【正文】 蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆。 論文結(jié)構(gòu)較合理，格式較規(guī)范，不足之處是參考文獻(xiàn)不是最新的。在整個論文的過程中，得到了很多老師的大力幫助，他們淵博的知識、敏銳的思維、謙遜踏實的作風(fēng)都讓我深深的敬佩，耐心的指導(dǎo)，鼎力的幫助讓我感動，在此，送上我最誠摯的感謝和祝福。在這方面我國的差距較大，開展的研究工作很少，應(yīng)盡快開發(fā)針對國產(chǎn)固控設(shè)備的評價計算模型，開展固控系統(tǒng)的效益評價，研制開發(fā)適合多種工況的多功能固控配套系統(tǒng)，進(jìn)一步推動我國困相控制工藝技術(shù)的發(fā)展，更好地為鉆井工程服務(wù)。③ 國內(nèi)固控系統(tǒng)的設(shè)備配置比較單調(diào)，這與設(shè)備類型少的限制有關(guān)。近幾年，我國固相控制設(shè)備的制造工藝和產(chǎn)品質(zhì)量有很大提高，產(chǎn)品的類型和設(shè)備的性能基本上可以滿足鉆井工程的要求，但與國外的固控設(shè)備相比，我國的總體水平尚有一定差距，今后應(yīng)在以下幾個方面加強我們的工作；① 我國在振動篩的振動理論研究方面比較深入，應(yīng)該把理論研究的成果很好地應(yīng)用到振動篩的設(shè)計與制造之中。(3)振動篩、旋流分離器、離心機(jī)是鉆井過程中必不可少的三大固控系統(tǒng)，在固控中起到了非常重要的作用，再合理的結(jié)合使用化學(xué)絮凝就能更有效的控制泥漿中固相，才能保證泥漿的性能使鉆井安全、優(yōu)質(zhì)、快速的進(jìn)行下去。表43 離心機(jī)轉(zhuǎn)速與分離因數(shù)關(guān)系表轉(zhuǎn)鼓直徑()2003504506008001000最高鉆速()720041003200240018001400最大分離因數(shù)570033002500190014001150通過上述分析可以得出，離心機(jī)的選擇受到要分離固相顆粒的粒徑大小、離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓直徑、最高轉(zhuǎn)速及分離因數(shù)的影響，為了清除的固相顆粒，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)在2000～3000的范圍內(nèi)，分離因數(shù)應(yīng)達(dá)到2500。假設(shè)固相顆粒與泥漿在軸向無相對移動，那么固相顆粒在離心機(jī)中的滯留時問，等于泥漿所走軸向沉降區(qū)所需時間： (414)沿轉(zhuǎn)鼓整個截面軸向速度是不變的，即： (415) (416)要實現(xiàn)固相分離，必須滿足，即： (417)式中：—處理量，—沉降區(qū)長度，將代入上式整理得； (418)根據(jù)上式可以看出，越大，泥漿中固相顆粒受到的離心力越大，分離效果也就越好。根據(jù)列辛科準(zhǔn)數(shù)方程。為了達(dá)到上述目的，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)在2000～3000的范圍內(nèi)。在此情況下，一般使用高處理量離心機(jī)從昂貴的完井液中清除無用固相，使得這些完井液得到重復(fù)利用。底流中含有大量無用固相排到廢漿池中，而貴重的液相再返回到循環(huán)罐中去。控制粘度的方法是將引起粘度增加的超細(xì)顆粒固相和膠體通過溢流分離出來，排至廢料池，而將含有大量重晶石的底流重新返回泥漿循環(huán)罐內(nèi)。二是轉(zhuǎn)速范圍為1900～2200的離心機(jī)，離心力為重力的800倍，對泥漿分離點為5～71，進(jìn)漿速度為23～45，這種離心機(jī)主要用來清除泥漿中的5～7的固相有害顆粒。由于轉(zhuǎn)鼓在高速旋轉(zhuǎn)，帶動進(jìn)入的泥漿一起旋轉(zhuǎn)，泥漿中的固相被甩到轉(zhuǎn)鼓壁上，由螺旋輸送器推向小端的卸料孔排出，清潔泥漿作為溢流從轉(zhuǎn)鼓大端的溢流口排出。用來處理非加重泥漿時，可以除去2以上的有害固相；處理加重泥漿時，可以除去泥漿中的多余膠體，控制泥漿的粘度，回收重晶石，對保護(hù)油氣層、實現(xiàn)快速鉆井具有重要的作用。無論是除砂器還是除泥器，都要保證能夠全部處理鉆井過程中的最大泥漿排量。除泥器因旋流錐筒多、管線長，進(jìn)液壓力應(yīng)取較大值；除砂器因旋流錐筒少，管線短，進(jìn)液壓力應(yīng)取較小值。除泥器的固相顆粒分離粒徑為8～44，因此4英寸的旋流器可以滿足設(shè)計要求。除砂器用來清除30～74的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，而且也與泥漿濃度、密度和進(jìn)液壓力有關(guān)。但它們有一個不可替代的功用就是，在振動篩無法使用的時候(比如振動篩網(wǎng)糊篩或振動篩損壞)，可以用它們來清除泥漿中本該由振動篩清除的較大泥漿固相顆粒。如圖44反映了目前國內(nèi)外除砂器、除泥器使用的旋器分離固相顆粒的性能。旋流器的處理量與自身直徑的平方成正比，溢流中的固相粒也隨直徑的增大而增大。除砂器、除泥器的核心部件—水力旋流器是根據(jù)離心沉降分離原理設(shè)計的固液分離設(shè)備，它分離固相的能力與本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)、進(jìn)漿壓力和泥漿特性有關(guān)。圓筒的一側(cè)有一切向入口，即進(jìn)漿口，筒的中心有一渦流導(dǎo)管，伸出器頂，為溢流口，下部為圓錐形，底部開口為底流口，底流口直徑大小可調(diào)。除泥器主要適用于固體含量較低的非加重水基泥漿，有效分離粒徑為8～40，若用于處理油基泥漿時，有效分離粒徑則增大為40～50。 除砂器、除泥器除砂器，就是用于清除泥漿中砂子顆粒的一種分離設(shè)備。故可將上式改寫為： (42)對于雙聯(lián)式振動篩，更換篩網(wǎng)時，必有一單篩停止工作，另一單篩必須能夠承擔(dān)處理全部泥漿的任務(wù)，故對于雙聯(lián)篩，式中系數(shù)。根據(jù)新型泥漿固控系統(tǒng)(即ZYK160型泥漿固控系統(tǒng))的設(shè)計要求，配備的泥漿振動篩的固相分離粒徑最小為74的要求，振動篩應(yīng)能安裝200目的篩網(wǎng)。振動篩分離鉆屑的能力由它的主要工作部件—篩網(wǎng)決定，所以某種振動篩的性能好壞，從現(xiàn)場使用者的角度來看，很大程度上是由該篩實用篩網(wǎng)目數(shù)、篩網(wǎng)的面積決定的。篩網(wǎng)振動頻率對清除固相顆粒的效果影響較大，篩網(wǎng)振動頻率一般為1200～2500，增加振動篩的篩網(wǎng)頻率可以使泥漿與篩網(wǎng)的接觸機(jī)會增加，細(xì)砂不易沉積在篩網(wǎng)上，可以使篩網(wǎng)的通過能力增加，提高分離效果。振動篩是一種過濾性的機(jī)械分離設(shè)備，相對于其它機(jī)械分離設(shè)備，其單位成本所能獲得的固體排除量最大，是一種經(jīng)濟(jì)、高效率的分離設(shè)備。圖41為普通振動篩的工作原理簡圖。 泥漿固控設(shè)備 振動篩振動篩是固控系統(tǒng)中最重要的凈化設(shè)備，作為泥漿的第一級凈化，其作用是將從井口返出的泥漿中大于70的較大顆粒除去，并且不產(chǎn)生破碎，以便下一級凈化設(shè)備對泥漿進(jìn)一步凈化。②架橋：由于絮凝劑的分子鏈較長，分子鏈上有多個吸附基團(tuán)，所以一條長鏈上可以同時吸附多個粘土顆粒，這一作用過程就是長鏈分子在粘土顆粒問的架橋作用。：只絮凝鉆屑和劣質(zhì)土，而不絮凝膨潤土的聚合物絮凝劑，如合適水解度的部分水解聚丙烯酰胺。 化學(xué)絮凝60年代末期國外將聚合物絮凝劑引入泥漿中，不分散低固相聚合物優(yōu)質(zhì)泥漿得到應(yīng)用，從而使鉆井速度大幅度提高。與稀釋法比替換法可以減少清水和處理劑的用量，對原有泥漿性能影響也較小。然而清水的加圖會使泥漿的性能改變，為了保證原來的性能，還需要加入適量的處理劑。但是，當(dāng)泥漿粘度稍大(如大于20)特別是具有切力時，顆粒下沉速度便顯著變慢，在它們尚未下沉至池底就被沖離大池子進(jìn)入泥漿槽和上水池，而起不到清除固相的作用。第4章 固相控制方法及設(shè)備 固相控制方法 大池子沉淀這種方法現(xiàn)場使用較為普遍。一般認(rèn)為，如果顆粒直徑與孔喉直徑的比值大于，則顆粒是不易進(jìn)入儲集層的，這時會在井壁上形成泥餅；如果顆粒直徑與孔喉直徑的比值在~之間，則會造成淺部堵塞；如果顆粒直徑小于孔喉直徑的，則顆粒會進(jìn)入儲層深處。(2)施工作業(yè)參數(shù)。影響固相損害的外因有以下三點：(1)固相顆粒的濃度。有的固相顆粒是為了達(dá)到某一目的而加入的，如加重劑、橋堵劑和壓裂支撐等；有的因相顆粒是無意混入而又不易除去的，如巖屑、雜質(zhì)和鐵銹等。實驗得出，小于1顆粒對鉆速影響為大于1顆粒的13倍。泥漿固相含量在7%()以下時，鉆速提高很快；而超過7%時，降低固相含量提高鉆速的效果就不明顯。人們通過大量研究工作總結(jié)出泥漿固相含量對鉆速影響的三條規(guī)律。 固相含量對鉆井的影響多年以來，人們千方百計地想把井打快，因為井打得快就可以使鉆井成本降低，還能避免許多井下復(fù)雜情況，使油田盡早投入開發(fā)和開采。(5)含砂量高，鉆頭、鉆具和機(jī)械設(shè)備嚴(yán)重磨損、先期報廢，使鉆井不能順利進(jìn)行。分散泥漿固相含量高，顆粒細(xì)小，有許多危害，表現(xiàn)為：(1)泥漿固相含量高比重高、機(jī)械鉆速降低，鉆頭壽命縮短，使鉆井速度下降。第3章 高固相含量對鉆井的影響 高固相含量的危害長期鉆井實踐得出，泥漿中固相含量的多少以及這些固體的性質(zhì)和類型對于鉆井速度和井下安全是一個要害問題。(3)使泥漿中維持適當(dāng)數(shù)量的小于2的肢體顆粒。(2)有害固體：(或稱無用團(tuán)體)是指巖屑、劣質(zhì)粘土和砂粒，它們的顆粒直徑皆大于10。根據(jù)泥漿中固體的性質(zhì)可將其區(qū)分為兩大類。影響井底凈化的因素較多，從泥漿本身來說，比重輕，剪切稀釋能力大，固相含量少，最初瞬時失水大等，有利于保持井底凈化。(3)冷卻和沖洗鉆頭，清掃井底巖屑。當(dāng)接單根或臨時停止循環(huán)時，泥漿又能把井眼內(nèi)的鉆屑懸浮住，不至于很快下沉，防止塵沙卡鉆。目前，大家公認(rèn)泥漿是關(guān)系鉆井成敗的主要因素之一。 泥漿的作用洗井是鉆井過程中不可缺少的一個環(huán)節(jié)。若重泥漿，則分散體里還有加重劑顆粒。粘土顆粒是分散體，水是分散介質(zhì)(或稱分散相)，泥漿就是以粘土分散體，水為分散介質(zhì)的分散體系。稀釋法是用清水或其他較稀的液體來稀釋泥漿：替代法是利用清水或性能符合要求的泥漿來替代出一部分固相較高的泥漿，從而減輕總的固相含量：機(jī)械法是通過振動篩、除砂器、除泥器、離心機(jī)等機(jī)械設(shè)備，利用篩分、離心分離、中立分離等原理，將泥漿中的固相成分按顆粒、密度大小不同而分離開，根據(jù)需要進(jìn)行取舍，以達(dá)到控制固相的目的。通常將泥漿固相控制簡稱為固控，泥漿固相控制系統(tǒng)是所有用于泥漿固相控制設(shè)備的總稱。鉆井固相按其作用可分為兩類：有用固相和有害固相。在通常采用的旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、泥漿循環(huán)排屑鉆井方法中，泥漿具有冷卻和沖洗鉆頭、清掃井底巖屑、攜帶和懸浮巖屑、穩(wěn)定井壁、控制地層壓力等多方面的作用，因此，人們常常把鉆井液比喻成鉆井的血液。是從地面向地層深處鉆出一條具有一定直徑直達(dá)油氣層的孔道，實