固控技术与设备

钻井液固相控制技术及设备第一章钻井液中的固相及其影响第一节概论钻井液是钻井过程中使用的循环流体，它是液体固体和化学处理剂的混合物。

钻井液中的固体颗粒分为有害固相和有用固相，岩屑是钻井中的最主要的有害固相。

有害固相在钻井过程中将影响钻井液的物理性能，使钻井液的密度、粘度、动切力、失水、泥饼、研磨性、粘滞性、流动阻力增加，其结果导致损害油气层，降低钻速，增加钻盘扭矩，起下钻遇阻，粘附卡钻，井漏井喷等井下复杂情况，对钻井液循环系统造成磨损。

第二节钻井液的作用与组成一、 作用：1、清洗井底2、携带岩屑3、冷却和润滑钻头及钻柱4、形成泥饼保护井壁5、控制与平衡地层压力6、悬浮钻屑和加重剂沉砂7、提供地层资料保护油气储层防止伤害8作为动力液传递水功率。

二、 钻井液组成1、水－淡水、盐水、咸水和饱和盐水2、膨润土－钠膨润土，钙膨润土3、化学处理剂－无机类、有机类、表面活性剂类、高分子聚合物类4、油－轻质油或厚油类5、加重剂－重晶石类、赤铁矿6、气－空气、天然气，三、 液相选择的原则选择何种液相主要取决于对所钻地层需要的抑制作用。

液相抑制能力强可防止流体减少和活性固体的膨胀，抑制地层的造浆。

第三节固相颗粒粒度的影响（固相颗粒粒度通常指颗粒的大小尺寸）一、固相颗粒粒度对钻速的宏观影响宏观上钻井液中不同性质的固相颗粒对钻速影响不同，小于1微米的胶体要比粗颗粒的影响更严重，在固相量大于6%时，分散性钻井液细颗粒与不分散钻井液细颗粒固相对钻速的影响几乎一样，当固相含量低于6%时，不分散钻井液比分散钻井液的钻速要高，固相含量越低，钻速差别越大，这是因为固相含量低于6%时，分散性钻井液中的胶体颗粒所占的百分比越大。

二、 固体颗粒粒度的微观影响任何水基钻井液中的颗粒，其表面都吸附水分子，自由液体受到约束。

钻井液中的钻屑在钻井循环中不断破裂，其表面积不断增加，因而增加了吸附的水分子。

一个小颗粒被立体型分裂后，颗粒变为多少倍，表面积就增加多少倍。

石油天然气开采业清洁生产评价指标体系（试行）国家发展和改革委员会发布目录前言 (1)1 适用范围 (2)2 规范性引用文件 (2)3 术语和定义 (3)4 技术内容 (5)5 数据采集 (9)6 评价基准值及权重值 (9)7 考核评分计算方法 (13)前言为了贯彻落实《中华人民共和国清洁生产促进法》，指导和推动石油天然气开采企业依法实施清洁生产，提高资源利用率，减少和避免污染物的产生，保护和改善环境，制定石油天然气开采行业清洁生产评价指标体系（试行）（以下简称“指标体系”）。

本指标体系用于评价石油天然气开采企业的清洁生产水平，作为创建清洁先进生产企业的主要依据，为企业推行清洁生产提供技术指导。

本指标体系依据综合评价所得分值将企业清洁生产等级划分为两级，即代表国内先进水平的“清洁生产先进企业”，和代表国内一般水平的“清洁生产企业”。

本标准为首次发布，有国家发展改革委员会提出，随着技术的不断进步和发展，本指标体系每3~5年修订一次。

本指标体系由中国石油天然气集团公司环境工程技术中心起草。

本指标体系由国家发展和改革委员会负责解释。

本指标体系自公布之日起试行。

清洁生产评价指标体系石油天然气开采业（试行）1 适用范围本评价指标体系适用于石油天然气开采行业，主要包括钻井、修井、采油（气）等油气勘探开发企业。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。

然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。

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SY/T 5958 井场布置原则及技术要求SY/T 5431 井身结构设计方法SY/T 5729 稠油热采井固井作业规程SY/T 5678 钻井完井交接验收规则SY/T 6366－1998 油田开发主要生产技术指标计算方法SY/T 6170—1995 气田开发主要生产技术指标计算方法SY/T 5440 天然气井试井技术规范SY/T 0004 油田油气集输设计规范SY/T 0010 气田集气工程设计规范SY/T 0011 气田天然气净化厂设计规范SY/T 0005 油田注水设计规范SY/T 5329 碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法SY/T 0006 油田采出水处理设计规范GB/T 24001－2004 环境管理体系规范及使用指南（ISO14001：2004，IDT）SY/T 6276－1997 石油天然气工业健康、安全与环境管理体系SY/T 6361 采油采气注水矿场健康、安全与环境管理体系指南SY/T6219-1996 油田开发水平分级SY/T6275-1997 石油企业节能监测综合评价方法SY/T5264-1996 原油集输系统效率测试和单耗计算方法SY/T5265-1996 油田注水地面系统效率测试和单耗计算方法SY/T5171-1999 石油物探测量规范SY/T5927-2000 石油物探全球定位系统（GPS）测量规范SY/T5330-1995 陆上二维地震勘探资料采集技术规范SY/T5455-1997 陆上三维地震勘探资料采集技术规范SY/T6052-2000 地震勘探资料采集现场处理技术规范。

石油钻井八大系统(PPT课件)目录CATALOGUE•钻井系统概述•八大系统详解•钻井设备介绍•钻井技术探讨•现场操作与安全管理•未来发展趋势预测01CATALOGUE钻井系统概述钻井定义与分类钻井定义利用机械设备，将地层钻成具有一定深度和直径的圆柱形孔眼的工程作业。

钻井分类根据钻井目的和方式不同，可分为地质勘探井、工业油气井、水文地质井、地热井等。

钻井工艺流程包括井场平整、设备安装调试、钻具组合等。

使用钻头破碎岩石，形成井眼。

在井眼内下入套管，并注入水泥浆封固套管与井壁之间的环形空间。

包括井口装置安装、试油测试等作业，最终完成钻井工程。

钻前准备钻进固井完井提供钻进所需的旋转动力和起升动力，是整个钻井系统的核心。

钻机钻具泥浆系统包括钻头、钻铤、钻杆等，用于传递扭矩、破碎岩石并引导井眼轨迹。

由泥浆泵、泥浆池、泥浆净化设备等组成，用于循环泥浆以冷却钻头、携带岩屑并维持井壁稳定。

030201固控系统动力系统控制系统安全防护系统01020304通过振动筛、除砂器、除泥器等设备对泥浆进行净化处理，保证泥浆性能稳定。

为钻机提供动力，包括柴油机、电动机等。

对钻机各部件进行集中控制，实现自动化或半自动化操作。

包括防喷器、防火器材等，确保钻井作业安全进行。

02CATALOGUE八大系统详解钻头、钻柱、转盘、驱动装置等组成提供钻头的旋转动力，破碎岩石，形成井眼功能旋转速度控制、扭矩控制、防卡钻技术等关键技术旋转系统循环系统组成泥浆泵、泥浆管线、泥浆池、钻头等功能循环钻井液，携带岩屑，冷却钻头，稳定井壁关键技术泥浆性能控制、循环压力控制、防漏防喷技术等柴油机、电动机、发电机、传动装置等组成提供钻井所需的动力，驱动各系统运转功能动力匹配技术、节能技术、排放控制技术等关键技术组成天车、游车、大钩、绞车等功能起升和下放钻具，控制钻压，实现钻进和起下钻作业关键技术起升力控制、防碰防顿技术、自动化控制技术等功能控制各系统的运行，实现钻井过程的自动化和智能化组成司钻控制台、电气控制系统、液压控制系统等关键技术控制系统集成技术、故障诊断技术、远程监控技术等03关键技术传动效率控制技术、减振降噪技术、可靠性设计等01组成变速箱、传动轴、万向节等02功能传递动力和扭矩，实现各系统的协同工作1 2 3井口装置、防喷器、压井管汇等组成控制井口压力，防止井喷和井漏，确保钻井安全功能井控装置设计技术、井控工艺技术、应急处理技术等关键技术组成振动筛、除砂器、除泥器、离心机等功能清除钻井液中的固相颗粒，维护钻井液性能，提高钻井效率关键技术固控设备选型技术、固控工艺流程设计技术、固控效果评价技术等03CATALOGUE钻井设备介绍钻机类型及特点陆地钻机适用于陆地石油钻井，稳定性好，移动方便。

试论泥浆固控系统的使用陈福洪程灭资(河南南阳市油田机械制造有限公司，河南南阳413132)廛恿抖遮瞒要]固控设备(又称泥浆净化设备)的作用，则是清除泥浆中的固相含量，维持泥浆优良性的保证．而优良的泥浆性能是预防钻井井下事故、防止伤害、保护产层、提高钻速、降循威．本的前提。

为此，固控系统使用性能等方面的优劣，将直接影响钻机的施工质量。

[关键词]泥浆；固控；系统在钻井过程中。

钻井液(又称泥浆)的作用是清洗井底、带出岩屑，冷却钻头、钻具。

1固控系统的工作原理及流程1．1固控系统的工作原理在钻井施工中，钻头在高压泥浆的辅助冲刷中不断钻进，岩屑被返出的泥浆带到地面以上。

此时的泥浆中含有大量的较大颗粒岩石，无法重复利用。

为了节约钻井成本，就要将此时泥浆中含有的固体按照其颗粒的大小，逐一地去除，并对净化后的泥浆成份再次配比，使其最终达到可以重复利用的性能．固控系统就是将此过程实现的装备。

该系统通过各部的联合使用，使从井口返出的带有钻屑的泥浆经过逐级净化、配药、加重等程序，使达到重复利用的性能。

泥浆净化流程：从井口返出的带有大量钻屑的泥浆经过井口返流管线依次经过振动筛、除气器、除砂器、除泥器、中速离心机、高速离心机的处理，对泥浆进行逐级净化，可以较好的去除其中的有害固相，达到泥浆再循环利用的程度。

此时泥浆泵可以直接吸人泥浆，打入高压管汇，进入井口，为钻机进行正常的钻井施工提供保证。

剪切配药流程：若泥浆成份需要再次配比。

则剪切泵从配药仓吸入泥浆，对从配药漏斗加入的药品进行反复剪切混合，再将混合后的药品注入配药仓，需要使用的时候，可以将剪切混合后的药品可以打入总泥浆管线，或任意泥浆仓，再经泥桨泵直接打人高压管汇进井口。

加重流程：若需要增加泥浆的比重，则加重砂泵从加重仓吸入泥浆，将从加重漏斗加入的重晶石等配入泥浆中，并将加重后的泥浆送至加重仓，或是其他的泥浆储备仓中，再由泥桨泵打人高压管汇进井口。

泥浆泵上水流程：各种型号钻机泥浆固控系统中泥浆泵的上水管线贯穿除沉砂仓、除气仓之外的各个泥浆仓，在每个仓内，布置一套罐底阀，此阀可在罐面操作其开关，使泥浆泵根据施工的实际情况，可以从任意一个仓吸人泥浆。

中国石油天然气集团公司钻井液技术规范第一章总则第一条钻井液技术是钻井技术的重要组成部分，直接关系到钻探工程的成败和效益。

为提高钻井液技术和管理水平，保障钻井工程的安全和质量，满足勘探开发需要，特制定本规范。

第二条本规范主要内容包括：钻井液设计，现场作业，油气储层保护，钻井液循环、固控和除气设备，泡沫钻井流体，井下复杂的预防和处理，钻井液废弃物处理与环境保护，钻井液原材料和处理剂的质量控制与管理，钻井液资料管理等。

第三条本规范适用于中国石油天然气集团公司所属相关单位的钻井液技术管理。

第二章钻井液设计第一节设计的主要依据和内容第四条钻井液设计是钻井工程设计的重要组成部分，主要依据包括但不限于以下几方面：1. 以钻井地质设计、钻井工程设计及其它相关资料为基础，依据有关技术规范、规定和标准进行钻井液设计。

2. 钻井液设计应在分析影响钻探作业安全、质量和效益等因素的基础上，制定相应的钻井液技术措施。

主要有：地层岩性、地层应力、地层岩石理化性能、地层流体、地层压力剖面（孔隙压力、坍塌压力与破裂压力）、地温梯度等信息；储层保护要求；本区块或相邻区块已完成井的井下复杂情况和钻井液应用情况；地质目的和钻井工程对钻井液作业的要求；适用的钻井液新技术、新工艺；国家和施工地区有关环保方面的规定和要求。

第五条钻井液设计内容主要包括：邻井复杂情况分析与本井复杂情况预测；分段钻井液类型及主要性能参数；分段钻井液基本配方、钻井液消耗量预测、配制与维护处理；储层保护对钻井液的要求；固控设备配置与使用要求；钻井液仪器、设备配置要求；分段钻井液材料计划及成本预测；井场应急材料和压井液储备要求；井下复杂情况的预防和处理；钻井液HSE管理要求。

第二节钻井液体系选择第六条钻井液体系选择应遵循以下原则：满足地质目的和钻井工程需要；具有较好的储层保护效果；具有较好的经济性；低毒低腐蚀性。

第七条不同地层钻井液类型选择1. 在表层钻进时，宜选用较高粘度和切力的钻井液。

一、安全事项1.安全预防2.安全标记和警示3.注意事项①安全规定1）各岗位工作人员必须经过培训持证上岗；2）操作人员要懂设备的操作、保养和安全规程并明白相关的注意事项；3）操作人员要具备良好的身体状况，身体不适时，不得上岗。

②安全装置1）所有电器设备、照明器具及输电线路具备防火、防爆功能；2）保护装置要拧紧、完好、有效；3）正确使用安全装置：护栏、梯子等；4）不准随意拆卸安全装置。

③个人保护用品1）操作系统设备时必须佩带劳保；2）劳保产品的防护性能要达到防护要求。

二、固控系统说明1.固控系统简介ZJ70D 钻机固控系统配备有振动筛、真空除气器、钻井液清洁器等四级净化装置以及6 个钻井液罐、1 个冷却水罐、1 个组合补给罐、1 个泥浆冷却罐。

具有高架管路（从井口至振动筛），钻井泵抽吸管路、加重泵抽吸及排出管路、清水管路、中压钻井液泥浆枪管路、罐底连通管路等各种管汇。

系统还配有钻井液补给系统、加重漏斗、加重泵、除砂供液泵、除泥供液泵、补给泵、搅拌器等辅助设备。

另外，还配有走道、梯子、栏杆等安全防护装置。

本套固控系统能够保证泥浆的净化、循环、配制、加重和储备等工作顺利进行，还具备增强了钻井液净化系统的固相控制能力，能满足7000 ｍ钻井工艺的要求。

2.固控系统组成与结构特点本套固控系统由6 个钻井液罐组成，总容积为380 立方米3。

固控系统配四级净化装置，配1 台三联振动筛、1 台真空除气器、1 台钻井液清洁器及砂泵、混合加重装置等。

本套固控系统的设计符合总体设计要求、钻机平面布置和标准的钻井液处理工艺流程，钻井液调配方便，拆装移运简便快捷。

整个固控系统具有以下结构特点：（1）具有比较先进的工艺流程（2）各种设备阀门操作简单方便3.系统技术参数及设备技术参数（1 ）系统技术参数①总容积：380m 3；②总有效容积：300m 3；③泥浆罐数量：主罐6 个，组合补给罐④系统设计最大处理量为⑤钻井液配置能力为⑥适用钻井液密度1 个，冷却水罐1 个，泥浆冷却罐1 个；360 m 3/h ；400m 3/h ；<2.5 ×103㎏/m 3；0.6MPa ；⑦水管线额定工作压力：⑩装机总功率：620KW ；1○1各主要管线规格：井口溢流管DN300(12" )罐间泥浆槽连通管DN300(12" )罐间底连通管DN250(10" )钻井泵吸入管DN300(12" )泥浆枪管线连通管DN80(3") 清水管线连通胶管DN80(3")2 ）系统主要配套设备性能参数（见表1）3）钻井液罐参数及设备布置①钻井液罐参数（见表2 ）②钻井液罐设备布置（见平面布置图）设备性能参数表（表 1 ）钻井液罐技术参数表（表 2 ）4.固控系统原理与工艺流程1)原理：配制好的泥浆在钻井泵的作用下进入井底并携带钻屑返回地面，经过井口接管和分配器进入振动筛，经过振动筛、真空除气器、钻井液清洁器器，完成钻井液的四级净化。

固控设备说明1. 配备有振动筛、除气器、除沙除泥一体机、离心机五级净化设备和七个钻井液罐、一个配药罐及一个小药罐、四个储备罐。

2.总有效容积：516m23.主要设备技术参数：3.1净化设备：3.1.1振动筛型号：ZZS-IV 直线型振动筛出厂编号：10-05 10-07胜华固控筛布：1030*7203.1.2除气器型号：zcq1/4 主机功率：15KV 真空泵功率：3KW 电机转速：876r/min 处理量：3m3/min 质量：900KG3.1.3一体机ZQJ250*100A 2500×1800×2600 3.3吨海胜实业有限责任公司0546-8667858除沙性能旋流器直径：250mm 旋流器数量：2个分离粒度：47~74um 工作压力：0.25~0.4Mpa 处理量：400m3/h SB200*150-330 功率：75KW除泥性能旋流器直径：100mm 旋流器数量：10只分离粒度：15~44um 工作压力：0.1~0.3Mpa 处理量：120m3 /hSB200*150-318 功率：55KW振动筛布：1050*700电机功率：1.5 KW*23.1.4离心机型号：LWF500-NY型最大处理量：60m3/h(高速50m3/h) 主机功率：37KW 辅机功率：7.5KW 主机皮带：4v5l 2500 辅机皮带：b-22203.2储液罐名称容积m3有效容积m3外形尺寸m 自重t 1号罐24 22 10*2.8*2.4 12.5 2号罐60 54 10*2.8*2.4 12.5 3号罐60 54 10*2.8*2.4 12.5 4号罐60 54 10*2.8*2.4 125号罐60 54 10*2.8*2.4 126号罐45 41 10*2.8*2.4 147号罐45 41 10*2.8*2.4 15 合计354 320 90.5 储备罐54*4 49*4 10*2.8*2.4 12*4 清水罐55*2 50*2 10*2.8*2.4 12*2配药罐54 49 10*2.8*2.4 13 小药罐 2.8 2.5合计736.8 667.5 175.5 5号罐实际有效尺寸：925*265*190 46.57m30.25m3/cm6号罐实际有效尺寸：734*265*190 37m30.2m3/cm7号罐实际有效尺寸：482*265*190 24.2m30.13m3/cm泥浆搅拌机：NJ-15 15KW 27台。