W procesie wiercenia doskonała wydajność płynu wiertniczego jest warunkiem poprawy prędkości wiercenia, obniżenia kosztów wiercenia, zapobiegania wypadkom w dole,i ochrona formacji produkujących ropę naftową i gazSystem kontroli ciał stałych płynu wiertniczego jest gwarancją utrzymania wydajności płynu wiertniczego.
Wraz z rozwojem przemysłu poszukiwania ropy naftowej głębokości wiercenia stale rosną, a występujące formacje stają się coraz bardziej złożone.Studnia specjalne, takie jak studnie głębokie, ultragłębokie studnie, studnie poziome i studnie nierównoważone stają się coraz powszechniejsze, co wiąże się z większymi wymaganiami w odniesieniu do systemów kontroli płynów stałych.
W ostatnich latach systemy kontroli stałych materiałów odnotowały znaczące ulepszenia technologiczne, od zbiorników cyrkulacji płynów wiertniczych po urządzenia kontroli stałych materiałów,i przepływ procesu stał się bardziej racjonalnyJednakże nadal istnieje wiele błędnych poglądów dotyczących dopasowania systemów kontroli stałych.
1Zbiornik cyrkulacji płynów wiertniczych.
Efektywna objętość zbiornika cyrkulacji płynu wiertniczego musi być wystarczająca, aby pomieścić maksymalną objętość cyrkulacji płynu wiertniczego podczas wiertnictwa, oraz musi mieć odpowiednią pojemność rezerwową.Musi być również w stanie łatwo włączyć się w krążenie i kontrolować studnię w nagłych wypadkachW ostatnich latach, wraz z ciągłym rozszerzaniem rynków zagranicznych i rosnącymi wymaganiami technologii wiercenia w zakresie systemów sterowania płynami ciecznymi,wystąpiło zjawisko ślepo zwiększania objętości zbiorników cyrkulacji płynu wiertniczego.
Nadmierna objętość systemu kontroli ciał stałych zwiększa koszty przeniesienia urządzenia wiertniczego i koszty płynu wiertniczego.
Wielkość pojedynczego zbiornika i liczba zbiorników cyrkulacyjnych w systemie kontroli substancji stałych są zazwyczaj określane na podstawie takich czynników, jak wysokość podstawy zbiornika,warunki lokalnego transportuNa powierzchni zbiornika cyrkulacyjnego należy zapewnić wystarczającą przestrzeń dla urządzeń kontroli ciała stałego, agitatorów,i pompy przenoszące płyn do wierceniaDodatkowo należy rozważyć przestrzeń do łączenia rurociągów, zbiorników błota, akcesoriów, rurociągów pompowych, rurociągów wodnych i innych urządzeń.Objętość każdego przedziału zależy przede wszystkim od powierzchni instalacyjnej dostępnej dla urządzeń kontroli substancji stałych, takich jak ekrany wibrujące, desandry, desiltery i wirówki, a także ich wyposażenie pomocnicze.
2System kontroli ciał stałych, przepływ procesów i dopasowanie sprzętu.
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 weightingOptymalizowane dopasowanie urządzeń kontroli stałych ma kluczowe znaczenie.o odpowiedniej odległości między oddzielonymi wielkościami cząstek i pewnym stopniu nakładania się, co pozwala na przetwarzanie mniejszych cząstek, które nie zostały całkowicie przetworzone w poprzednim etapie, w następnym etapie.
2.1 Proces oczyszczania i krążenia płynu wiertniczego.
Błoto z studni odprowadzane przez rurociągi może być pojedynczo lub jednocześnie transportowane do różnych ekranów wibrujących.Błoto przepływające z komory osadzenia piasku wchodzi do komory osadzenia przez zbiornik błota (jeśli występuje wtargnięcie gazu błotowego), można uruchomić odwietrzacz próżniowy, który pobiera błoto z komory odwietrzacza do odgazowania przed wejściem do komory odwietrzania).
Błoto przetworzone przez desander trafia do komory odsylkowania.Błoto przetworzone przez wirówkę wchodzi do komory ssania płynu wiertniczego przez zbiornik błotaNastępnie jest wielokrotnie pompowany do studni w celu ponownego wykorzystania przez pompę wiertniczą.
2.2 Przepływ procesów i wybór wibrujących ekranów.
Odcięcia wiertnicze powstałe na dnie studni podczas wiercenia są przenoszone na powierzchnię przez płyn wiertniczy.i urządzenia do kontroli największych objętości materiałów stałych do usuwania odcięć wiertniczych, i są niezbędnym urządzeniem oczyszczającym pierwszego etapu do wiercenia.
Poziom techniczny ekranu wibrującego odzwierciedla się głównie w jego zdolności przetwarzania (wolumen przetwarzania i oddzielone cząstki), niezawodności eksploatacyjnej, długości życia,i łatwość obsługi i konserwacjiZ wielkością, zawartością i lepkością cząstek stałych płynu wiertniczego pozostających stałymi, im większe jest dynamiczne naprężenie cięcia na cząstkach stałych, tym większa jest dynamiczna naprężenie cięcia na cząstkach stałych.im większy początkowy opór na ruch cząstek,, a tym niższa prędkość transportu cząstek.
Teoretyczne badania na temat ekranów wibrujących za granicą w pełni potwierdziły ten punkt.jest zainstalowany korytarz uderzeniowy płynu wiertniczego w celu uniknięcia bezpośredniego wycierania ekranu przez płyn wiertniczy, minimalizując dynamiczne naprężenie cięcia płynu wiertniczego powracającego z głowicy studni.
Nie tylko siła i ruch cząstek stałych są bardziej racjonalne, ale również zmniejszają one wyciek płynu wiertniczego i zwiększają przepustowość płynu wiertniczego, wydłużając żywotność ekranu.Jednakże, ze względu na różnice w materiałach, technologii przetwarzania, precyzji przetwarzania i zgodnym wyposażeniu ogólnym między producentami, rzeczywiste osiągi techniczne produktów różnią się znacznie.
Dlatego przy wyborze ekranu wibrującego ważne jest, aby szczegółowo zrozumieć materiały, technologię obróbki, precyzję obróbki i zgodny ze sobą ogólny sprzęt,zamiast po prostu polegać na określonych parametrach technicznychOprócz wyboru odpowiedniego ekranu w oparciu o rozkład wielkości cząstek stałych, innym ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy wyborze ekranu wibrującego, jest jego dopuszczalna przepustowość.Pojemność przepustowa ekranu wibrującego powinna być w stanie pomieścić maksymalną szybkość rozładowania podczas wiercenia.
Czynniki wpływające na przepustowość ekranu wibrującego obejmują jego własne parametry ruchu, rodzaj płynu wiertniczego, gęstość, lepkość, rozkład i zawartość cząstek stałych oraz wielkość ekranu.Aby spełnić wymagania dużych wskaźników zwolnień, czasami potrzebne są równolegle 2-3 wibrujące ekrany.
2.3 Proces i wyposażenie hydrocyklonowe.
Większość producentów sprzętu do kontroli ciał stałych w moim kraju może produkować hydrocyklony, a mianowicie desandry i desylery.a ich wydajność zależy przede wszystkim od wielkości cząstek oddzielonych, D50. niższy D50 oznacza lepszą wydajność separacji.
Przy konfigurowaniu desandrów i desilterów ważne jest, aby zakresy separacji cząstek miały zarówno wystarczającą odległość, jak i pokrycie.Zgodnie ze standardami klasyfikacji i rozmiarami cząstek separacyjnych hydrocyklonów, hydrocyklony o wewnętrznej średnicy cylindrycznej voluty Φ150 ∼300 mm i rozmiarze cząstek oddzielonych 44 ∼74 μm klasyfikuje się jako desandry.
Hydrocyklony o wewnętrznej średnicy cylindrycznej voluty Φ100·125 mm i rozmiarze cząstek oddzielonych 15·44 μm klasyfikuje się jako desylatory.wiele desandrów i desilterów faktycznie stosowanych w terenie, oddzielone cząstki o podobnych rozmiarach (desandry do 20 ‰ 50 μm i desiltery do 15 ‰ 45 μm)Płyn wiertniczy poddany obróbce desandrem jest następnie poddawany obróbce desilterem, co powoduje, że desilter jest nieskuteczny w usuwaniu cząstek stałych.Głównym powodem jest to, że wiele hydrocyklonów jest słabo wykonanych i nie spełnia wymogów procesu wiercenia.Dlatego wielu użytkowników decyduje się na ustawienie z dwoma desanderami zamiast jednego desander i desilter.
Niektórzy użytkownicy po prostu instalują drugi desander w pierwotnym miejscu desiltera bez zmiany przepływu procesu.ponieważ oba desandry mają identyczne parametry działaniaNależy stosować równoległy przepływ procesu, który służy jako zapasowy dla siebie lub zwiększa przepustowość płynu wiertniczego podczas szybkiego wiertniczego.
W przypadku specjalnych odwiertów o wysokich wymaganiach dotyczących wydajności płynu wiertniczego rozsądnym rozwiązaniem pozostaje jeden desander i jeden desilter w serii.należy wybrać produkty o różnych zakresach wielkości cząstekPrzykładowo desander o rozmiarze cząstek oddzielnych 47 ‰ 76 μm i deslimor o rozmiarze cząstek oddzielnych 15 ‰ 47 μm mogą osiągnąć lepszy efekt obróbki.
2.4 Przepływ procesu odśrodkowania.
Eksperci z branży wierceń ogólnie zgadzają się co do kluczowej roli wirówek w systemach kontroli substancji stałych.Większość zespołów wiertniczych w Chinach jest wyposażona w średnio szybkie wirówki o mocy głównej jednostki 18.5Obecnie wirówki dzielą się głównie na dwa rodzaje: wirówki średniej prędkości i wirówki dużej prędkości.
Centrifugy średniej prędkości oznaczają centrifugy o prędkości obrotowej 1300~2200 r/min, generujące siłę odśrodkową około 800 razy większą od siły grawitacyjnej i o pojemności przetwarzania 40~60 m3/h.Centrifugy te służą do usuwania cząstek stałych o wielkości 5 ‰ 7 μm. Centrifugy dużych prędkości odnoszą się do centrifug o prędkości obrotu 2500 ‰ 3300 r/min,generujący siłę odśrodkową około 1200 ∼ 2100 razy większą niż grawitacja, i zdolne do oddzielenia cząstek o rozmiarze 2 ‰ 5 μm.
Wysokoprężne wirówki dzielą się na dwa rodzaje: jeden jest wirówką o pełnym sterowaniu częstotliwością zmiennej.Pojemność przetwarzania tej wirówki może być automatycznie regulowana zgodnie z właściwościami płynu wiertniczego, i może skutecznie kontrolować właściwości płynu wiertniczego poprzez monitorowanie obciążeń w czasie rzeczywistym i pełną konwersję częstotliwości automatyczną technologią sterowania zamkniętą pętlą.Jest to idealne urządzenie oczyszczania fazy stałej do wiercenia w studniach głębokich i poziomych z specjalnymi wymaganiami procesu.
Innym typem jest stała szybkość wysokiej prędkości odśrodkowa.Operatorzy oceniają właściwości płynu wiertniczego i ręcznie dostosowują prędkość wirówki, aby uzyskać lepsze wyniki obróbki płynu wiertniczegoCentrifugi odgrywają coraz ważniejszą rolę w obróbce płynów wiertniczych.Należy zauważyć, że przy użyciu dwóch wirówek o identycznych specyfikacjach technicznych (zwykle wirówek średniej prędkości), czasami o różnych pojemnościach obróbki), należy zastosować proces równoległy do zapasowego lub zwiększenia pojemności obróbki płynu wiertniczego podczas szybkiego wiertnictwa.
Obecnie zagraniczne firmy, takie jak Derrick i Swaco, produkują pełne, sterowane częstotliwością zmienną, szybkie wirówki.Te szybkie wirówki są drogie i wymagają wysokiej jakości obsługiObecnie tylko kilka krajowych zespołów wierceń działających za granicą jest wyposażonych w tego typu szybkie wirówki.
W Chinach, w przypadku specjalnych odwiertów o wysokich wymaganiach dotyczących wydajności płynu wiertniczego,zaleca się stosowanie procesu obejmującego środkowo szybką wirówkę i produkowaną w kraju wirówkę dużych prędkości połączoną seryjnie.. płyn wiertniczy, po przetworzeniu przez ośrodek o średniej prędkości, wchodzi do zbiornika zasilania ośrodka o dużej prędkości.wchodzi do systemu krążenia w celu ponownego wykorzystania.
W tym momencie czysta faza płynu wiertniczego jest skutecznie oczyszczana, co jest korzystne dla wydłużenia żywotności urządzeń niższego szczebla (pompy wiertnicze, narzędzia wiertnicze,instrumenty do dziury, itp.), oszczędzając zużycie materiału błotowego i zwiększając prędkość mechanicznej wiercenia.
3- Wnioski.
1) Wybierz ekrany wibrujące o dobrej wydajności i rozsądnej konstrukcji i wybierz wymaganą liczbę i rozmiar ekranu ekranów wibrujących zgodnie z właściwościami płynu wiercenia.
2) Wybierz desandry i desiltery o dobrej wydajności i rozsądnych parametrach dopasowania i przyjmij przepływ procesu seryjnego w celu uzyskania lepszych efektów usuwania desandry i desiltery.
3) Wykorzystanie szeregowego przepływu procesów środkowych i dużych szybkości wirówek w celu poprawy żywotności urządzeń niższego szczebla (pompy wiertnicze, narzędzia wiertnicze, przyrządy w dolnej dziurze itp.),ograniczenie zużycia materiału błotowego, i zwiększyć prędkość wiercenia mechanicznego.
Wyniki analizy statystycznej pokazują, że około 90% dziennych kosztów utrzymania płynu wiertniczego podczas wiercenia jest związanych z kontrolą stałych.środek ważący w płynie wiercenia, stanowi około 75% całkowitego kosztu materiału płynu wiertniczego.
Dlatego prawidłowy wybór i stosowanie systemów i urządzeń kontroli substancji stałych może znacząco usunąć odcięcia wiertnicze,zmniejszenie zużycia płynu wiertniczego i związanych z nim materiałów oraz środków oczyszczających, a tym samym uzyskać lepsze korzyści ekonomiczne.
