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一、固控系統(tǒng)的定義與作用

固控系統(tǒng)在石油鉆井作業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。它主要是由各種固控設(shè)備按照鉆井液固控工藝要求組合而成的整體。其目的是將鉆井液中的無用固相分離出來，保留有用固相，從而滿足鉆井工藝對泥漿性能的要求，最大限度地減少有害固相帶來的不良影響。

鉆井液中的固體顆粒分為有害固相和有用固相兩類。其中，巖屑是最主要的有害固相。在鉆井全過程中，巖屑會使鉆井液的密度、粘度、動切力、失水、泥餅、研磨性、粘滯性和流動阻力增加。據(jù)統(tǒng)計，巖屑的存在會使鉆井液的粘度平均增加 20% 至 30%，密度增加 5% 至 10%。這不僅會影響鉆井液的性能，還會對鉆井作業(yè)產(chǎn)生諸多不利影響。

在鉆井過程中，巖屑會損害油氣層，降低鉆速。例如，當(dāng)巖屑含量較高時，鉆速可能會降低 30% 至 40%。同時，巖屑還會增大轉(zhuǎn)盤扭矩，使起下鉆遇阻，甚至造成粘附卡鉆等井下復(fù)雜情況。此外，巖屑還可能引起井漏、井噴等嚴(yán)重事故。而且，鉆井液中的巖屑會對循環(huán)系統(tǒng)造成嚴(yán)重磨損。據(jù)了解，由于巖屑的磨損，循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)備壽命可能會縮短 20% 至 30%。

為了解決這些問題，固控系統(tǒng)應(yīng)運而生。它通過固控技術(shù)，利用各種固控設(shè)備，如振動篩、除砂器、除泥器、離心機和除氣器等，對鉆井液進(jìn)行層層過濾，清除其中的有害固相，保留有用固相，從而滿足鉆井工藝對鉆井液性能的要求。其中，振動篩通過篩分作用，將較大的粗巖屑、雜質(zhì)排出循環(huán)系統(tǒng)外；除砂器利用旋轉(zhuǎn)離心沉降分離原理，將當(dāng)量直徑在 74 - 105μm 的固相微粒分離出來；除泥器通過水力旋流器，對當(dāng)量直徑在 15 - 40μm 的固相微粒進(jìn)行分離；離心機則可以高效地降低鉆井液的相對密度及其粘度，將當(dāng)量直徑在 1.5 - 12μm 的固相微粒分離出來。

總之，固控系統(tǒng)在石油鉆井作業(yè)中不可或缺，它能夠有效地提高鉆井效率，降低鉆井成本，保障鉆井安全。