[科普中国]-钻井液净化设备

简介

钻机系统是由起升系统、旋转系统、循环系统、驱动与传动系统以及气控制系统组成的。钻井液净化系统是术语钻机的循环系统中，是钻井配套设备的重要组成部分1。

钻井液净化设备主要包括振动筛、旋流除砂器、离心分离机、除气器、循环罐和搅拌器等，可以实现钻井液的筛分、除气、除砂、除泥和离心5 级净化处理。

振动筛工作原理振动筛主要通过电机带动激振器旋转，产生周期变化的惯性力，钻井液固相颗粒进入筛面，在筛面上做抛掷运动，将大小不等的固相颗粒分类去除。振动筛的分离颗径和处理量是振动筛选配的重要因素2。

振动筛的选择振动筛的技术水平主要反映在处理能力（处理量≥50L/S和分离粒度75μm以上颗粒）、工作的稳定性．寿命的长短和操作的灵活性几个方面。振动筛的处理能力与振动筛的结构、运动轨迹、振动频率、振动强度、筛网面积和筛网的粗细有关。

振动筛的类型1、直线振动筛：两根带偏心块的主轴作同步反向旋转产生直线振动, 由于直线筛振动方向不变，使得卡入的颗粒不易脱落，而出现“筛糊”现象，使得筛网的有效过流面积减小，造成处理量下降，而且当筛网目数增大时，筛糊现象会更严重。因而，直线筛在使用超细目筛网时，就不可能满足钻井液用量的要求。

2、均衡椭圆筛：是近几年发展起来的一种新筛型，筛箱上各点的运动轨迹如图,所有椭圆的运动轨迹的长轴和短轴相同，抛掷角的大小和方向完全一致。均衡椭圆筛结合了圆型振动筛和直线振动筛的基本优点，均衡椭圆筛的处理量较直线筛大20-30%，是一种比较先进的钻井液振动筛，代表着当今钻井液振动筛的发展方向。

结构及型号振动筛的结构：1泥浆分配槽，2电机，3偏心轴（激振器），4筛架（框）筛网，5弹簧振子，6底座。

振动筛的型号：常用：Z4ZS-A-2； ZS2×1.15×1/3P

Z4振幅4mm，ZS直线型，2个电机（2×1.5KW）。

2×1.15表示2个1×1.15m2的筛网，1/3筛网结构（粘结叠层），P普通底座。

其它参数：抛掷指数2.8-3.9；激振力23-31KN；筛网倾角0-50；处理量≥50L/S；电机型号YB112M-4(1440r/min，4KW)筛网目数1in2的网眼（10×20,12×12,20×20,40×80）

维护保养和使用1、检查保养：检查振动电机及护罩固定情况，要求螺丝齐全、固定可靠；振动弹簧或橡胶块无断裂脱落；检查皮带和筛网布的松紧度，要求松紧合适；偏心轴要注润滑脂；电机接线符合要求。

2、启动：盘动2-3圈皮带，查看转动是否正常；两次挂合启动（3-5S）；振动筛进入正常工作状态。

3、技术要求：严禁戴湿手套操作电源开关；要保持筛布清洁，不准用铁锹刮泥砂；严禁在筛布上站人或放重物。

旋流除砂、除泥器工作原理除砂、除泥器都是由一组水力旋流器和一个处理旋流器底流并回收钻井液的小型超细网目振动筛组成3。

液流从进液口切向进入后，由于离心力的作用，密度大的颗粒被甩向外壁，沿旋流器内壁螺旋下行流向底流口，密度小的液体则反向螺旋上行经涡流导管流出溢流口，旋流器的名义尺寸越大，所除掉的固体颗粒越粗，所需要的工作压力越小，钻井液的处理量越大。不同直径的旋流器的分离固相颗粒的粒径是不同时。除砂器的固相颗粒分离粒径为44～74μm，因此300mm的旋流器可以满足设计要求。除泥器的固相颗粒分离粒径为8～44μm，因此100mm的旋流器可以满足设计要求。

除砂、除泥器的选择选用除砂器和除泥器时必须参考钻井泵的最大排量，以期达到匹配合理。无论是除砂器还是除泥器，都要保证能够全部处理钻井过程中的最大钻井液排量。除砂器、除泥器的钻井液处理量为：

Q除=Q泵*125%

结构参数锥筒锥角150-200，入口压力0.2-0.3MPa

直径mm：除砂器150-300，除泥器50-100,50是微型旋流器。

分离能力：除砂40-74μm；除泥15-40μm；微型8-10μm

注意事项1、经过振动筛处理的泥浆方可进入除砂器；

2、不可单独使用除泥器；

3、使用加重泥浆时不准动用除砂、除泥器；

4、在进口压力不达标时，应经常调节底流口大小；

5、使用前做好检查，连接可靠、密封、加注润滑油脂；

6、使用完后要及时清洁干净砂泵、旋流器及管线，冬季防冻。

维护保养和使用1、检查保养：砂泵固定可靠；油量符合要求，无明显变质；盘根松紧合适，密封可靠；连接盘牢固，缓冲胶皮完好无损；皮带轮对正，皮带松紧合适；除砂、除泥器固定可靠，管线连接密封，畅通，压力表、阀口完好正常。

2、启动：打开进液管线阀门和压力表阀门；两次挂合气开关，使砂泵运转；管线不刺不漏，压力正常，旋流器进入正常工作状态。

3、技术要求：见使用注意事项；除砂器工作压力0.2-0.3MPa，排砂形状以伞形雾状喷出为正常；砂泵不能倒转

离心分离机工作原理离心机3是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开，或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开（例如从牛奶中分离出奶油）；它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。

离心机的选择离心机的选择4受到要分离固相颗粒的粒径大小、离心机的转鼓直径、最高转速及分离因数的影响，（锥筒转速1500-3000r/min，内输送器叶片20-40r/min）钻井现场常用的是以固液密度差作为分离基础的沉降离心机，主要用来清除钻井液中2-lOμm的固相物质，是最后一级钻井液固控设备。

使用与维护离心机的检查维护保养和使用

1、检查保养：每班注一次润滑脂（6个点），保养旋转部位，差速器注油；每周检查一次差速器油位，并清除磁塞上的铁屑；检查机体紧固情况并紧固；检查管线连接及固定情况；检查传动皮带的松紧程度，不允许在没有护罩的情况下启动电机；填写保养及运转记录。较长时间不用时应盖上帆布遮风挡雨。

2、启动：先开后驱动电机，10秒钟后再开主驱动电机；主驱动电机运转3分钟后，打开进液管线阀门；然后开砂泵，两次挂合气开关，使砂泵运转，调节好钻井液的输入量。

3、停车：先关闭进液阀停砂泵；打开清水阀用水冲洗滚筒，直到流出清水为止；先停主驱动电机，10分钟后停后驱动电机；每次使用后，打开滚筒盖清洁机架内部，清洁固相排出口时，手指不能深入孔内。

除气器除气器的工作原理除气器用来清除气侵钻井液中的气体3，保证钻井液性能相对稳定，保证旋流器能正常工作。除气器分为两大类：常压式和真空式。常压式除气器利用离心机抽吸气侵泥浆，借助离心力使泥浆在其喷射罐内喷射、撞击内壁，使气体释放出去。真空除气器利用真空泵的抽吸作用，在真空罐内形成负压，钻井液在大气压的作用下，通过吸入管进入空心轴，再由空心轴四周的伞片总成，呈喷射状甩向罐壁，在碰撞、真空及气泡分离器的作用，浸入钻井液中的气泡破碎，气体逸出，通过真空泵抽出并排往安全地带。

型号及主要参数型号: ZCQ1/4

处理能力： 4 m/min

真空度： 0.3～0.34KPa

传动比： 1.67

真空泵功率： 3kw

主电机功率： 15kw

转速： 876r/min

外形尺寸： 1640m×800m×1250m

重量： 1900kg

操作规程1、整机吊起安装，将吸入管的法兰与真空罐底部的法兰连接，两法兰连接时，应在其中间加入橡胶垫圈，防止漏气。

2、启动前，将排液管及吸入管的末端同时进入泥浆中，否则将无法工作。

3、启动前，先将真空泵上的进水软管与自来水接通，3～5min左右待真空泵中的水灌满后，再行启动。与此同时，打开气水分离器上的丝堵，给气水分离器中充水，待水从溢流口溢出时停止，并旋上丝堵。

4、启动时，使电机的旋转方向和真空泵及主电机皮带护罩上标注的旋向一致，禁止电机反向运转。

5、真空控制阀上的调节螺丝，出厂时已调好，不要随意拧动。确需调整，如真空度过低，将螺栓逆时针方向旋转，反之，则顺时针旋转。

6、工作环境温度高于30℃时，随时查看真空表，当真空度小于0.3 KPa时，应保持真空泵内水温不超过45℃。

维护保养规程1、每周用清水冲洗一次除气器真空罐顶盖上的气体收集室和泡沫分离室，以免杂物堵塞气体通道。

2、使用完毕后，应冲洗真空罐内的转子及吸入管。切断电源，卸下视孔堵板（方法兰堵板），检查零部件有无损坏，并清除罐内异物，用高压水冲洗罐壁及转子。

3、每次使用后均应进行上述清洗工作，保证再次正常使用。

4、冬季使用后，要及时放掉气水分离器及泵内的积水，防止冻裂。

5、每隔一月，用油枪给主轴轴承充钠基润滑脂，充入量为200ml。

搅拌器工作原理使液体、气体介质强迫对流并均匀混合的器件3。 搅拌器的类型、尺寸及转速，对搅拌功率在总体流动和湍流脉动之间的分配都有影响。

型号及主要参数

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注：搅拌器叶轮总成长度可根据罐的深度确定。

使用与保养（1）电动机的转向必须与护罩上的箭头一致。

（2）减速器采用N32号机械油，按油标加注，当现场使用不能满足时，也可使用其它粘度适当的润滑油（120号工业齿轮油）。

（3）首次使用时，当运转60h后，更换机油。在以后的使用中应定期检查油的质量，对于混入杂质或老化变质的油必须随时更换，对于长期连续工作的减速器须每2～3个月换一次油，对于每天工作时间不超过8h的减速器，须每4～6个月换一次油。

（4）电动机应定期检查和清扫，外壳不得堆积灰尘。

（5）搅拌器应半年检修一次。