钻井离心机流场特性及重晶石回收效率分析

针对超深井高密度钻井液中重晶石的回收效率问题,将钻井液考虑为液-固-固流体模型,分析了离心机内流场的瞬态变化过程以及多种因素对重晶石和有害固相分布的影响,并对重晶石的回收效率进行了分析。分析结果表明：离心机沉渣池重晶石的体积分数远大于有害固相,轴向速度在离心机溢流口处达到最大;随着钻井液黏度的增大,沉渣池重晶石的回收效率明显降低,溢流口的重晶石体积分数呈现上升的趋势;随着转速和重晶石粒径的增大,沉渣池重晶石体积分数逐渐升高,溢流口返出的重晶石体积分数呈现下降趋势;粒径对重晶石的回收效率有很大影响。所得结论可以为钻井液中重晶石的回收与有害固相物的去除提供理论指导。     

高密度油基泥浆串联离心机固控系统设计分析

针对低速离心机无法回收利用高密度油基泥浆中的重晶石粉,高速离心机处理量低且容易堵塞的问题,设计了低速-高速离心机串联固控系统。通过计算及分析,得到泥浆中固相颗粒在离心力作用下的运动规律。结合试验结果,分析了离心机转速对分离固相粒径的影响规律,确定了高、低速离心机的最佳转速。串联的低、高速离心机分别分离出钻井液中的10～50 μm颗粒,1～10 μm颗粒,既实现重晶石的回收利用、降低含油固相排放率,又提高了高速离心机去除小颗粒有害固相的效率。该系统已在南川某平台4号井应用,在泥浆密度1.5～1.6 g/cm³的条件下,节省重晶石用量150 t,含油固相排放率降低38.6%。     

LW380×1400D-BP型大处理量超高速钻井液离心机设计

高速离心机主要用于分离钻井液中2μm级的超细固相颗粒。常规高速离心机的分离因数和转鼓尺寸较小,对钻井液中超细固相的分离效果不佳,且处理量与中速离心机的流量不匹配。研制了LW380×1400D-BP型大处理量超高速钻井液离心机,其转鼓直径为380 mm,最高工作转速为4 000 r/min,最大分离因数为3 400 g。设计了双级减振结构、轴承自动油气润滑系统、进液量自适应调节系统等,解决了转鼓直径增大和转速提高带来的振动烈度增加、关键零件寿命降低等问题。工业试验结果表明,工作转速3 800 r/min时,处理后钻井液固相的中值粒径D₅₀达到2μm,对应处理量5～6 m³/h,进液量自适应调节可靠。该超高速离心机完全满足了钻井工艺对钻井液中超细固相的净化和处理量的双重需求。     

配有絮凝装置的双离心机系统

采用配有絮凝装置的双离心机系统处理加重或者非加重钻井液,可以大大提高重晶石的回收率,减少低密度固相,把钻井废液量降至最少,经济效益显著。     

离心机分离固相测定分析方法及其应用

离心机是现场钻井液净化处理常用装置,也是使用效果比较稳定的固相控制装置,目前钻井现场常用型号多为LW355和LW450型2种,考虑到处理量提高问题,也有配置LW600型的。但无论哪种型号的离心机,其分离效率以及底流产物固相组分的变化都不大,造成这种情况的原因主要是对于密度、黏度一定的浆液,离心机存在一个比较理想的固相颗粒分离点,由于现场钻井液成分以及性能参数处于不断变化中,加之现场维护工艺也在根据情况随时调整,导致离心机的"理想分离点"也会不断变化,目前的离心机尚不具备自行调节"分离点"至理想范围的能力。这就需要对离心机排放物（底流或溢流）的固相组分进行分析,以便实时掌握离心机分离效率变化情况,根据分离产物中各类固相的含量及时调节离心机工作参数,尽可能使离心机分离效率处于理想状态。来自国内各地不同井的离心机底流产物固相分析结果表明,离心机对于高、低2种密度固相的分离效率存在比较显著的差别,这主要是离心机在工作状态时,由于进料状态的不断变化导致离心机的"分离点"也处于随机性的动态变化中。系统地对离心机排放物进行固相成分分析,有助于离心机的技术进步和提高离心机使用效率。      

新型离心机钻井液回收技术在3300m长江天然气管道穿越工程中的应用

3 300m长江天然气管道穿越工程穿越距离超长,地质条件复杂,主要穿越地层为粉砂层、细砂层,钻井液的回收处理是一个难题。为此,针对传统的钻井液回收系统及新型离心机钻井液回收系统开展了大量的对比试验。结果显示:在粉细砂层中,钻屑颗粒的粒径大多小于75μm,传统钻井液回收系统常用的筛网粒径最小为125μm,无法有效去除钻井液中的有害固相,若采用进一步增大筛网目数的方法,又会导致施工中钻井液回收的功效低;而采用新型离心机清除钻井液中的固相不增加钻井液体积,不必补加大量处理剂,有利于降低钻井液成本,同时对钻井液的性能影响小,有利于井下正常钻进。最后结合试验及应用情况,还就离心机钻井液回收技术的适用性问题提出建议:①在中、粗砂以上地层的穿越施工中,新型离心机较之于传统钻井液回收处理技术存在一定的劣势,此时不应盲目使用该技术;②中速离心机回收处理钻井液技术适用于在粉细砂地层中的穿越施工,而高速离心机回收处理钻井液技术更适用于在黏土类地层中的穿越施工。     

加重剂回收利用技术探讨与可行性分析

钻井现场使用高密度钻井液时,加重剂消耗在总成本中会占到很高的比例,因此加重剂的回收再利用就成为降低钻井液维护成本的关键环节.由于钻进过程中会不断有劣质固相(低密度固相)进入钻井液体系中,导致回收加重剂纯度降低,常规离心机装置在高密度情况下又无法有效发挥劣质固相分离能力,因此会直接影响回收料的加重效果.亚甲基蓝吸附实验结果表明,采用清水洗涤方式回收加重材料能够有效清除回收物中的劣质固相.再加重实验结果表明,洗涤回收的加重材料基本上具有和工业品加重材料同样的加重效果,这一评价数据为加重剂的回收再利用提供了实验依据,并对钻井液中加重剂的回收方式进行了有益的探索.     

钻井液净化系统发展方向探讨

钻井液净化的实质是利用重力或离心力实现固相颗粒的自然或强迫沉降。在使用不分散体系钻井液以及推广水平钻井工艺的情况下，主张开发中速大排量离心机以取代旋流除泥器及高速离心机，形成高效振动筛，大直径旋流除砂器和中速离心机组成的钻井液净化新流程。     

钻井液固控系统优化配置研究

针对油田老式循环固控系统设计不合理、技术性能落后等问题,分析了钻井过程中固相类型、胜利油田的地层特点及当前钻井液固控设备现状,对固控设备流程进行了优化设计,形成了适合胜利油田地层特点的钻井液固控系统优化配置方案。采用新型振动筛可提高钻井液的固相控制能力,减轻循环系统用电功率;钻井液除砂除泥一体机能满足各种条件下钻井液固相控制的要求,减少钻井液排放;高低速离心机串联使用可控制深井加重钻井液的固相,除去较小颗粒有害固相,实现对重晶石的有效回收。现场应用表明,进行钻井液固控系统优化配置后固控效果明显提高。     

吉林油田固控状况及分析

将钻井液中低比重固相含量控制在希望的水平，会对钻井工程产生深刻的影响，如何更好地发挥现有技术和设备的作用，是固控研究的重要方面，振动筛，除砂器做为基本的固相分离设备，工作效率有潜力获得提高，这需要对现有工艺做部分改进，并重视“辅助设备”的作用，通过改变除砂器溢流排向，合理安装配套设备，科学地选择回收液相，重晶石的筛网能提高处理效率６５％，固控技术与其它钻井技术是紧密相关的，对钻井液技术的改进，可以     

高密度钻井液加重剂回收工艺及装置设计

现有的工艺流程中，一般都没有把钻井液中的加重剂进行回收利用，而是直接排入废渣池，这就造成了大量的经济损失和资源浪费。在现有固控系统的基础上，设计了一种高密度钻井液加重剂的回收工艺，采用双离心机分离回收系统。通过改进高密度钻井液加重剂回收工艺，使现有的固控系统能够更好地处理钻井液。该工艺可回收大部分的加重剂，并将其循环利用，而且还可以清除进入循环系统中的有害固相。为达到最佳分离效果，所有新增装置能快捷地与原有系统的装置配合，通过变频器对离心机进行变频调速，使离心机在处理不同密度的钻井液时，能够适时调整到合适的转速，从而使该工艺得到更大范围的应用。     

钻井污水处理装置离心分离橇的试验研究

对钻井污水处理装置离心分离橇进行了工业性试验研究,探讨了各处理单元的工作机理和功效,对分离橇的核心处理单元卧螺离心机的工作参数进行了试验优化,对絮凝剂进行了筛选。现场试验结果表明,卧螺离心机适合处理钻井污水的工作参数范围为大长径比、高溢流堰板、分离因数1 314～1 716、差转速5～12 r/min;离心分离橇采用除油缓冲→离心分离→吸附过滤工艺处理钻井污水,出水浊度达到20 NTU以下,色度明显降低,能够达到配钻井液和完钻后的替换钻井液等回用要求,也可作为达标排放处理设备的进水。该处理工艺具有设备结构紧凑,便于移运,人工参与少,能连续运行的特点,适合钻井队的使用工况。     

高密度钻井液加重剂回收技术

随着深井、超深井钻井技术的发展，高密度钻井液加重剂的回收再利用日益受到重视。为此，通过研究有害固相与加重剂的粒度分布，建立了数学模型，确定出回收加重剂的最佳分离点，得到相应回收设备的工作参数。结合油气田现有固控系统的配置，设计出回收加重剂的系统配置方案：采用细目振动筛+可调速离心机+高速离心机的组合方式，通过控制阀门、流量计及变频器合理结合，达到把加重剂分离出来，同时将其有害固相加以清除的目的。通过在塔里木油田神木一井的现场实验，验证了回收加重剂理论模型的有效性。该技术能回收大量的加重剂、节约加重剂的费用、减少矿产资源损耗，更有效地解决了环境污染问题，具有显著的社会经济效益。     

声化破乳离心分离处理废弃油基钻井液实验研究

利用声化破乳-离心分离法处理废弃油基钻井液,考察破乳剂加量、加热温度、超声时间和离心机转速对脱油率的影响。通过实验确定了破乳效果最好的破乳剂是BASF-L62。运用单因素实验和正交实验对声化破乳-离心分离处理废弃油基钻井液的影响因素进行了研究。实验结果表明:在加热时间20min、破乳剂加量200mg/L、加热温度70℃、超声时间9min、离心机转速8 000r/min和离心时间10min的条件下,声化破乳-离心分离法处理废弃油基钻井液的脱油率达81.78%。     

高密度油基钻井液降黏剂及其现场应用

高密度油基钻井液稠化的主要原因之一是钻井过程中劣质固相的侵入,特别是低密度固相含量的不断增加。劣质固相经过油基钻井液中的润湿剂、乳化剂作用后使其具有了一定的活性,增强体系的网架结构,导致钻井液的黏度和切力上涨。以月桂酰胺、硬脂酸酰胺和芥酸酰胺为原料,按照质量比1∶2∶1合成了分子链中具有可吸附胺基、酰胺基的多元活性基团的降黏剂CQ-OTA。降黏评价实验表明:CQ-OTA能够将固相含量为48.5%高密度稠化油基钻井液的塑性黏度降低25.0%,静切力降低60.0%,其在油基钻井液中的推荐加量为0.5%～1.5%;在威202HX平台现场应用,能够改善油基钻井液的流变性,提高劣质固相容量限,塑性黏度由53.0 mPa·s下降至40.0 mPa·s,10 min静切力由23 Pa下降至14.5 Pa,保证了高密度油基钻井液顺利钻至目的井深,提高了高密度油基钻井液重复使用效率,降低了钻井成本。