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探秘泥浆循环系统:钻井工程的“血液”
一、泥浆循环系统简介
泥浆循环系统是一个由多种石油钻井固控设备组成的复杂系统,主要包括钻井液振动筛、真空除气器、除砂器、除泥器、除砂除泥一体机、液气分离器、搅拌器、砂泵、剪切泵、离心机、电子点火装置、混合漏斗、射流混浆装置、泥浆罐等。
泥浆循环系统是一个由多种石油钻井固控设备组成的复杂系统,主要包括钻井液振动筛、真空除气器、除砂器、除泥器、除砂除泥一体机、液气分离器、搅拌器、砂泵、剪切泵、离心机、电子点火装置、混合漏斗、射流混浆装置、泥浆罐等。
泥浆循环系统具有以下功能特点:
1.箱体外壳均用钢板压制成型,外形美观,强度高。
2.模块化快速组合设计,适应于不同型号、规格的钻机配置需求。
3.完整的泥浆处理设备组合,适应现代各种复杂钻井工艺的泥浆处理要求。
4.泥浆循环系统可按用户要求设计和配置。
二、泥浆循环系统的作用
泥浆循环系统在定向穿越及各类工程中发挥着至关重要的作用,主要体现在以下两个方面:
1. 携带和悬浮钻屑并排到地表,稳定孔壁,降低钻进时所需的扭矩和推拉力,冷却和冲洗孔底钻具。
在定向穿越过程中,泥浆就如同定向钻井的 “血液” 一般重要。它能够携带和悬浮钻屑并排到地表,确保钻孔的清洁,使钻进过程顺畅无阻。同时,泥浆对孔壁起到稳定作用,通过在桩孔内外形成压差,使得孔内泥浆柱对孔壁形成环向静压,促使泥浆颗粒渗入孔壁,在一定条件下保持渗透平衡,渗入的泥浆黏结成环状渗透圈,有效保护孔壁,避免渗漏。此外,泥浆还能降低钻进时所需的扭矩和推拉力,减少钻进阻力。在钻进中,钻头旋转并破碎岩层以及钻具与井壁摩擦会产生大量热量,而泥浆不断循环,将这些热量及时吸收并带到地面释放,起到冷却和冲洗孔底钻具的作用。
2. 在定向穿越中,泥浆被视为定向钻井的 “血液”,对泥浆性能要求高,需采取技术措施控制泥浆的粘度、各种添加剂的配制以及泥浆的压力和流量。
在定向穿越中,由于穿越距离长、地质条件复杂,尤其是在粉细砂层等成孔性差、易沉砂且泥浆漏失率大的地层中,对泥浆性能提出了很高的要求。泥浆的主要工艺性能是流变性和失水造壁性,现场控制的主要因素包括泥浆的粘度、各种添加剂的配制以及泥浆的压力和流量。
首先,在基浆配置方面,按照事先确定的试验泥浆配比,由于水平定向钻泥浆回收较低,施工过程中随时需要补充大量新配置的泥浆,因此选用造浆率高的优质钠基膨润土配浆,对保证钻进质量和提高钻进速度尤为重要。
其次,在泥浆性能的控制和调整方面:
1.泥浆添加剂:为保证泥浆具有良好的流变性、高携砂性、固壁和润滑性能,在配出基浆的基础上,再按基浆重量的 2 - 4‰比例加入各种泥浆添加剂,如增粘剂、固壁剂和润滑剂等。
2.粘度控制:根据穿越段地层情况,在钻导向孔阶段,泥浆粘度控制在 60 - 65S;在预扩孔和回拖阶段泥浆粘度提高 5 - 10S,即达到 65 - 70S。实际使用过程中,泥浆的配比随地层不同而随之变化,并选用不同的添加剂。
3.各阶段泥浆性能调整:为保证钻屑携带和孔眼清洁,控制泥浆的失水,防止塌孔,需增大固壁剂、增粘剂含量;要及时提高润滑剂剂量,适当降低粘度和切力,保证泥浆的流变性能良好,使钻屑顺利返出地面,增强泥浆的润滑性,减小钻机旋转及推进阻力;为增强泥浆的造壁性能,防止孔壁塌陷,防止缩径,需增大固壁剂、增粘剂剂量;为提高泥浆的润滑性,降低摩擦阻力,增强携屑效果,需提高增粘剂和润滑剂剂量,润滑剂剂量可增至基浆重量的 10‰。
再者,在泥浆压力和流量的控制方面,定向穿越泥浆压力和流量的控制原则是高流量、低压力,通过调整高压泥浆泵的档位和转速、泥浆喷嘴的直径和数量、控制钻进和回拉速度等来实现。
最后,在泥浆的搅拌混合和回收方面: 4.在扩孔和回拖期间,往往需要补充大量的泥浆,增加泥浆循环管路长度,相对延长了膨润土及添加剂的熟化、混合时间,确保了泥浆的性能达到既定要求。
5.安装泥浆循环系统,通过对回流泥浆的筛选处理,使回流泥浆循环使用,一可更有效地保证泥浆的供应量;二可减少环境污染。