流口排出，而自由液体和悬浮的固相颗粒则流向滚筒的大头，通过溢流孔排出。,24,