الحالة الحالية وتدابير التحسين لأنظمة التحكم في المواد الصلبة لسوائل الحفر

في عملية الحفر ، أداء سائل الحفر الممتاز هو شرط أساسي لتحسين سرعة الحفر ، وخفض تكاليف الحفر ، ومنع حوادث الحفر ،وحماية التكوينات المنتجة للنفط والغازنظام التحكم في المواد الصلبة لسائل الحفر هو ضمان للحفاظ على أداء سائل الحفر.

مع تطوير صناعة التنقيب عن النفط ، تزداد أعماق الحفر باستمرار ، وتصبح التكوينات التي يتم مواجهتها معقدة بشكل متزايد.الآبار الخاصة مثل الآبار العميقة، والآبار العميقة للغاية، والآبار الأفقية، والآبار غير المتوازنة أصبحت أكثر شيوعًا، مما يضع متطلبات أعلى على أنظمة التحكم في السوائل الصلبة للحفر.

في السنوات الأخيرة، شهدت أنظمة التحكم في المواد الصلبة تحسينات كبيرة في التكنولوجيا، من خزانات تدفق السوائل الحفر إلى معدات التحكم في المواد الصلبة،وتدفق العملية أصبح أكثر عقلانيةومع ذلك ، لا تزال هناك العديد من المفاهيم الخاطئة فيما يتعلق بمطابقة أنظمة التحكم في المواد الصلبة.

1حاوية تدوير السوائل

يجب أن يكون الحجم الفعلي لحاوية تداول سائل الحفر كافياً لاستيعاب الحجم الحد الأقصى لتداول سائل الحفر أثناء الحفر ، ويكون لديه قدرة احتياطية كافية.يجب أن تكون قادرة أيضا على الانخراط بسهولة في الدورة الدموية والتحكم في البئر في حالات الطوارئفي السنوات الأخيرة مع التوسع المستمر للأسواق الخارجية ومتطلبات متزايدة لتكنولوجيا الحفر على أنظمة التحكم في سائل الحفر الصلب،لقد كانت هناك ظاهرة من توسيع عمياء حجم خزانات تدفق السوائل الحفر.

يزيد الحجم المفرط لنظام مكافحة الصلبات من تكلفة نقل منصة الحفر وتكاليف سائل الحفر. لذلك ، فإن الحجم المعقول هو الهدف الذي يسعى إليه المستخدمون.

يتم تحديد حجم خزان واحد وعدد خزانات الدورة في نظام التحكم في المواد الصلبة بشكل عام بناءً على عوامل مثل ارتفاع قاعدة الحفرة ،ظروف النقل المحليةيجب توفير مساحة كافية على سطح خزان الدوران لاستيعاب معدات التحكم في المواد الصلبة ، والمحركات ،ومضخات نقل السوائل الحفربالإضافة إلى ذلك ، يجب النظر في المساحة لربط خطوط الأنابيب ، خزانات الطين ، الملحقات ، أنابيب امتصاص المضخة وتفريغها ، أنابيب المياه ، وغيرها من المعدات.يتم تحديد حجم كل حجرة في المقام الأول من خلال مساحة التثبيت المتاحة لمعدات التحكم في المواد الصلبة مثل شاشات الاهتزاز، أجهزة إزالة الصمغ، أجهزة إزالة الصمغ، و أجهزة الطرد المركزي، وكذلك معداتها المساعدة.

2نظام التحكم في المواد الصلبة تدفق العملية ومطابقة المعدات

The entire solids control system's process flow should meet the requirements for five stages of solids control of drilling fluid (screening—degassing—desanding—desilting—centrifugation) and mud weightingيجب أن تكون قدرات معالجة المراحل 1-5 من معدات التحكم في المواد الصلبة متطابقة مع بعضها البعض.مع مسافة مناسبة بين أحجام الجسيمات المنفصلة ودرجة معينة من التداخل، مما يسمح للجسيمات الأصغر التي لم يتم معالجتها بالكامل من قبل المرحلة السابقة حتى يتم معالجتها من قبل المرحلة التالية.

2.1 عملية تنقية ودورة سائل الحفر.

يمكن نقل الطين من رأس البئر عبر الأنابيب بشكل فردي أو في وقت واحد إلى مختلف الشاشات الاهتزازية. بعد معالجته بواسطة الشاشات الاهتزازية ، يدخل إلى غرفة استقرار الرمل.يمر الطين الذي يتدفق من غرفة ترسب الرمل إلى غرفة التنزيل من خلال خزان الطين (إذا حدث دخول غاز الطين)، يمكن تشغيل جهاز إزالة الهواء تحت الفراغ لسحب الطين من غرفة إزالة الهواء لإزالة الغازات قبل دخولها إلى غرفة إزالة الغاز).

يدخل الطين المعالج من قبل desander إلى حجرة إزالة المياه. يدخل الطين المعالج من قبل desilter إلى غرفة الطرد المركزي عبر خزان الطين.الطين المعالجة بواسطة الطرد المركزي يدخل غرفة امتصاص سائل الحفر من خلال خزان الطينثم يتم ضخها مرارا وتكرارا في البئر لإعادة الاستخدام بواسطة مضخة الحفر. يتم عرض مخطط تدفق أكثر معقولة لنظام التحكم في المواد الصلبة لسائل الحفر في الشكل أدناه.

2.2 تدفق العملية واختيار الشاشات الاهتزازية.

يتم نقل قطع الحفر المولدة في قاع البئر أثناء الحفر إلى السطح بواسطة سائل الحفر. الشاشات الاهتزازية هي الأولى والأسرعومعدات التحكم في الصلبات ذات الحجم الأكبر لإزالة قطع الحفر، وهي أداة معالجة أساسية للمرحلة الأولى للحفر.

يتجلى المستوى التقني للشاشة الاهتزازية بشكل رئيسي في قدرة المعالجة (حجم المعالجة والجسيمات المنفصلة) ، موثوقية التشغيل ، العمر ،وسهولة التشغيل والصيانةمع الحجم والمحتوى واللزوجة من الجسيمات الصلبة لسائل الحفر التي تبقى ثابتة ، كلما زاد ضغط القطع الديناميكي على الجسيمات الصلبة ،كلما زادت المقاومة الأولية لحركة الجسيماتوكلما انخفضت سرعة نقل الجسيمات

البحوث النظرية على الشاشات الاهتزازية في الخارج قد أدركت تماما هذه النقطة قبل تدفق سائل الحفر من الموزع إلى الشاشة الاهتزازيةيتم تثبيت حوض تأثير سائل الحفر لتجنب التنظيف المباشر للشاشة بواسطة سائل الحفر، وتقليل ضغط القطع الديناميكي على سائل الحفر العائد من رأس البئر.

ليس فقط قوة وحركة الجسيمات الصلبة أكثر عقلانية، ولكن أيضا يقلل من تسرب سائل الحفر ويزيد من سائل الحفر، وتطويل عمر الخدمة للشاشة.مع ذلك، بسبب الاختلافات في المواد وتكنولوجيا المعالجة ودقة المعالجة والمعدات العامة المتوافقة بين الشركات المصنعة، تختلف الأداء الفني الفعلي للمنتجات بشكل كبير.

لذلك عند اختيار شاشة اهتزاز، من المهم أن نفهم المواد وتكنولوجيا المعالجة ودقة المعالجة والمعدات العامة المتوافقة بالتفصيل،بدلا من الاعتماد ببساطة على المعلمات التقنية المعلنةبالإضافة إلى اختيار شاشة مناسبة بناءً على توزيع حجم الجسيمات الصلبة ، هناك عامل مهم آخر يجب مراعاته عند اختيار شاشة اهتزاز هو معدل السرعة المسموح به.يجب أن تكون قدرة سعة شاشة الاهتزاز قادرة على استيعاب معدل التفريغ القصوى أثناء الحفر.

تشمل العوامل التي تؤثر على قدرة الشاشة الاهتزازية على الحركة الخاصة بها ، ونوع سائل الحفر ، والكثافة ، واللزوجة ، وتوزيع حجم الجزيئات الصلبة ومحتواها ، وحجم الشاشة.لتلبية متطلبات معدلات التفريغ الكبيرة، في بعض الأحيان تحتاج إلى استخدام 2-3 شاشات اهتزاز بالتوازي.

2.3 عملية عمل الهيدروسيكلون والمعدات.

معظم الشركات المصنعة لمعدات مكافحة المواد الصلبة في بلدي يمكن أن تنتج هيدروسيكلونات، وهي desanders و desilters. المؤشر الرئيسي للجودة للهيدروسيكلونات هو مقاومة الارتداء،وتحدد أدائها في المقام الأول من قبل حجم الجزيئات الفصلD50 أقل من D50 يشير إلى كفاءة فصل أفضل.

عند تكوين desanders و desilters ، من المهم التأكد من أن نطاقات فصل الجسيمات لديها مسافة كافية وتداخل.وفقًا لمعايير التصنيف وحجم جسيمات الفصل للهيدروسيكلونات، يتم تصنيف الهيدروسيكلونات التي يبلغ قطرها الداخلي أسطواني من Φ150 ∼300 ملم وحجم جسيمات الفصل من 44 ∼74 ميكرو متراً باعتبارها desanders.

يتم تصنيف الهيدروسيكلونات التي يبلغ قطرها الداخلي أسطواني من Φ100 ∼125 ملم وحجم جسيمات الفصل من 15 ∼44 ميكرومترات على أنها desilters.العديد من أجهزة إزالة الكبريت والإزالة الكبريت المستخدمة بالفعل في الميدان جزيئات منفصلة ذات أحجام مماثلة (أجهزة إزالة الكبريت لـ 2050 μm و أجهزة إزالة الكبريت لـ 1545 μm)يتم معالجة سائل الحفر الذي تم معالجته بواسطة desander ثم بواسطة desilter ، مما يجعل desilter غير فعال في إزالة الجسيمات الصلبة.السبب الرئيسي لهذا هو أن العديد من الهيدروسيكلونات مصنوعة بشكل سيء ولا تلبي متطلبات عملية الحفرولذلك، يختار العديد من المستخدمين إعدادين للنزول بدلا من نزول واحد و desilter.

بعض المستخدمين ببساطة تثبيت desander الثانية في موقع desilter الأصلي دون تغيير تدفق العملية. هذا النهج لا ينصح،حيث أن كلا الجهازين لهما معايير أداء متطابقةيجب استخدام تدفق عملية موازية ، والتي تعمل كنسخ احتياطية لبعضها البعض أو زيادة سائل الحفر خلال الحفر السريع.

بالنسبة للآبار الخاصة التي تتطلب متطلبات عالية في أداء سائل الحفر ، فإن الإعداد المعقول لا يزال واحد desander و desilter واحد في سلسلة. ومع ذلك ، عند اختيار desander و desilters ،يجب اختيار المنتجات ذات نطاقات مختلفة لحجم الجسيماتعلى سبيل المثال ، يمكن أن يحقق desander بحجم جزيئات الفصل من 47 ¢ 76 μm و deslimor بحجم جزيئات الفصل من 15 ¢ 47 μm تأثير معالجة أفضل.

2.4 تدفق عملية الطرد المركزي.

يوافق خبراء صناعة الحفر بشكل عام على الدور الحاسم للطرد المركزي في أنظمة التحكم في المواد الصلبة.معظم فرق الحفر في الصين مجهزة بأجهزة طرد مركزي متوسطة السرعة.5، 22، 37، أو 45 كيلوواط وسرعات دوران 1300~2200 r/min. حاليا، تنقسم أساسا إلى نوعين: أجهزة الطرد المركزي متوسطة السرعة وأجهزة الطرد المركزي عالية السرعة.

أجهزة الطرد المركزي المتوسطة السرعة تشير إلى أجهزة الطرد المركزي ذات سرعة دوران 1300 ∼2200 دورة في الدقيقة ، وتوليد قوة طرد مركزي حوالي 800 مرة من قوة الجاذبية وقدرة معالجة 40 ∼60 متر / ساعة.تستخدم أجهزة الطرد المركزي هذه لإزالة الجسيمات الصلبة التي تبلغ طولها 5~7 μm. تشير أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة إلى أجهزة الطرد المركزي ذات سرعة دوران 2500~3300 دورة في الدقيقة،يخلق قوة طرد مركزي حوالي 1200×2100 ضعف الجاذبية، وقادرة على فصل الجسيمات بحجم 2.5 ميكرو متراً.

تنقسم أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة إلى نوعين: الأول هو أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة ذات التحكم المتغير بالكامل.يمكن ضبط قدرة معالجة جهاز الطرد المركزي هذا تلقائيًا وفقًا لخصائص سائل الحفر، ويمكن أن تتحكم بفعالية في خصائص سائل الحفر من خلال مراقبة الحمل في الوقت الحقيقي وتكنولوجيا التحكم الآلي المغلق بالدائرة المغلقة لتحويل التردد الكامل.هو جهاز تنقية المرحلة الصلبة المثالي لحفر الآبار العميقة والآبار الأفقية مع متطلبات عملية خاصة.

نوع آخر هو أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة الثابتة. عادةً ما تكون أجهزة الطرد المركزي هذه أعلى من أجهزة الطرد المركزي العادية.يقيّم المشغلون خصائص سائل الحفر ويقومون بتعديل سرعة الطرد المركزي يدويًا لتحقيق نتائج أفضل في معالجة سائل الحفرلقد لعبت أجهزة الطرد المركزي دورًا مهمًا متزايدًا في معالجة السوائل الحفر. يتم تجهيز العديد من فرق الحفر بأجهزة الطرد المركزي المزدوجة.من المهم أن نلاحظ أنه عند استخدام اثنين من أجهزة الطرد المركزي مع مواصفات فنية متطابقة (عادة أجهزة الطرد المركزي متوسطة السرعة، في بعض الأحيان مع قدرات معالجة مختلفة) ، يجب استخدام عملية موازية للحفاظ على أو لزيادة قدرة معالجة سائل الحفر أثناء الحفر السريع.

في الوقت الحالي، شركات أجنبية مثل ديريك وسواكو أنتجت أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة التي يتم التحكم فيها بالكامل.هذه أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة مكلفة وتتطلب عاملين ذوي مهارات عاليةفي الوقت الحالي، لا تمتلك سوى عدد قليل من فرق الحفر المحلية العاملة في الخارج هذا النوع من أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة.

في الصين، للآبار الخاصة مع متطلبات عالية لأداء سائل الحفر،يوصى باستخدام عملية تتضمن طرد مركزي متوسط السرعة و طرد مركزي عالي السرعة المصنوعة محليا متصلة بسلسلةبعد معالجة سائل الحفر بواسطة أجهزة الطرد المركزي المتوسطة السرعة، يدخل خزان إمداد أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة. بعد مزيد من المعالجة بواسطة أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة،يدخل إلى نظام الدوران لإعادة الاستخدام.

في هذه المرحلة يتم تنقية المرحلة الصلبة من سائل الحفر بفعالية، وهو أمر مفيد لتمديد عمر الخدمة للمعدات في الأسفل (ضخات الحفر، أدوات الحفر،أدوات تحت الحفرة، الخ) ، وتوفير استهلاك مواد الطين، وزيادة سرعة الحفر الميكانيكية.

3. الاستنتاجات

1) اختيار الشاشات الاهتزازية ذات الأداء الجيد والتصميم المعقول، واختيار العدد المطلوب وحجم الشاشة من الشاشات الاهتزازية وفقا لخصائص سائل الحفر.

2) اختيار desanders و desilters مع أداء جيد و معايير مطابقة معقولة ، واعتماد تدفق عملية سلسلة لتحقيق أفضل desander و desilter إزالة تأثيرات.

3) استخدام تدفق عملية سلسلة من أجهزة الطرد المركزي المتوسطة السرعة والعالية السرعة لتحسين عمر الخدمة للمعدات في الأسفل (ضخات الحفر وأدوات الحفر وأدوات الحفر ، وما إلى ذلك) ،توفير استهلاك مواد الطين، وزيادة معدل الحفر الميكانيكي.

تظهر نتائج التحليل الإحصائي أن حوالي 90٪ من تكاليف الصيانة اليومية لسائل الحفر أثناء الحفر مرتبطة بمكافحة الصلبات.عامل وزن في سائل الحفر، يمثل حوالي 75٪ من إجمالي تكلفة المواد لسائل الحفر.

ولذلك، فإن الاختيار الصحيح واستخدام أنظمة ومعدات مكافحة المواد الصلبة يمكن أن تزيل بشكل كبير قطع الحفر،الحد من استهلاك سائل الحفر والمواد المرتبطة به ومواد المعالجة، وبالتالي تحقيق فوائد اقتصادية أفضل.