孙珊珊　杨晓铎（渤海装备中成装备制造公司，天津 300280）

钻井液固控系统优化配置研究

孙珊珊杨晓铎
（渤海装备中成装备制造公司，天津 300280）

随我我国经济建设的不断发展，科技的发展更是取得了长足的进步。尤其是在钻井领域，新型的钻井技术和工具得到了广泛应用。本文根结合实践在钻井液固相控制方法的基础上，对钻井液体系及配套固控设备进行分析，重点探讨钻井液固控系统的优化配置以及新技术实际应用的相关问题，以期能够提高该系统的固控效果。

钻井液 固控系统 优化配置 新技术

随着新型钻井技术以及钻井工具的广泛应用，现场对钻井液固控水平的要求也在不断提高，传统固控系统存在的一些问题也逐渐暴露出来，越来越难以适应现代钻井的需求，因此，有必要对固控设备流程进行优化设计，提高钻井液的固控能力以及现场应用效果。

1　钻井液固相控制方法及配套固控设备

1.1钻井液固相控制方法

钻井液中的一些固体颗粒会影响到其自身性能，因此需要采用固相控制方法进行处理，常用的固相控制方法有稀释和替换法、机械消除法以及化学处理法。稀释和替换法具有操作简单、见效快等优点，但是其成本较高，难以广泛推广；化学处理法常与机械消除法联合使用，即利用化学絮凝剂将固体颗粒变大，然后再用机械法进行排除，该方法容易控制钻井液的性能，产生的环境污染也比较小，优点明显，因此得以推广应用［1］。

1.2钻井液处理剂的使用

钻井液处理剂的使用会直接影响到钻井液中固相颗粒的粒度分布，进而影响到固控设备的清洁效果。目前比较常用的钻井液处理剂有稀释剂、包被剂和絮凝剂三种类型，其中，絮凝剂的应用效果最为理想，它属于中等长度分子链聚合物，不仅可以结合在带电黏土的边缘，还能够将其联结起来，将极细颗粒变大，更便于清除。在现场施工中，如果絮凝剂加入量过小，将难以达到理想的絮凝效果，如果絮凝剂加入量过大，便会对固相起到保护作用，而且这两种情况还都会使钻井液变稠［2］。

1.3钻井液配套固控设备

现有循环固控系统基本上配备的是四级固控设备和五级固控设备，前者由振动筛、除泥清洁器、除砂清洁器和离心机组成，后者是在前者基础上加入除气器，该系统存在以下三种问题：其一，循环罐设计不合理，常见的长方体循环罐在搅拌钻井液时会产生很大的阻力，造成很大的动力损失，进而影响到钻井液的净化效果，而且罐内连通管线因长时间使用也容易出现堵塞；其二，固控设备配套不科学，固控设备功率与发电机功率不匹配，在安装过程中也常出现不规范的问题，固控设备的正常运转和使用受到电路分配的影响；其三，固控设备老化严重，现有设备固控效果较差，多与其自身老化落后有关，已经无法满足钻井液性能处理的要求，而且设备一旦老化，其振动频率、振动强度都会受到影响，这也给后续净化造成了很大的压力，致使总体固控效果较差［3］。

2　钻井液固控系统的优化配置

2.1循环固控系统的优化设计

多种钻井液固控由除砂除泥一体机来完成，钻井液经振动筛进入除砂器和除泥器，然后再溢流进入钻井液循环系统，如果钻井液较为洁净，仅通过振动筛系统便可以完成清洁，这也节约了能源。一体机的设计应达到结构简单、维护方便、易于操作、性能价格比高等要求，具体设计如下：对于一体化机直线振动筛，其筛体尺寸既要满足循环罐罐面安装尺寸，又要使筛网使用面积足够大，为简化其结构，便于现场维护，应优先选用双激振电机自同步激振方式，有效解决振动筛现场安装不方便、筛体运输难固定、钻井液飞溅等问题；对于一体化机除砂、除泥器，首先应分析影响水力旋流器的相关因素，包括水力旋流器直径、溢流管直径、排砂孔直径等，水力旋流器锥筒比较容易出现磨损，根据其磨损规律，建议采用浇注聚氨酯材料，为减少水力损失，建议采用矩形入口结构。

2.2系统流程及配套设备设计

对于存在的海底阀密封性差、罐内连通管线易阻塞等问题，需对循环系统流程进行优化设计，可取消海底阀，简化罐内连通管线，并将各罐之间的连接阀门设在罐外。为减少钻屑沉淀，便于钻屑的排出，可重新铺设罐内管线，重新铺设的管线长度不应超过3m。对于一些老式钻机固控设备，需对其电路进行改造，以达到固控设备的用电需求，提高其固相控制能力。此外，还应考虑到振动筛对钻井液固控的影响，建议采用平衡椭圆筛，因其改变了振动的轨迹，增加了钻屑和飞溅起来的钻井液在空中停留的时间，有效改善了钻井液的固控能力，尤其是对高密度钻井液劣质固相的控制，效果十分明显［4］。

2.3固相控制技术的实际应用

对于疏松砂岩细砂粒较多的地层，容易出现堵筛飞溅钻井液的问题，进而影响到钻井液的正常循环，采用加强一级固控振动筛，在现场试验以及实际应用中，不仅能够达到钻井液固控要求的同时，还可以减少固控设备的使用；一体机有多种处理流程，不同处理流程对钻井液固相控制的影响效果也不同，在现场应用中，应根据钻井液的清洁程度、钻屑的性质和处理量来选择处理流程，这样可以减轻循环系统电路的负担，节约用电量，还能够减少钻井液的排放，实现对钻井液的良好固控［5］。通过对平板形筛网、波形筛网以及激光割缝网性能的试验，发现激光割缝网最容易开裂，因此将其排除，其余两种筛网的比较中发现波形筛网的清洁效果更为理想，但是结合实践应用，该型筛网价格较高，对钻井液的性能要求也比较高，在此建议选择高性价比的平板形筛网。

3　结语

钻井液固控水平的提高，有助于钻井工作的持续开展，本文针对老式循环固控系统存在的一些问题，结合当前常见的钻井液固相控制方法，对钻井液配套固控设备进行了改进，对相关流程进行了重新设计，改进后的钻井液除砂除泥一体机能够适应各种条件下的钻井液固控要求，循环系统电路分配也变得更为合理，极大地提高了钻井液的固控能力，同时也有效减少了驯悍系统的用电功率，为钻井液固控系统的现场应用提供了可靠的技术途径。

［1］张晓东，何石，苟如意，等.超深井钻井液固控系统配套合理性探讨［J］.石油钻采工艺，2013，13（6）：52-54.

［2］王海峰，董新，程文利，等.海洋平台钻井液固控系统优化设计［J］.石油和化工设备，2011，17（9）：25-26.

［3］许锦华，柴占文，刘维彬，等.圆形罐钻井液固控系统［J］.石油科技论坛，2012，12（3）：58-59.

［4］夏云林.水资源系统优化配置研究进展与展望［J］.水资源与水工程学报，2010，10（2）：150-152.

［5］赵平.钻井液固控系统流程设计改进［J］.科技资讯，2009，19（7）：47-49.