钻井液循环罐循环净化系统简介

石油钻井中交流变频电动机及其控制系统的应用摘要：随着中国对石油能源需求的增加，石油开采的环境变得越来越复杂，增加了石油开采的难度。

在石油开采过程中，交流变频电机的应用可以使石油开采更加简单高效，因此有必要加强对交流变频电机的分析。

关键词：石油钻机；交流变频电机；控制设备；被广泛应用于现代工业的交流变频电机，拥有无法被替代的优势，以该电机为研究对象，以石油钻机为切入点，围绕电机和控制系统的应用，展开了系统而深入的分析，内容涉及交流变频电机驱动的优点分析，交流变频电机控制系统分析等方面，望能够给有关人员以启发，使交流变频电机所具有的积极作用在钻井作业中得到充分发挥。

一、交流变频电动机交流变频电动机是一种特殊的变频电动机，交流变频电动机在具体应用中与一般变频电动机相比具有以下特点：（1）在设计中所使用的绝缘材料采用的为抵抗变频器谐波突破的特殊材料，提高交变频电动机的性能。

（2）结构设计和电磁设计与一般变频电机相比较特殊。

在石油钻井中应用交流变频电动机与直流钻机和机械钻机相比，在钻井过程中，对交流变频调速技术进行合理应用，可以很好的适应石油钻井在工艺上的具体要求，并且使钻机的机械结构得到了进简化，减少了对钻井机械的保养，使设备的可靠性和安全性得到进一步提高。

此外，交流变频电动机还具有质量轻、体积小、故障少等诸多优点，因此在石油钻井中需要加强对其的应用，提高石油钻井的工作效率。

二、交流变频电动机及其控制系统的应用1.交流变频石油钻机。

（1）石油钻机钻进原理。

石油钻机用于石油或天然气资源的钻采过程，运行过程中钻机带动钻具击碎岩石向下钻进，辅助完成地下资源的开采。

现阶段，国内外石油开采中常用的钻井方式为旋转钻井，即将钻头旋转击碎岩石，形成钻井结构。

然后利用钻杆将钻头探入到钻井底部，通过转盘或驱动装置带动钻头及钻杆旋转，钻井泵向井内输送钻井液，并将井底碎石带回到地面，再利用吊车等大型设备完成钻具安置。

（2）交流变频石油钻机。

技术应用/TechnologyApplication大庆油田目前模块钻机常用的循环系统包括钻井泵、钻井液池、钻井液槽（罐）、地面管汇、钻井液净化设备和钻井液调配设备等装置。

井筒内返出的钻井液依次经过1#和2#循环罐，再由钻井泵泵入井内。

从以往现场施工经验看，每钻1口井循环罐内的沉砂都需要工人下入泥浆罐内用铁锹把泥砂从排砂口铲出。

这种方式工人劳动强度大，工作条件差，效率低，已限制了钻井技术的发展。

为满足环保要求，对循环罐进行改装，将立式砂泵换成卧式螺杆泵，再配合使用可拆卸的移动储集泥浆池，从而形成一套新的钻井液循环系统，在不影响钻井液性能条件下，节约了挖钻井液池成本，还减少了人工进行清砂排砂的劳动量，平均每口井能节约7~8t重晶石粉，具有较好的经济效益[1-2]。

1传统循环系统存在问题及解决方案1.1存在问题分析大庆油田模块钻机钻井工艺按不同开次分为两个阶段，一开钻导眼，采用老浆开钻与清水自然造浆工艺，井内返出的钻井液经过地面循环沟流入砂泵池，然后经过罐上振动筛进入循环系统；二开井段从表层底部至完钻井深，按需要用各种处理剂配置泥浆以满足施工要求，井内返出的钻井液经过地面振动筛（或直接经地面循环沟）流入砂泵池，然后经过罐上振动筛进入循环系统。

循环系统含有两个循环罐，其中1#循环罐安装一套振动筛，一个搅拌器，罐内有一个沉砂锥型罐，两个隔仓，留做沉砂用；2#循环罐布有一个除砂器，罐内有两个搅拌器，两个隔板，每一个隔板仓内都会有约20cm高的沉砂[3-4]。

这套传统循环系统存在以下几方面的问题：1）钻井液池是传统循环系统中必不可少的部分，且占地面积较大，会因为挖钻井液池增加一定成本，还会造成大量土地或者耕地污染，环保性差。

2）整个循环过程中，1#罐内的锥形罐及2#罐内的隔板底部会产生大量沉砂，均需要人工入罐进行清理，排入钻井液池。

增加人工劳动强度的同时，还存在一定的安全隐患。

3）传统循环系统中，泥浆罐上安装的电气电路也存在一定安全隐患，而且每次搬家的安装、架线和拆线工作量也比较大，还会造成部分电缆线损失。

第28卷第24期2012年12月甘肃科技Gansu Science and TechnologyVol .28No .24Dec .2012钻井液循环处理系统优化分析颜晓军（江苏石油勘探局钻井处，江苏江都225261）摘要：随着钻井技术的发展，钻井液处理系统对钻井作业所起的积极作用越来越大，各种固控设备、各种类型的钻井液循环系统也应运而生。

可是无论形式如何变化，它的基本功能（即最大限度地清除钻井液中的有害固相和储存足够的钻井液）是不变的。

介绍了钻井液处理系统实际情况，并对钻井液处理系统进行了优化。

关键词：钻井液循环系统；优化；设计中图分类号：TE921.11钻井液循环罐的优化设计钻井液循环罐作为钻井液固控设备中的主要设备，是为了满足钻井过程不同的阶段和不同要求所进行必要的循环和储备，并为各级固控提供必要的循环条件。

其在满足钻井工程需要的情况下，尽量使罐的尺寸减到最小程度，这样便于设备的安装和运输，同时也减少了不必要的钻井液成本。

1.1外形尺寸钻井液循环罐的外形尺寸很大程度上取决于当地的运输条件。

公路限高是4.5m ，宽度不超过2.5m 为好。

这也就能确定油田所使用的钻井液循环罐的最大外形尺寸。

另外还应根据另一种成熟的技术，按照钻机底座和振动筛确定钻井液循环罐的高度，如图1所示。

图1按照钻机底座和振动筛确定钻井液循环罐的高度根据资料介绍，明槽斜度为4% 7%，暗管斜度为8% 12%时为最佳状态。

根据上述数据，以ZJ50/3150DZ 钻机为例，井口中心到罐边的距离是16m ，钻台跨度是10.31m ，这里假设L =16m （不同的钻机L 的尺寸是不一样的），同一坡度下，越远越低，取暗管斜度为12%，则图1中H 2=H 1+1000+D /21000mm 为预留的操作空间，H2=7617mm ，D 为320mm ，则：H 1=6457mm ，因此，［H 1－（H +800）］/L =12%H =3737mm由上述计算和运输车辆的条件，可以基本确定适合该井架的钻井液罐理论高度为3m 。

钻井液循环罐组标准
钻井液循环罐组是钻井液处理系统中的重要设备，其设计和使用标准对于保障钻井作业安全和高效进行具有重要意义。

钻井液循环罐组标准应当符合国家相关标准和规定，同时还应考虑到实际施工中的特殊情况，以确保其在不同环境下都能够可靠运行。

首先，钻井液循环罐组的设计应当充分考虑到作业现场的实际情况，包括钻井液的种类、密度、粘度等参数，以及钻井液处理系统的整体布局和工艺要求。

在设计过程中，需要充分考虑到设备的强度、稳定性、密封性等方面的要求，以及设备的易维护性和安全性。

设计人员应当具备丰富的经验和专业知识，能够根据具体情况进行合理的设计和选择。

其次，钻井液循环罐组的制造和安装应当符合相关的标准和规范，确保设备的质量和性能达到要求。

在制造过程中，需要严格控制材料的选用和加工工艺，以保证设备的可靠性和耐用性。

在安装过程中，需要严格按照设计要求进行施工，确保设备的稳定性和安全性。

同时，还需要对设备进行严格的检测和试验，以确保设备的性能和质量符合要求。

最后，钻井液循环罐组的使用和维护应当按照相关的操作规程进行，以确保设备的正常运行和安全使用。

操作人员应当经过专门的培训，熟悉设备的使用方法和注意事项，能够正确操作设备并及时发现和处理异常情况。

同时，需要定期对设备进行检查和维护，及时发现和处理设备的故障和缺陷，确保设备的性能和安全性。

综上所述，钻井液循环罐组标准涉及到设备的设计、制造、安装、使用和维护等方方面面，需要各个环节的严格把控和规范操作。

只有这样，才能够保证钻井液循环罐组在钻井作业中起到应有的作用，确保钻井作业的安全和高效进行。

石油钻井过程的主要危险及控制(一)钻井设备简介1．概述钻井设备(简称钻机)是指石油天然气钻井过程中所需各种机械设备的总称。

钻机主要部件必须相互配合才能完成钻机起升、循环和旋转的3项主要工作。

按动力设备的不同通常可分为机械传动钻机、电动钻机和复合钻机3种。

主要包括以下系统：(1)提升系统：主要作用是用来起、下钻柱(或下套管)，以实现钻头的钻进送钻等工作。

(2)旋转系统：主要作用是由动力机组驱动转盘，通过转盘方补心带动方钻杆(钻杆和钻铤)、方钻杆再带着钻头旋转进行钻井。

(3)循环系统：主要作用是钻井过程中，通过动力机组带动泥浆泵来循环钻井流体，经过立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆和钻铤，将泥浆池的泥浆送到钻头处，以实现钻井流体将井底的钻屑带到地面。

(4)动力设备：主要作用是为驱动绞车、转盘、钻井泵等工作机工作提供动力。

(5)传动系统：主要作用是把发动机的能量传递或分配给各工作机。

(6)控制系统：为了指挥各系统协调地工作，在整套钻机中安装有各种控制设备。

(7)底座：包括钻台底座、机房底座和泥浆泵底座等。

(8)辅助设备：主要功能是为正常钻井作业提供配套支撑。

钻机所必须具有的主要设备共7大部件：绞车、井架、天车、游车、水龙头、转盘、钻井泵。

2．钻机辅助设备及工具(1)发电机。

目前，几乎所有电驱动钻机的发电机都用柴油机作动力。

(2)空气压缩机及储气瓶组。

几乎所有钻机的联动机上都配有小型空气压缩机和带储气瓶组的电动空气压缩机，以便给气控制装置、气离合器、气动马达、气动工具等提供气源和动力。

(3)泥浆储存设备。

完整的泥浆循环系统通常都有一套泥浆储存设备：如沉淀罐(或池)、吸入罐(或池)、储存罐(或池)。

(4)钻井仪表。

钻井仪表系统可以单指一个指示表，也可以包括各种仪器。

如钻井(多)参数仪、泥浆液面记录(报警)仪、大钳扭矩表、泥浆泵压力表和记录仪等。

(5)刹车机构：机械刹车、辅助刹车、其他设施。

3．井控装置井控装置指实施油气井压力控制所需的设备、管汇和专用工具仪表。

ZJ50L泥浆固控循环罐的结构设计与分析在实现“十二五”钻井技术发展的道路上，钻井液作为钻井工程的血液，其固控循环系统结构设计的优劣间接影响着钻井速度、钻井安全和经济效益。

文章结合泥浆罐结构特性，一改四角方型罐设计，展示所设计ZJ50L钻机泥浆固控船型循环罐，并简析罐板厚度等，为其结构最优化提供依据。

标签：ZJ50L；泥浆罐；结构设计；板厚简析在发展现代钻井工艺的道路上，钻井液净化质量直接影响钻井质量和钻井成本，而作为泥浆固相循环控制系统的载体，泥浆固控循环罐同样起着举足轻重的作用。

文章简述长城钻探钻井一公司装备服务公司所设计制造的ZJ50L泥浆罐的结构优化，并分析罐板厚度要求等，为进一步运用SolidWorks建模优化、ANSYS有限元分析打下基础。

1 技术参数泥浆罐有效容积：380m3；泥浆罐数量：8个泥浆罐外形尺寸：12500mm×3000mm×2500mm。

2 流程与连接设计为实现泥浆循环、加重、剪切、固液分离及特殊事故等工艺要求，ZJ50L固控系统选用4个罐来承载三联振动筛、真空除气器、除砂除泥一体机、中速及高速离心机5级净化设备。

泥浆泵上水管线与砂泵上水管线，分别通过船型罐体双侧外挂DN300大通径管线来实现。

相对过去罐内主线设计，这样方便流程安装、管线清砂，更利于固控循环效果。

其余罐内辅线均安有旋升式海底阀，根据钻井现场的要求，闭合开关实现任意仓上水，避免泥浆必须循环每个仓才能到达泥浆泵。

罐与罐之间的泥浆槽、主流程管线、中压泥浆管线、低压清水管线分别采用12”、10”、6”、4”的密封性好、安装迅捷、耐腐蚀性好的锤击由壬连接。

3 结构设计3.1 主体设计新型固控循环罐的罐体设计为倒梯形船型结构，在此称船型泥浆罐。

采用32#工字钢作为底座主梁，为利于清罐，15°斜铺8mm厚的热轧钢板做底板。

为方便整体拖拽与吊装，在罐侧上部设有吊装点，底座两端设有拖装点。

反井钻机工作原理
实际运作中，反井钻机主要是使用机械力和液压力来完成钻井任务。

其工作原理包括以下几个方面：
1. 钻井液循环系统：反井钻机通过一个钻井液循环系统来实现井下岩屑的清除和润滑钻杆的作用。

液循环系统包括钻井液泵、专用管道和井下钻杆。

2. 钻杆下压系统：井钻机利用下压系统将钻杆推入井下，使其达到需要的长度。

该系统主要包括钻井液泵和液压缸，其通过液压力来推动钻杆向井下钻取。

3. 钻井液回收系统：反井钻机将钻井液通过钻杆带到井底，然后再将钻井液和岩屑通过钻井液泵带到地面，进行分离和再利用。

4. 钻井罐进给系统：反井钻机通过钻井罐进给系统将岩屑和钻井液回收到钻井液循环系统，实现循环使用。

5. 钻井液搅拌系统：反井钻机通过搅拌系统将需要的钻井液和化学物质混合，以提高钻井效果和保护井壁。

通过上述工作原理，反井钻机能够完成钻井任务，将钻井液带入井底，清除岩屑，保护井壁，同时完成钻杆的下压和钻井液的回收，实现高效而安全的钻井过程。

钻井液净化循环流程
钻井液啊，真的是神奇的东西！想象一下，在地下那么深的地方，它就像那种超能的润滑剂，让钻头能够轻松地削掉岩石。

但你知道吗？这钻井液出来时可是带着一堆“垃圾”的，像是
什么岩石碎屑、地层里的杂七杂八的东西。

这些东西要是留在里面，可就麻烦大了。

所以，一出来就得赶紧进净化系统。

说到净化，那过程可真不简单。

先是通过一个像筛子一样的东西，把大块的岩石碎屑给筛掉。

然后，再用一个像洗衣机一样的机器，把更小的颗粒甩出去。

这样一来，钻井液就清爽多了。

但等等，还有呢！为了让它变得更“完美”，还会加进去一些
特别的化学剂。

这些东西就像是调料一样，能调节钻井液的酸碱度，还能防止细菌来捣乱。

加了这些“调料”后，钻井液就变得更加强
大了。

最后啊，这净化好的钻井液又会被重新送回井里，继续它的工作。

就这样，它不断地循环着，保证着钻井作业能够顺利进行。

所
以啊，这看似简单的净化循环流程，其实是超级重要的！。

钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。

钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出，经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化循环系统。

循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。

钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出，经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。

动力设备。

钻机的动力设备有柴油机、交流电机、直流电机，我们在钻井现场观察到的是柴油机动力。

起升系统、循环系统和旋转系统是钻机的三大工作机组，用来提供动力，它们协调工作即可完成钻井作业，为了向这些工作机组提供动力，钻机需要配备动力设备。

柴油机适应于在没有电网的偏远地区打井，交流电机依赖于工业电网或者是需要柴油机发出交流电，直流电机需要柴油机带动直流发电机发出直流电，目前更常用的情况是柴油机带动交流发电机发出交流电，再经可控硅整流，将交流电变成直流电。

传动系统。

传动系统将动力设备提供的力和运动进行变换，然后传递和分配给各工作机组，以满足各工作机组对动力的不同需求。

传动系统一般包括减速机构、变速机构、正倒车机构等。

由柴油机直接驱动的钻井多采用统一驱动的形式，6．水龙头16．指重表26．节流管汇36．储水罐7．吊卡17．司钻控制台27．泥浆-天然气分离器37．发电机8．方钻杆18．井场值班室28．脱气装置38．防喷器组9．方钻杆补心19．水龙带29．泥浆储备池10．方补心20．蓄能装置30．泥浆池1.钻井上所说的一开，二开，三开是什么意思？怎么区分？（1）第一次开钻（一开）：1.钻表层，下表层套管，固井；2.装井口；3.试压；4.防喷设备的安装。

钻井液循环利用
钻井液循环利用是一种环保、经济的钻井方式，旨在将钻井液在
固井作业完成之前循环利用，降低浪费和环境污染。

在油气开采领域，采用钻井液循环利用可以减少废弃物的产生，降低钻井成本，提高采
油率。

钻井液循环利用系统通常包括钻井流体净化系统、钻井液循环系
统和固、液分离装置。

净化系统主要用于去除钻井液中的杂质，如钻屑、沉淀物等。

循环系统则用于将净化后的钻井液回收输送到井底，
用于机械驱动、冷却润滑和电液控制等用途。

固、液分离装置则用于
对循环液体进行处理，分离出固体废弃物和可再循环的液体。

钻井液循环利用的优点在于减少了废弃物的产生和对环境的污染，节约了能源和原材料的消耗，降低了钻井成本，提高了采油效率。

同时，该技术也面临一些挑战，如设备成本高、净化效果不如期望等问题，需要不断改进和优化。

总的来说，钻井液循环利用是一种可持续发展的技术，可以实现
环境保护和经济效益的双重目的，是油气开采领域的重要发展方向之一。