钻井泥浆净化系统研究探讨

朱 勇，张 权，张 鑫，方艾国，许伟东

（1.吐哈油田公司生产运行处，新疆鄯善 8371217；2.吐哈油田公司鲁克沁采油厂，新疆鄯善 8371217）

0 引言

泥浆进化系统又称钻井液固控系统，是用于清除泥浆中的有害固相颗粒、维持钻井液性能的装备，由泥浆罐、固相控制设备和辅助设备等组成。早期钻井由于受钻井装备制造水平，钻井工艺要求等因素的制约，泥浆净化系统由几个沉淀罐和少量辅助设备组成，泥浆经沉淀后直接泵入井内重复使用，处理效果差、钻井效率低、钻井成本高。泥浆净化系统的好坏直接影响钻井的速度和质量，不同的钻井条件对泥浆净化系统有不同的要求。随着钻井工艺及环境要求的变化以及钻井装备制造水平的提高，在上世纪80 年代泥浆净化系统设计制造得到飞速的发展，配置五级净化设备已经成为泥浆净化系统的必需要求。

图1 加重加药并联流程

1 钻井泥浆净化系统要求

（1）基本参数和总体设计必须符合相应钻机的配套要求。

（2）流程适应配套钻机所在地区钻井的特点，符合用户使用习惯，满足用户要求。

（3）可在-35 ℃～+45 ℃的环境下正常工作。

（4）根据用户要求配置振动筛、真空除气器、除砂除泥清洁器、离心机5 级净化设备，选择配置加重装置、灌注装置和剪切加药装置，以及满足特殊钻井工艺要求的其它装置。

（5）满足公路和铁路运输要求，搬家、安装快速便捷。

（6）系统要求耐碱、盐及其它腐蚀性较强的介质的腐蚀。

2 结构流程改进

（1）流程管线结构。由纯内置管线改变为内外置结合的管线。

（2）罐面结构。由封闭式罐面改为敞开式罐面结构。

（3）中压泥浆枪管线。初期为减少中压管线腐蚀和保温，将中压管线设计在罐面方钢管内。由于中压泥浆管线承压高、腐蚀快，一般寿命在1 年左右。将中压管线设计在罐面方钢管内现场更换不方便，且在出现腐蚀、渗漏时不易发现。为解决上述问题，将中压管线设计在方钢管外面，方便现场检查和更换；同时为方便清理中压管线内沉积的泥沙和清除残液，将中压管线的两端设计成法兰加盲板的结构。

（4）加重台结构。前期为方便搬家和安装，将加重泵和加重漏斗设计在罐端；但随着钻井难度越来越大，加重频繁，罐端的有限空间已经无法满足快速加重的需要。为满足快速加重的需求，防止井涌、井喷事故的发生，将罐端加重装置移出，制作独立加重底盘，采用双泵双射流混合装置结构，加重空间增大，人员操作更加方便，保证加重作业不受影响，满足快速提高泥浆密度的要求。加重流程和剪切加药流程进行并联(见图1），使加重和加药实现互换。同时保留了剪切泵，对于部分高分子药物进行剪切添加，保证药品混合均匀。

（5）可清砂高架槽的设计。普通高架槽采用Φ325 mm 无缝钢管制作，一端用12 英寸埋线管与井口相连，另一端通过缓冲罐或直接和集液管相连，将从井口返出的泥浆输送到振动筛进行固液分离。由于高架槽的特殊位置和使用环境，高架槽内极易沉积泥沙而堵塞。特别对于修井机用泥浆净化系统高架槽，由于钻台高度有限，高架槽没有足够的倾角，且由于大修井作业过程中，泥浆的循环不是像正常钻井作业一样连续。因此，泥沙极易在这样的环境下沉积而堵塞高架槽，影响正常的泥浆循环。为适应大修井作业的需要，在高架槽上设计（2～3）个清砂口，在出现泥沙堵塞时，可将清砂口打开可清理管线内沉积的泥沙，保证正常的泥浆循环。

3 关键技术研究

在历年的钻井泥浆净化系统的设计和制作过程中，重点进行以下几方面的技术研究：

（1）泥浆上水、加重、灌注、加药管线的合理布局，控制阀的合理配置，用最少的管线，最简单的流程，保证钻井过程中上水、加重、灌注、加药的正常进行，满足钻井工艺的需要。

（2）车载钻机泥浆净化系统多罐组合流程的研究，保证罐体组合时流程管线的正常连接和电路的正常连接。

（3）小罐体上罐面设备的合理摆放，罐面设备满足正常钻井作业的要求。

（4）提高罐仓间密封性能的研究：螺杆式底部阀和橡胶式泥浆槽插板研制。

（5）用户或特殊钻井工艺提出的要求：独立加重台、悬挂式漂台和挡风墙式围栏等的研制。

4 结束语

泥浆净化系统研制中需要解决和注意的问题：

（1）流程设计合理，满足常规钻井工艺要求。

（2）一套系统中同种设备能完成尽量多的功能，防止1台设备出现故障影响整个钻井作业，保证钻井作业连续高效运行。

（3）应保证在现场正常钻井过程中系统内易损件的方便更换：如泥浆搅拌器搅拌轴的更换、罐内蝶阀的更换和泥浆枪等的更换。

（4）罐内流程管线、中压管线内沉积泥沙的清理和更换。

（5）配套设备、附件要实用、可靠性高，搬迁安装方便快捷，适合野外恶劣的气候环境。

（6）将先进技术、装备应用于泥浆净化系统，降低操作人员的劳动强度，提高系统反应能力，实现安全快速钻井。