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探秘泥漿循環(huán)系統(tǒng):鉆井工程的“血液”
一、泥漿循環(huán)系統(tǒng)簡介
泥漿循環(huán)系統(tǒng)是一個由多種石油鉆井固控設(shè)備組成的復(fù)雜系統(tǒng),主要包括鉆井液振動篩、真空除氣器、除砂器、除泥器、除砂除泥一體機、液氣分離器、攪拌器、砂泵、剪切泵、離心機、電子點火裝置、混合漏斗、射流混漿裝置、泥漿罐等。
泥漿循環(huán)系統(tǒng)具有以下功能特點:
1.箱體外殼均用鋼板壓制成型,外形美觀,強度高。
2.模塊化快速組合設(shè)計,適應(yīng)于不同型號、規(guī)格的鉆機配置需求。
3.完整的泥漿處理設(shè)備組合,適應(yīng)現(xiàn)代各種復(fù)雜鉆井工藝的泥漿處理要求。
4.泥漿循環(huán)系統(tǒng)可按用戶要求設(shè)計和配置。
二、泥漿循環(huán)系統(tǒng)的作用
泥漿循環(huán)系統(tǒng)在定向穿越及各類工程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,主要體現(xiàn)在以下兩個方面:
1. 攜帶和懸浮鉆屑并排到地表,穩(wěn)定孔壁,降低鉆進時所需的扭矩和推拉力,冷卻和沖洗孔底鉆具。
在定向穿越過程中,泥漿就如同定向鉆井的 “血液” 一般重要。它能夠攜帶和懸浮鉆屑并排到地表,確保鉆孔的清潔,使鉆進過程順暢無阻。同時,泥漿對孔壁起到穩(wěn)定作用,通過在樁孔內(nèi)外形成壓差,使得孔內(nèi)泥漿柱對孔壁形成環(huán)向靜壓,促使泥漿顆粒滲入孔壁,在一定條件下保持滲透平衡,滲入的泥漿黏結(jié)成環(huán)狀滲透圈,有效保護孔壁,避免滲漏。此外,泥漿還能降低鉆進時所需的扭矩和推拉力,減少鉆進阻力。在鉆進中,鉆頭旋轉(zhuǎn)并破碎巖層以及鉆具與井壁摩擦?xí)a(chǎn)生大量熱量,而泥漿不斷循環(huán),將這些熱量及時吸收并帶到地面釋放,起到冷卻和沖洗孔底鉆具的作用。
2. 在定向穿越中,泥漿被視為定向鉆井的 “血液”,對泥漿性能要求高,需采取技術(shù)措施控制泥漿的粘度、各種添加劑的配制以及泥漿的壓力和流量。
在定向穿越中,由于穿越距離長、地質(zhì)條件復(fù)雜,尤其是在粉細砂層等成孔性差、易沉砂且泥漿漏失率大的地層中,對泥漿性能提出了很高的要求。泥漿的主要工藝性能是流變性和失水造壁性,現(xiàn)場控制的主要因素包括泥漿的粘度、各種添加劑的配制以及泥漿的壓力和流量。
首先,在基漿配置方面,按照事先確定的試驗?zāi)酀{配比,由于水平定向鉆泥漿回收較低,施工過程中隨時需要補充大量新配置的泥漿,因此選用造漿率高的優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土配漿,對保證鉆進質(zhì)量和提高鉆進速度尤為重要。
其次,在泥漿性能的控制和調(diào)整方面:
1.泥漿添加劑:為保證泥漿具有良好的流變性、高攜砂性、固壁和潤滑性能,在配出基漿的基礎(chǔ)上,再按基漿重量的 2 - 4‰比例加入各種泥漿添加劑,如增粘劑、固壁劑和潤滑劑等。
2.粘度控制:根據(jù)穿越段地層情況,在鉆導(dǎo)向孔階段,泥漿粘度控制在 60 - 65S;在預(yù)擴孔和回拖階段泥漿粘度提高 5 - 10S,即達到 65 - 70S。實際使用過程中,泥漿的配比隨地層不同而隨之變化,并選用不同的添加劑。
3.各階段泥漿性能調(diào)整:為保證鉆屑攜帶和孔眼清潔,控制泥漿的失水,防止塌孔,需增大固壁劑、增粘劑含量;要及時提高潤滑劑劑量,適當(dāng)降低粘度和切力,保證泥漿的流變性能良好,使鉆屑順利返出地面,增強泥漿的潤滑性,減小鉆機旋轉(zhuǎn)及推進阻力;為增強泥漿的造壁性能,防止孔壁塌陷,防止縮徑,需增大固壁劑、增粘劑劑量;為提高泥漿的潤滑性,降低摩擦阻力,增強攜屑效果,需提高增粘劑和潤滑劑劑量,潤滑劑劑量可增至基漿重量的 10‰。
再者,在泥漿壓力和流量的控制方面,定向穿越泥漿壓力和流量的控制原則是高流量、低壓力,通過調(diào)整高壓泥漿泵的檔位和轉(zhuǎn)速、泥漿噴嘴的直徑和數(shù)量、控制鉆進和回拉速度等來實現(xiàn)。
最后,在泥漿的攪拌混合和回收方面: 4.在擴孔和回拖期間,往往需要補充大量的泥漿,增加泥漿循環(huán)管路長度,相對延長了膨潤土及添加劑的熟化、混合時間,確保了泥漿的性能達到既定要求。
5.安裝泥漿循環(huán)系統(tǒng),通過對回流泥漿的篩選處理,使回流泥漿循環(huán)使用,一可更有效地保證泥漿的供應(yīng)量;二可減少環(huán)境污染。