| 标题 | 辽河油田钻井固相控制系统应用现状 |
| 范文 | 郭定雄 摘 要：作为优化钻井过程的关键工序，钻井液固相控制一直是为业界广泛关注的热点问题。因而对实现钻井液固相控制功能的系统进行深入的讨论和研究显得的尤为重要，本文从钻井液固相控制入手，对辽河油田的钻井固控系统展开分析。 关键词：钻井液;固相控制;系统 钻井液固相控制系统（以下简称固控系统）是钻机的重要配套系统，在钻井作业中，起着储存、调配钻井液，控制钻井液中的固相含量，保持、维护钻井液优良性能，提高钻井效率，保证井下安全的作用，是将钻井液净化设备、及與其相配合使用的辅助设备及流程管路等安装在一套罐面上而组成的一套钻井施工装备。随着石油勘探工业的发展，钻井深度不断增加，深井、超深井、水平井和欠平衡井等特殊井日益增多，这些都对固控系统提出了更高要求。 1、钻井液的固相控制 钻井液的固相控制是指采用科学有效的方法和措施，在适量保留钻液中有用固相的同时，除去无用固相。固相控制不仅可使钻井速度得到大幅提升，而且在减轻钻井设备磨掼，延长钻机使用寿命、保护油气矿层等方面起到了非常重要的作用，为实现科学钻探提供了必备的支持。 1.1 钻井液固相 钻井液的固相指的是井液中含有的固体颗粒状物质。其中一部固相是钻探过程中岩石破碎时所产生的劣质土、砂岩颗粒等钻屑，这一部分通常被称作为有害固相，是需要进行清除的。而两一部分固相则是为了实现钻井工艺要求而被人为添加的，这类固相被称为有用固相，需要适量的保留。在钻探作业中，钻液中的有害固相主要来源于钻屑，钻屑的产生伴随在钻井的整个过程。有害固相不仅能够造成油气通道堵塞，污染油气储层，而且还会大大缩短钻机设备的使用寿命，增加钻井成本，因而必须采用科学有效的固相控制方法进行及时的清除。 1.2 常见的固相控制方法 近年来，随着喷射钻井、优化钻井等新型钻井技术的不断发展和实施，国内的固相控制工艺水平也有了很大的进步和提高，在各大油田得到了推广和普及。目前，冲稀法，替换法，自然沉降法，化学沉降法及机械清除法是较为常用的固控方法，这些固控方法都能有效的去除钻液中的有害固相，降低细微颗粒的比例，确保钻液固相含量、固相粒度及级配符合钻井工艺的要求。 2、辽河油田固控系统现状及存在问题 近年来，振动筛和旋流器的工作原理等固相控制设备理论研究已达到或接近世界先进水平，但国产固控设备在性能、寿命方面与国外设备尚有一定差距。国外固控设备水平以美国BRANDT、SWACO、DERRICK等公司为代表，质量和性能处于世界领先水平。固控系统历经技术引进、消化吸收和自主生产等过程，目前发展到已基本能够满足钻井生产和钻井工艺的要求，国内外的设计原理和功能基本处于同一水平线。但是国内生产厂家缺少对固控系统系统深入的理论研究，缺少科学的理论依据，只是被动的根据要求进行设计和生产，缺少规范性和科学依据。经过对比国内外同类产品性能和参照相关法律法规要求，分析总结目前辽河油田钻机固控系统存在以下不足。 缺少相关规范和标准的支持，用户对固控系统的配套存在较大随意性，对容积、配套功率、安装摆放、流程和配套设备等性能参数缺少要求和限制，容易造成各种浪费，增加制造和使用成本。 固控系统在使用过程中未能充分发挥其功能。操作人员对设备和操作流程还存在一定误区和认识不足，需要生产厂家和用户共同加强相关资料的完善和培训，使其功能最大化。罐体尺寸不规范，生产厂家根据用户要求生产，没有统一标准，流程复杂、随意性大，罐体摆放有的不合理，模块化设计程度不够，搬迁运输车次较多，造成现场标准化水平较低，系统及部件互换性较差。固控系统配备五级净化设备，除砂泵、搅拌器等设备配套功率大，设备配合使用合理性较差。加重泥浆无法使用离心机清除有害固相，重晶石不能进行回收。加重泥浆需要人工操作，劳动强度大、工作效率低。 3、固控系统配套技术研究 3.1 加重吹灰装置设计及研制 目前井队钻井液的加重作业通常采用喷射式加重漏斗，常用方法是人工袋包加重和吨包架加重，均是依靠喷射漏斗射流产生的真空吸力和重晶石的重力将重晶石粉混合到射流里，这些加重方法存在加重效率低，劳动强度高，作业时间长和加重混合不均匀等问题。如何利用井队现有条件，提高加重效率，降低劳动强度是1个重要问题。 立式加灰储罐主要用于石油矿场现场灰料的储备和装卸重晶石粉，以供油（气）田井场和施工工地使用，也可用于装卸其他散装粉粒物料。该罐具有操作简便、下灰速度快、加重均匀、剩灰率低、存储量大、便于安装等特点，全部加重作业仅需井队提供压缩空气气源，1～2人进行准备和操控工作即可。在研究立式加灰储罐的基础上扩展加重漏斗装置的应用，该加重漏斗组件具有结构简单、设计合理、安装及操作方便快捷，用量精准且工作效率高，改善了钻井液质量，降低了添加材料的用量，大大地降低了工人的劳动强度，同时利于现场环保作业。 3.2 搅拌器节能控制的研究和利用 固控系统设备配置功率随着钻井深度的增加不断增大，固控系统设备配置功率的增加不仅对钻机动力提出了更高要求，也不断提高了井队的能源成本。结合固控系统处理钻井液的特点，降低能源消耗成为研究对象。 钻井液五级净化设备经过20年的不断改进，配置功率基本稳定，在使用方法上也比较成熟，改进的有效性不大，把研究目标锁定在了配置数量多，占用固控系统功率接近一半的搅拌器上。最后确定ZJ70以上钻机固控系统单个10～12 m长度罐体上配置3台15kW搅拌器，ZJ50及以下钻机固控系统单个10～12 m长度罐体上配置3台11kW搅拌器。3台搅拌器的搅拌效果很好，若将3台搅拌器的工作方式改成间歇运转而又不影响搅拌效果，就能起到很好的节能效果。经过查阅国内外相关资料，发现钻井液在固控罐中搅拌良好的情况下，4～6 h发生明显沉淀，0.5～1h钻井液的性能不发生明显变化。 3.3 重晶石回收技术 固控循环系统常用的加重材料是重晶石粉，以BaSO。为主要成分，密度达到4.2 g/cm3，粉末细度要求通过200目筛网时的余量小于3%（AVI对于重晶石的规定：小于74斗m粒度的应占97%，其中小于44μm粒度的应占94%），重晶石粉一般用于加重密度不超过2.4 g/cm3的水基和油基钻井液。采用机械处理方法，优化设备参数即可方便的处理各种类型的加重材料，并可对加重材料进行回收再利用。根据固相颗粒及固相处理设备的处理特点，设计加重钻井液的处理方法，使用两台变频离心机替代两台中速离心机，并对离心机的工作流程进行了重新设计。通过现场使用状况反馈，数据采集整理发现两套固控系统均在工作中很好保证了钻井液使用质量，保障了钻井顺利进行。 近年来，随着钻井工艺的不断发展和提高，以及各矿区对现场钻井液的维护和管理工作的高度重视，如何有效的进行钻井液固相控制已经成为钻井过程中的关键问题，因而加强对钻井液固相控制系统的分析和研究工作具有非常重要的现实意义。 参考文献： [1]雷先革，牟长清，涂志威，蒋明，徐遵宏，张杰，胡小刚.钻井固控环保一体化装备的研制与应用[J].石油机械，2017，45（12）：28-31. [2]董怀荣，李宗清，李琴，郭振，付光萌，陈志礼.钻井液固控系统技术现状与发展趋势[J].西部探矿工程，2015，27（11）：49-52. |
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