鉆井泥漿凈化系統(tǒng)研究探討

朱 勇，張 權(quán)，張 鑫，方艾國，許偉東

（1.吐哈油田公司生產(chǎn)運行處，新疆鄯善 8371217；2.吐哈油田公司魯克沁采油廠，新疆鄯善 8371217）

0 引言

泥漿進化系統(tǒng)又稱鉆井液固控系統(tǒng)，是用于清除泥漿中的有害固相顆粒、維持鉆井液性能的裝備，由泥漿罐、固相控制設(shè)備和輔助設(shè)備等組成。早期鉆井由于受鉆井裝備制造水平，鉆井工藝要求等因素的制約，泥漿凈化系統(tǒng)由幾個沉淀罐和少量輔助設(shè)備組成，泥漿經(jīng)沉淀后直接泵入井內(nèi)重復(fù)使用，處理效果差、鉆井效率低、鉆井成本高。泥漿凈化系統(tǒng)的好壞直接影響鉆井的速度和質(zhì)量，不同的鉆井條件對泥漿凈化系統(tǒng)有不同的要求。隨著鉆井工藝及環(huán)境要求的變化以及鉆井裝備制造水平的提高，在上世紀80 年代泥漿凈化系統(tǒng)設(shè)計制造得到飛速的發(fā)展，配置五級凈化設(shè)備已經(jīng)成為泥漿凈化系統(tǒng)的必需要求。

圖1 加重加藥并聯(lián)流程

1 鉆井泥漿凈化系統(tǒng)要求

（1）基本參數(shù)和總體設(shè)計必須符合相應(yīng)鉆機的配套要求。

（2）流程適應(yīng)配套鉆機所在地區(qū)鉆井的特點，符合用戶使用習(xí)慣，滿足用戶要求。

（3）可在-35 ℃～+45 ℃的環(huán)境下正常工作。

（4）根據(jù)用戶要求配置振動篩、真空除氣器、除砂除泥清潔器、離心機5 級凈化設(shè)備，選擇配置加重裝置、灌注裝置和剪切加藥裝置，以及滿足特殊鉆井工藝要求的其它裝置。

（5）滿足公路和鐵路運輸要求，搬家、安裝快速便捷。

（6）系統(tǒng)要求耐堿、鹽及其它腐蝕性較強的介質(zhì)的腐蝕。

2 結(jié)構(gòu)流程改進

（1）流程管線結(jié)構(gòu)。由純內(nèi)置管線改變?yōu)閮?nèi)外置結(jié)合的管線。

（2）罐面結(jié)構(gòu)。由封閉式罐面改為敞開式罐面結(jié)構(gòu)。

（3）中壓泥漿槍管線。初期為減少中壓管線腐蝕和保溫，將中壓管線設(shè)計在罐面方鋼管內(nèi)。由于中壓泥漿管線承壓高、腐蝕快，一般壽命在1 年左右。將中壓管線設(shè)計在罐面方鋼管內(nèi)現(xiàn)場更換不方便，且在出現(xiàn)腐蝕、滲漏時不易發(fā)現(xiàn)。為解決上述問題，將中壓管線設(shè)計在方鋼管外面，方便現(xiàn)場檢查和更換；同時為方便清理中壓管線內(nèi)沉積的泥沙和清除殘液，將中壓管線的兩端設(shè)計成法蘭加盲板的結(jié)構(gòu)。

（4）加重臺結(jié)構(gòu)。前期為方便搬家和安裝，將加重泵和加重漏斗設(shè)計在罐端；但隨著鉆井難度越來越大，加重頻繁，罐端的有限空間已經(jīng)無法滿足快速加重的需要。為滿足快速加重的需求，防止井涌、井噴事故的發(fā)生，將罐端加重裝置移出，制作獨立加重底盤，采用雙泵雙射流混合裝置結(jié)構(gòu)，加重空間增大，人員操作更加方便，保證加重作業(yè)不受影響，滿足快速提高泥漿密度的要求。加重流程和剪切加藥流程進行并聯(lián)(見圖1），使加重和加藥實現(xiàn)互換。同時保留了剪切泵，對于部分高分子藥物進行剪切添加，保證藥品混合均勻。

（5）可清砂高架槽的設(shè)計。普通高架槽采用Φ325 mm 無縫鋼管制作，一端用12 英寸埋線管與井口相連，另一端通過緩沖罐或直接和集液管相連，將從井口返出的泥漿輸送到振動篩進行固液分離。由于高架槽的特殊位置和使用環(huán)境，高架槽內(nèi)極易沉積泥沙而堵塞。特別對于修井機用泥漿凈化系統(tǒng)高架槽，由于鉆臺高度有限，高架槽沒有足夠的傾角，且由于大修井作業(yè)過程中，泥漿的循環(huán)不是像正常鉆井作業(yè)一樣連續(xù)。因此，泥沙極易在這樣的環(huán)境下沉積而堵塞高架槽，影響正常的泥漿循環(huán)。為適應(yīng)大修井作業(yè)的需要，在高架槽上設(shè)計（2～3）個清砂口，在出現(xiàn)泥沙堵塞時，可將清砂口打開可清理管線內(nèi)沉積的泥沙，保證正常的泥漿循環(huán)。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

在歷年的鉆井泥漿凈化系統(tǒng)的設(shè)計和制作過程中，重點進行以下幾方面的技術(shù)研究：

（1）泥漿上水、加重、灌注、加藥管線的合理布局，控制閥的合理配置，用最少的管線，最簡單的流程，保證鉆井過程中上水、加重、灌注、加藥的正常進行，滿足鉆井工藝的需要。

（2）車載鉆機泥漿凈化系統(tǒng)多罐組合流程的研究，保證罐體組合時流程管線的正常連接和電路的正常連接。

（3）小罐體上罐面設(shè)備的合理擺放，罐面設(shè)備滿足正常鉆井作業(yè)的要求。

（4）提高罐倉間密封性能的研究：螺桿式底部閥和橡膠式泥漿槽插板研制。

（5）用戶或特殊鉆井工藝提出的要求：獨立加重臺、懸掛式漂臺和擋風(fēng)墻式圍欄等的研制。

4 結(jié)束語

泥漿凈化系統(tǒng)研制中需要解決和注意的問題：

（1）流程設(shè)計合理，滿足常規(guī)鉆井工藝要求。

（2）一套系統(tǒng)中同種設(shè)備能完成盡量多的功能，防止1臺設(shè)備出現(xiàn)故障影響整個鉆井作業(yè)，保證鉆井作業(yè)連續(xù)高效運行。

（3）應(yīng)保證在現(xiàn)場正常鉆井過程中系統(tǒng)內(nèi)易損件的方便更換：如泥漿攪拌器攪拌軸的更換、罐內(nèi)蝶閥的更換和泥漿槍等的更換。

（4）罐內(nèi)流程管線、中壓管線內(nèi)沉積泥沙的清理和更換。

（5）配套設(shè)備、附件要實用、可靠性高，搬遷安裝方便快捷，適合野外惡劣的氣候環(huán)境。

（6）將先進技術(shù)、裝備應(yīng)用于泥漿凈化系統(tǒng)，降低操作人員的勞動強度，提高系統(tǒng)反應(yīng)能力，實現(xiàn)安全快速鉆井。