鑽井液淨化設備

鑽井液淨化設備是淨化井內返出的鑽井液的相關設備，是鑽井配套設備的重要組成部分。鑽井液淨化設備主要包括振動篩、旋流除砂器、離心分離機、除氣器、循環罐和攪拌器等。鑽井液淨化設備能夠實現鑽機鑽井時貯存、配置、循環和淨化鑽井液等各項功能。主要作用是使從井內返出的鑽井液能得到充分的淨化。淨化流程為篩分、除氣、除砂、除泥和離心 5 級淨化處理。

基本介紹

• 中文名：鑽井液淨化設備
• 外文名：Drilling fluid purification equipment
• 作用：淨化鑽井液
• 領域：能源

簡介

鑽機系統是由起升系統、旋轉系統、循環系統、驅動與傳動系統以及氣控制系統組成的。鑽井液淨化系統是術語鑽機的循環系統中，是鑽井配套設備的重要組成部分。

鑽井液淨化設備主要包括振動篩、旋流除砂器、離心分離機、除氣器、循環罐和攪拌器等，可以實現鑽井液的篩分、除氣、除砂、除泥和離心5 級淨化處理。

振動篩

工作原理

振動篩主要通過電機帶動激振器旋轉，產生周期變化的慣性力，鑽井液固相顆粒進入篩面，在篩面上做拋擲運動，將大小不等的固相顆粒分類去除。振動篩的分離顆徑和處理量是振動篩選配的重要因素。

振動篩

振動篩的選擇

振動篩的技術水平主要反映在處理能力（處理量≥50L/S和分離粒度75μm以上顆粒）、工作的穩定性．壽命的長短和操作的靈活性幾個方面。振動篩的處理能力與振動篩的結構、運動軌跡、振動頻率、振動強度、篩網面積和篩網的粗細有關。

振動篩的類型

1、直線振動篩：兩根帶偏心塊的主軸作同步反向旋轉產生直線振動, 由於直線篩振動方向不變，使得卡入的顆粒不易脫落，而出現“篩糊”現象，使得篩網的有效過流面積減小，造成處理量下降，而且當篩網目數增大時，篩糊現象會更嚴重。因而，直線篩在使用超細目篩網時，就不可能滿足鑽井液用量的要求。

2、均衡橢圓篩：是近幾年發展起來的一種新篩型，篩箱上各點的運動軌跡如圖,所有橢圓的運動軌跡的長軸和短軸相同，拋擲角的大小和方向完全一致。均衡橢圓篩結合了圓型振動篩和直線振動篩的基本優點，均衡橢圓篩的處理量較直線篩大20-30%，是一種比較先進的鑽井液振動篩，代表著當今鑽井液振動篩的發展方向。

結構及型號

振動篩的結構：1泥漿分配槽，2電機，3偏心軸（激振器），4篩架（框）篩網，5彈簧振子，6底座。

振動篩的型號：常用：Z4ZS-A-2； ZS2×1.15×1/3P

Z4振幅4mm，ZS直線型，2個電機（2×1.5KW）。

2×1.15表示2個1×1.15m2的篩網，1/3篩網結構（粘結疊層），P普通底座。

其它參數：拋擲指數2.8-3.9；激振力23-31KN；篩網傾角0-50；處理量≥50L/S；電機型號YB112M-4(1440r/min，4KW)篩網目數1in2的網眼（10×20,12×12,20×20,40×80）

維護保養和使用

1、檢查保養：檢查振動電機及護罩固定情況，要求螺絲齊全、固定可靠；振動彈簧或橡膠塊無斷裂脫落；檢查皮帶和篩網布的鬆緊度，要求鬆緊合適；偏心軸要注潤滑脂；電機接線符合要求。

2、啟動：盤動2-3圈皮帶，查看轉動是否正常；兩次掛合啟動（3-5S）；振動篩進入正常工作狀態。

3、技術要求：嚴禁戴濕手套操作電源開關；要保持篩布清潔，不準用鐵鍬刮泥砂；嚴禁在篩布上站人或放重物。

旋流除砂、除泥器

工作原理

除砂、除泥器都是由一組水力旋流器和一個處理旋流器底流並回收鑽井液的小型超細網目振動篩組成。

除砂、除泥器

液流從進液口切向進入後，由於離心力的作用，密度大的顆粒被甩向外壁，沿旋流器內壁螺旋下行流向底流口，密度小的液體則反向螺旋上行經渦流導管流出溢流口，旋流器的名義尺寸越大，所除掉的固體顆粒越粗，所需要的工作壓力越小，鑽井液的處理量越大。不同直徑的旋流器的分離固相顆粒的粒徑是不同時。除砂器的固相顆粒分離粒徑為44～74μm，因此300mm的旋流器可以滿足設計要求。除泥器的固相顆粒分離粒徑為8～44μm，因此100mm的旋流器可以滿足設計要求。

除砂、除泥器的選擇

選用除砂器和除泥器時必須參考鑽井泵的最大排量，以期達到匹配合理。無論是除砂器還是除泥器，都要保證能夠全部處理鑽井過程中的最大鑽井液排量。除砂器、除泥器的鑽井液處理量為：

Q除=Q泵*125%

結構參數

錐筒錐角150-200，入口壓力0.2-0.3MPa

直徑mm：除砂器150-300，除泥器50-100,50是微型旋流器。

分離能力：除砂40-74μm；除泥15-40μm；微型8-10μm

注意事項

1、經過振動篩處理的泥漿方可進入除砂器；

2、不可單獨使用除泥器；

3、使用加重泥漿時不準動用除砂、除泥器；

4、在進口壓力不達標時，應經常調節底流口大小；

5、使用前做好檢查，連線可靠、密封、加注潤滑油脂；

6、使用完後要及時清潔乾淨砂泵、旋流器及管線，冬季防凍。

維護保養和使用

1、檢查保養：砂泵固定可靠；油量符合要求，無明顯變質；盤根鬆緊合適，密封可靠；連線盤牢固，緩衝膠皮完好無損；皮帶輪對正，皮帶鬆緊合適；除砂、除泥器固定可靠，管線連線密封，暢通，壓力表、閥口完好正常。

2、啟動：打開進液管線閥門和壓力表閥門；兩次掛合氣開關，使砂泵運轉；管線不刺不漏，壓力正常，旋流器進入正常工作狀態。

3、技術要求：見使用注意事項；除砂器工作壓力0.2-0.3MPa，排砂形狀以傘形霧狀噴出為正常；砂泵不能倒轉

離心分離機

工作原理

離心機是利用離心力，分離液體與固體顆粒或液體與液體的混合物中各組分的機械。離心機主要用於將懸浮液中的固體顆粒與液體分開，或將乳濁液中兩種密度不同，又互不相溶的液體分開（例如從牛奶中分離出奶油）；它也可用於排除濕固體中的液體，例如用洗衣機甩乾濕衣服；特殊的超速管式分離機還可分離不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點，有的沉降離心機還可對固體顆粒按密度或粒度進行分級。

離心機

離心機的選擇

離心機的選擇受到要分離固相顆粒的粒徑大小、離心機的轉鼓直徑、最高轉速及分離因數的影響，（錐筒轉速1500-3000r/min，內輸送器葉片20-40r/min）鑽井現場常用的是以固液密度差作為分離基礎的沉降離心機，主要用來清除鑽井液中2-lOμm的固相物質，是最後一級鑽井液固控設備。

使用與維護

離心機的檢查維護保養和使用

1、檢查保養：每班注一次潤滑脂（6個點），保養旋轉部位，差速器注油；每周檢查一次差速器油位，並清除磁塞上的鐵屑；檢查機體緊固情況並緊固；檢查管線連線及固定情況；檢查傳動皮帶的鬆緊程度，不允許在沒有護罩的情況下啟動電機；填寫保養及運轉記錄。較長時間不用時應蓋上帆布遮風擋雨。

2、啟動：先開後驅動電機，10秒鐘後再開主驅動電機；主驅動電機運轉3分鐘後，打開進液管線閥門；然後開砂泵，兩次掛合氣開關，使砂泵運轉，調節好鑽井液的輸入量。

3、停車：先關閉進液閥停砂泵；打開清水閥用水沖洗滾筒，直到流出清水為止；先停主驅動電機，10分鐘後停後驅動電機；每次使用後，打開滾筒蓋清潔機架內部，清潔固相排出口時，手指不能深入孔內。

除氣器

除氣器的工作原理

除氣器用來清除氣侵鑽井液中的氣體，保證鑽井液性能相對穩定，保證旋流器能正常工作。除氣器分為兩大類：常壓式和真空式。常壓式除氣器利用離心機抽吸氣侵泥漿，藉助離心力使泥漿在其噴射罐內噴射、撞擊內壁，使氣體釋放出去。真空除氣器利用真空泵的抽吸作用，在真空罐內形成負壓，鑽井液在大氣壓的作用下，通過吸入管進入空心軸，再由空心軸四周的傘片總成，呈噴射狀甩向罐壁，在碰撞、真空及氣泡分離器的作用，浸入鑽井液中的氣泡破碎，氣體逸出，通過真空泵抽出並排往安全地帶。

除氣器

型號及主要參數

型號: ZCQ1/4

處理能力： 4 m/min

真空度： 0.3～0.34KPa

傳動比： 1.67

真空泵功率： 3kw

主電機功率： 15kw

轉速： 876r/min

外形尺寸： 1640m×800m×1250m

重量： 1900kg

操作規程

1、整機吊起安裝，將吸入管的法蘭與真空罐底部的法蘭連線，兩法蘭連線時，應在其中間加入橡膠墊圈，防止漏氣。

2、啟動前，將排液管及吸入管的末端同時進入泥漿中，否則將無法工作。

3、啟動前，先將真空泵上的進水軟管與自來水接通，3～5min左右待真空泵中的水灌滿後，再行啟動。與此同時，打開氣水分離器上的絲堵，給氣水分離器中充水，待水從溢流口溢出時停止，並旋上絲堵。

4、啟動時，使電機的旋轉方向和真空泵及主電機皮帶護罩上標註的旋向一致，禁止電機反向運轉。

5、真空控制閥上的調節螺絲，出廠時已調好，不要隨意擰動。確需調整，如真空度過低，將螺栓逆時針方向旋轉，反之，則順時針旋轉。

6、工作環境溫度高於30℃時，隨時查看真空表，當真空度小於0.3 KPa時，應保持真空泵內水溫不超過45℃。

維護保養規程

1、每周用清水沖洗一次除氣器真空罐頂蓋上的氣體收集室和泡沫分離室，以免雜物堵塞氣體通道。

2、使用完畢後，應沖洗真空罐內的轉子及吸入管。切斷電源，卸下視孔堵板（方法蘭堵板），檢查零部件有無損壞，並清除罐內異物，用高壓水沖洗罐壁及轉子。

3、每次使用後均應進行上述清洗工作，保證再次正常使用。

4、冬季使用後，要及時放掉氣水分離器及泵內的積水，防止凍裂。

5、每隔一月，用油槍給主軸軸承充鈉基潤滑脂，充入量為200ml。

攪拌器

工作原理

使液體、氣體介質強迫對流並均勻混合的器件。 攪拌器的類型、尺寸及轉速，對攪拌功率在總體流動和湍流脈動之間的分配都有影響。

攪拌器

型號及主要參數

型號	電機功率kw	葉輪直徑mm	葉輪轉速r/min	外型尺寸（不含葉輪總成）（長×寬×高/）mm	質量kg
NJ5.5	5.5	770	73	1000×530×570	385
NJ7.5	7.5	上層770、下層550	73	1000×530×570	580
NJ15	15	上層950、下層650	73	1200×640×635	650

註：攪拌器葉輪總成長度可根據罐的深度確定。

使用與保養

（1）電動機的轉向必須與護罩上的箭頭一致。

（2）減速器採用N32號機械油，按油標加注，當現場使用不能滿足時，也可使用其它粘度適當的潤滑油（120號工業齒輪油）。

（3）首次使用時，當運轉60h後，更換機油。在以後的使用中應定期檢查油的質量，對於混入雜質或老化變質的油必須隨時更換，對於長期連續工作的減速器須每2～3個月換一次油，對於每天工作時間不超過8h的減速器，須每4～6個月換一次油。

（4）電動機應定期檢查和清掃，外殼不得堆積灰塵。

（5）攪拌器應半年檢修一次。