Status Terkini dan Tindakan Perbaikan Sistem Pengendalian Padatan Fluida Pengeboran

Dalam proses pengeboran, kinerja fluida bor yang sangat baik adalah prasyarat untuk meningkatkan kecepatan pengeboran, mengurangi biaya pengeboran, mencegah kecelakaan di lubang bor, dan melindungi formasi penghasil minyak dan gas. Sistem kontrol padatan fluida bor adalah jaminan untuk menjaga kinerja fluida bor.

Dengan perkembangan industri eksplorasi perminyakan, kedalaman pengeboran terus meningkat, dan formasi yang ditemui menjadi semakin kompleks. Sumur khusus seperti sumur dalam, sumur ultra-dalam, sumur horizontal, dan sumur underbalanced menjadi lebih umum, menempatkan tuntutan yang lebih tinggi pada sistem kontrol padatan fluida bor.

Dalam beberapa tahun terakhir, sistem kontrol padatan telah mengalami peningkatan teknologi yang signifikan, mulai dari tangki sirkulasi fluida bor hingga peralatan kontrol padatan, dan aliran proses menjadi lebih rasional. Namun, banyak kesalahpahaman masih ada mengenai pencocokan sistem kontrol padatan.

1. Tangki Sirkulasi Fluida Bor.

Volume efektif tangki sirkulasi fluida bor harus cukup untuk menampung volume sirkulasi fluida bor maksimum selama pengeboran, dan memiliki kapasitas cadangan yang memadai. Tangki ini juga harus mampu melakukan sirkulasi dan mengendalikan sumur dalam keadaan darurat. Dalam beberapa tahun terakhir, dengan terus berkembangnya pasar luar negeri dan meningkatnya tuntutan teknologi pengeboran pada sistem kontrol padatan fluida bor, telah terjadi fenomena perluasan tangki sirkulasi fluida bor secara membabi buta.

Volume sistem kontrol padatan yang berlebihan meningkatkan biaya relokasi rig pengeboran dan biaya fluida bor. Oleh karena itu, volume yang wajar adalah tujuan yang dikejar oleh pengguna.

Ukuran tangki tunggal dan jumlah tangki sirkulasi dalam sistem kontrol padatan umumnya ditentukan berdasarkan faktor-faktor seperti ketinggian dasar derrick, kondisi transportasi lokal, dan volume efektif yang dibutuhkan oleh rig pengeboran. Ruang yang cukup harus disediakan di permukaan tangki sirkulasi untuk menampung peralatan kontrol padatan, agitator, dan pompa transfer fluida bor. Selain itu, ruang harus dipertimbangkan untuk menghubungkan perpipaan, tangki lumpur, aksesori, perpipaan hisap dan buang pompa, perpipaan air, dan peralatan lainnya. Volume setiap kompartemen terutama ditentukan oleh ruang instalasi yang tersedia untuk peralatan kontrol padatan seperti layar bergetar, desander, desilter, dan sentrifugal, serta peralatan bantu mereka.

2. Aliran Proses Sistem Kontrol Padatan dan Pencocokan Peralatan.

Aliran proses seluruh sistem kontrol padatan harus memenuhi persyaratan untuk lima tahap kontrol padatan fluida bor (penyaringan — degassing — desanding — desilting — sentrifugasi) dan pemberatan lumpur. Pencocokan peralatan kontrol padatan yang optimal sangat penting. Kapasitas pemrosesan tahap 1-5 peralatan kontrol padatan harus saling cocok, dengan jarak yang sesuai antara ukuran partikel yang dipisahkan dan tingkat tumpang tindih tertentu, memungkinkan partikel yang lebih kecil yang tidak sepenuhnya diproses oleh tahap sebelumnya untuk masih diproses oleh tahap berikutnya.

2.1 Proses Pemurnian dan Sirkulasi Fluida Bor.

Lumpur kepala sumur yang kembali melalui perpipaan dapat diangkut secara individu atau bersamaan ke berbagai layar bergetar. Setelah diproses oleh layar bergetar, lumpur masuk ke ruang pengendapan pasir. Lumpur yang meluap dari ruang pengendapan pasir masuk ke ruang desanding melalui tangki lumpur (jika terjadi intrusi gas lumpur, degasser vakum dapat diaktifkan untuk menarik lumpur dari ruang degasser untuk degassing sebelum masuk ke ruang desanding).

Lumpur yang diproses oleh desander masuk ke ruang desilting. Lumpur yang diproses oleh desilter masuk ke ruang sentrifugal melalui tangki lumpur. Lumpur yang diproses oleh sentrifugal masuk ke ruang hisap fluida bor melalui tangki lumpur. Kemudian dipompa berulang kali ke dalam sumur untuk digunakan kembali oleh pompa bor. Bagan aliran yang lebih rasional untuk sistem kontrol padatan fluida bor ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

2.2 Aliran Proses dan Pemilihan Layar Bergetar.

Potongan bor yang dihasilkan di dasar sumur selama pengeboran dibawa ke permukaan oleh fluida bor. Layar bergetar adalah peralatan kontrol padatan pertama, tercepat, dan bervolume terbesar untuk menghilangkan potongan bor, dan merupakan perangkat pengolahan tahap pertama yang penting untuk pengeboran.

Tingkat teknis layar bergetar terutama tercermin dalam kapasitas pemrosesannya (volume pemrosesan dan partikel yang dipisahkan), keandalan operasional, masa pakai, dan kemudahan operasi dan pemeliharaan. Dengan ukuran, kandungan, dan viskositas partikel padat fluida bor tetap konstan, semakin besar tegangan geser dinamis pada partikel padat, semakin besar resistensi awal terhadap pergerakan partikel, dan semakin rendah kecepatan transportasi partikel.

Penelitian teoritis tentang layar bergetar di luar negeri telah sepenuhnya mengakui poin ini. Sebelum fluida bor mengalir dari distributor ke layar bergetar, bak benturan fluida bor dipasang untuk menghindari pengikisan langsung layar oleh fluida bor, meminimalkan tegangan geser dinamis pada fluida bor yang kembali dari kepala sumur.

Tidak hanya gaya dan pergerakan partikel padat yang lebih rasional, tetapi juga mengurangi kebocoran fluida bor dan meningkatkan throughput fluida bor, memperpanjang masa pakai layar. Namun, karena perbedaan bahan, teknologi pemrosesan, presisi pemrosesan, dan peralatan umum yang kompatibel di antara produsen, kinerja teknis aktual produk sangat bervariasi.

Oleh karena itu, saat memilih layar bergetar, sangat penting untuk memahami bahan, teknologi pemrosesan, presisi pemrosesan, dan peralatan umum yang kompatibel secara rinci, daripada hanya mengandalkan parameter teknis yang dinyatakan. Selain memilih layar yang sesuai berdasarkan distribusi ukuran partikel padat, faktor penting lainnya yang perlu dipertimbangkan saat memilih layar bergetar adalah throughput yang diizinkannya. Kapasitas throughput layar bergetar harus mampu menampung laju pembuangan maksimum selama pengeboran.

Faktor-faktor yang mempengaruhi throughput layar bergetar termasuk parameter gerakannya sendiri, jenis fluida bor, kepadatan, viskositas, distribusi ukuran dan kandungan partikel padat, dan ukuran layar. Untuk memenuhi persyaratan laju pembuangan yang besar, terkadang 2-3 layar bergetar perlu digunakan secara paralel.

2.3 Proses Kerja dan Peralatan Hidrosiklon.

Sebagian besar produsen peralatan kontrol padatan di negara saya dapat memproduksi hidrosiklon, yaitu desander dan desilter. Indikator kualitas utama untuk hidrosiklon adalah ketahanan aus, dan kinerjanya terutama ditentukan oleh ukuran partikel pemisahan, D50. D50 yang lebih rendah menunjukkan efisiensi pemisahan yang lebih baik.

Saat mengkonfigurasi desander dan desilter, penting untuk memastikan bahwa rentang pemisahan partikel memiliki jarak yang cukup dan tumpang tindih. Menurut standar klasifikasi dan ukuran partikel pemisahan hidrosiklon, hidrosiklon dengan diameter dalam volute silindris Φ150–300 mm dan ukuran partikel pemisahan 44–74 μm diklasifikasikan sebagai desander.

Hidrosiklon dengan diameter dalam volute silindris Φ100–125 mm dan ukuran partikel pemisahan 15–44 μm diklasifikasikan sebagai desilter. Namun, banyak desander dan desilter yang sebenarnya digunakan di lapangan memisahkan partikel dengan ukuran yang serupa (desander untuk 20–50 μm dan desilter untuk 15–45 μm). Fluida bor yang diolah oleh desander kemudian diolah oleh desilter, membuat desilter tidak efektif dalam menghilangkan partikel padat. Alasan utama untuk ini adalah bahwa banyak hidrosiklon diproduksi dengan buruk dan tidak memenuhi persyaratan proses pengeboran. Oleh karena itu, banyak pengguna memilih pengaturan dua desander alih-alih satu desander dan desilter.

Beberapa pengguna hanya memasang desander kedua di lokasi desilter asli tanpa mengubah aliran proses. Pendekatan ini tidak disarankan, karena kedua desander memiliki parameter kinerja yang identik. Aliran proses paralel harus digunakan, berfungsi sebagai cadangan satu sama lain atau meningkatkan throughput fluida bor selama pengeboran cepat.

Untuk sumur khusus dengan persyaratan kinerja fluida bor yang tinggi, pengaturan yang wajar tetap satu desander dan satu desilter secara seri. Namun, saat memilih desander dan desilter, produk dengan rentang ukuran partikel yang berbeda harus dipilih. Misalnya, desander dengan ukuran partikel pemisahan 47–76 μm dan deslimor dengan ukuran partikel pemisahan 15–47 μm dapat mencapai efek pengolahan yang lebih baik.

2.4 Aliran Proses Sentrifugal.

Para ahli industri pengeboran umumnya sepakat tentang peran penting sentrifugal dalam sistem kontrol padatan. Sebagian besar tim pengeboran di Tiongkok dilengkapi dengan sentrifugal kecepatan sedang dengan daya unit utama 18,5, 22, 37, atau 45 kW dan kecepatan putaran 1300–2200 r/min. Saat ini, sentrifugal terutama dibagi menjadi dua jenis: sentrifugal kecepatan sedang dan sentrifugal kecepatan tinggi.

Sentrifugal kecepatan sedang mengacu pada sentrifugal dengan kecepatan putaran 1300–2200 r/min, menghasilkan gaya sentrifugal sekitar 800 kali gravitasi, dan kapasitas pemrosesan 40–60 m³/jam. Sentrifugal ini digunakan untuk menghilangkan partikel padat berukuran 5–7 μm. Sentrifugal kecepatan tinggi mengacu pada sentrifugal dengan kecepatan putaran 2500–3300 r/min, menghasilkan gaya sentrifugal sekitar 1200–2100 kali gravitasi, dan mampu memisahkan partikel berukuran 2–5 μm.

Sentrifugal kecepatan tinggi dibagi menjadi dua jenis: satu adalah sentrifugal kecepatan tinggi kontrol frekuensi penuh. Kapasitas pemrosesan sentrifugal ini dapat disesuaikan secara otomatis sesuai dengan sifat fluida bor, dan dapat secara efektif mengontrol sifat fluida bor melalui teknologi pemantauan beban waktu nyata dan kontrol loop tertutup otomatis konversi frekuensi penuh. Ini adalah perangkat pemurnian fase padat yang ideal untuk pengeboran sumur dalam dan sumur horizontal dengan persyaratan proses khusus.

Jenis lainnya adalah sentrifugal kecepatan tinggi kecepatan tetap. Sentrifugal ini biasanya memiliki 2-3 kecepatan lebih tinggi dari sentrifugal biasa. Operator menilai sifat fluida bor dan secara manual menyesuaikan kecepatan sentrifugal untuk mencapai hasil pengolahan fluida bor yang lebih baik. Sentrifugal telah memainkan peran yang semakin penting dalam pengolahan fluida bor. Banyak tim pengeboran dilengkapi dengan dua sentrifugal. Penting untuk dicatat bahwa ketika menggunakan dua sentrifugal dengan spesifikasi teknis yang identik (umumnya sentrifugal kecepatan sedang, terkadang dengan kapasitas pemrosesan yang berbeda), proses paralel harus digunakan untuk cadangan atau untuk meningkatkan kapasitas pemrosesan fluida bor selama pengeboran cepat.

Saat ini, perusahaan asing seperti Derrick dan Swaco telah memproduksi sentrifugal kecepatan tinggi kontrol frekuensi penuh. Sentrifugal kecepatan tinggi ini mahal dan membutuhkan operator yang sangat terampil, sehingga memerlukan operasi dan pemeliharaan oleh insinyur listrik khusus. Saat ini, hanya sedikit tim pengeboran domestik yang beroperasi di luar negeri yang dilengkapi dengan jenis sentrifugal kecepatan tinggi ini.

Di Tiongkok, untuk sumur khusus dengan persyaratan kinerja fluida bor yang tinggi, disarankan untuk menggunakan proses yang melibatkan sentrifugal kecepatan sedang dan sentrifugal kecepatan tinggi yang diproduksi di dalam negeri yang dihubungkan secara seri. Fluida bor, setelah diproses oleh sentrifugal kecepatan sedang, masuk ke tangki suplai sentrifugal kecepatan tinggi. Setelah diproses lebih lanjut oleh sentrifugal kecepatan tinggi, ia masuk ke sistem sirkulasi untuk digunakan kembali.

Pada titik ini, fase padat fluida bor dimurnikan secara efektif, yang bermanfaat untuk memperpanjang masa pakai peralatan hilir (pompa bor, alat bor, instrumen bawah permukaan, dll.), menghemat konsumsi material lumpur, dan meningkatkan kecepatan pengeboran mekanis.

3. Kesimpulan.

1) Pilih layar bergetar dengan kinerja yang baik dan desain yang wajar, dan pilih jumlah dan ukuran layar bergetar yang dibutuhkan sesuai dengan sifat fluida bor.

2) Pilih desander dan desilter dengan kinerja yang baik dan parameter pencocokan yang wajar, dan gunakan aliran proses seri untuk mencapai efek penghilangan desander dan desilter yang lebih baik.

3) Gunakan aliran proses seri sentrifugal kecepatan sedang dan kecepatan tinggi untuk meningkatkan masa pakai peralatan hilir (pompa bor, alat bor, instrumen bawah permukaan, dll.), menghemat konsumsi material lumpur, dan meningkatkan laju pengeboran mekanis.

Hasil analisis statistik menunjukkan bahwa sekitar 90% biaya pemeliharaan harian fluida bor selama pengeboran terkait dengan kontrol padatan. Biaya barit, agen pemberat dalam fluida bor, menyumbang sekitar 75% dari total biaya material fluida bor.

Oleh karena itu, pemilihan dan penggunaan sistem dan peralatan kontrol padatan yang benar dapat secara signifikan menghilangkan potongan bor, mengurangi konsumsi fluida bor dan bahan serta agen pengolahannya, dan dengan demikian mencapai manfaat ekonomi yang lebih baik.