钻井岩屑处理技术与设备

钻井岩屑处理技术与设备主讲人：聂军钻井工程技术研究院机械所二00八年五月“技术求创新，交流谋发展”专家讲坛钻井岩屑处理技术与设备简介岩屑传输设备岩屑焚烧及干馏技术岩屑浆化与回注技术岩屑离心干燥技术LYC-900岩屑处理机中原钻井院简介中原钻井院本次讲座的内容来源于2003年验收的局科研项目“岩屑处理装置”。在项目的进行中，查阅并翻译了大量的国外相关技术资料。项目完成后，一直跟踪其发展方向。这些技术在国内来讲，仍然属于比较先进的。简介中原钻井院岩屑处理技术用于处理振动筛、除砂器、除泥器等钻井液固控设备分离出的岩屑。1、含浆岩屑的直接排放，会造成严重的环境污染。2、含浆岩屑的排放，造成钻井液的浪费，增加钻井成本。3、钻井技术发展的需要。岩屑传输设备中原钻井院常用的岩屑传输设备有两种：1、螺旋输送机2、真空传输设备岩屑传输设备中原钻井院1、螺旋输送机优点：结构简单、价格低廉。缺点：只能直线传输，倾斜角度不能过大。电机减速机螺旋U形槽支座出料口进料口岩屑传输设备中原钻井院螺旋输送机工作演示岩屑传输设备中原钻井院2、真空传输设备真空泵组传输管线真空罐优点：使用灵活，不受空间限制。缺点：结构复杂，价格昂贵。岩屑传输设备中原钻井院MI-SWACO真空传输设备岩屑传输设备中原钻井院KMCOiltools真空传输设备岩屑焚烧及干馏技术中原钻井院1、岩屑焚烧技术岩屑焚烧技术是将岩屑送入专门的焚烧炉中，使岩屑中的有机成分充分燃烧，实现去除有害成分，达标排放的目的。回转窑式焚烧炉岩屑焚烧及干馏技术中原钻井院1、岩屑焚烧技术岩屑焚烧及干馏技术中原钻井院1、岩屑焚烧技术岩屑焚烧及干馏技术中原钻井院2、岩屑干馏技术ThermalPhaseSeparation（TPS）TPS技术并非采用焚烧方式，它的工作过程基于间接加热原理，可分为两步：第一步，被污染的原材料送入一个密封室，这个坚固的密封室可以减少灰尘从旋转的干燥炉中排出。原材料被间接加热到基液的沸点，碳水化合物从岩屑中挥发出来。为确保安全，密封室中的氧气应保持在5%以下。第二步，挥发后的蒸汽被提取、冷却、浓缩。处理后的固相被包裹、测试后用于现场的填充料。基液被回收、测试后准备再利用。TPS技术可除去物料中99%的碳水化合物，回收液中的固相含量低于2%。岩屑焚烧及干馏技术中原钻井院2、岩屑干馏技术ThermalPhaseSeparation（TPS）岩屑焚烧及干馏技术中原钻井院2、岩屑干馏技术ThermalPhaseSeparation（TPS）TPS技术可用于处理以下物料：钻井泥浆岩屑被污染的土壤淤泥大罐底部沉淀岩屑浆化与回注技术中原钻井院CuttingsSlurrificationandRe-Injection首先，混有泥浆的岩屑从振动筛、旋流器或离心机被送入浆化系统，一种特殊的离心式研磨泵使岩屑破碎并循环作用，使混合物形成一种粗糙的泥浆。然后，泥浆被泵入剪切研磨泵，循环研磨后，形成粒度很小的泥浆。之后，泥浆进入振动筛筛选，确保合适粒度的泥浆保留下来。被筛出的固相再次进行研磨，筛过的泥浆由储液罐收集，储液罐可确保回注前泥浆性能的稳定。最后，泥浆通过回注泵、压裂泵或水泥泵注入井底。中原钻井院岩屑浆化与回注技术中原钻井院岩屑浆化与回注技术浆化系统储液罐中原钻井院岩屑浆化与回注技术•目标地层的安全和环境评价•泥浆特性：粒度、粘度、比重•泥浆液量与回注地层接收能力•下套管工程•井口因回注所需的修正•高压回注泵的选择岩屑回注应考虑：回注操作包括：•回注至现有的生产井•钻井和回注同时进行•回注至专门处理岩屑的井中原钻井院岩屑离心干燥技术中原钻井院岩屑离心干燥技术Mi-swacoVerti-G岩屑干燥机技术参数分离因数：230转鼓转速：666rpm最大处理能力：45t/h电机功率：55kW性能指标对于水基泥浆，处理后的岩屑含液量小于6.9%。对于油基泥浆，处理后的岩屑含液量小于9.4%。中原钻井院岩屑离心干燥技术Mi-swacoVerti-G岩屑干燥机布置图中原钻井院岩屑离心干燥技术中原钻井院岩屑离心干燥技术TEMAConturbex卧式岩屑干燥机中原钻井院岩屑离心干燥技术中原钻井院岩屑离心干燥技术岩屑离心干燥技术具有运行费用低、操作简便等优点，但要实现岩屑的达标排放，仍需要进一步的研究。中原钻井院LYC-900岩屑处理机中原钻井院LYC-900岩屑处理机进料口防护罩转鼓叶片排液口基座传动系统电机排渣口液力偶合器LYC-900岩屑处理机结构示意图中原钻井院LYC-900岩屑处理机转鼓叶片组件传动轴调节螺栓固定螺栓LYC-900岩屑处理机间隙调节机构中原钻井院LYC-900岩屑处理机分离因数处理量转鼓直径转鼓转速电机功率处理后含液量45t/h230900mm37kW666rpm12.2%中原钻井院LYC-900岩屑处理机中原钻井院LYC-900岩屑处理机检验岩屑处理机自身的机械性能以及在室内条件下进行固液分离的性能，并对测试过程中出现的各种问题进行整改。试验目的：试验流程：取岩屑处理取样烘干称重称重温度：60℃保温：6~8小时计算含液量室内试验中原钻井院LYC-900岩屑处理机室内试验中原钻井院LYC-900岩屑处理机室内试验中原钻井院LYC-900岩屑处理机现场试验井号：前11井井别：预探井设计井深：4500米施工井队：50103队试验层位：沙二~沙三钻井液比重：1.38~1.40钻井液粘度：61~96s滤网目数：100目中原钻井院LYC-900岩屑处理机1#循环罐储液罐岩屑处理机输液泵振动筛岩屑输送槽中原钻井院LYC-900岩屑处理机振动筛分离出的岩屑岩屑沿输送槽流入岩屑处理机中原钻井院LYC-900岩屑处理机钻井液从排液口排出干燥后的岩屑从排渣口排出中原钻井院LYC-900岩屑处理机现场试验全景图处理后的岩屑中原钻井院LYC-900岩屑处理机处理后岩屑的平均含液量为20%左右，并且分离出的钻井液粘度都在100s以上，符合现场对钻井液的回收要求。现场试验表明：岩屑后处理装置整体结构设计合理。在长时间连续运转情况下，设备运行平稳，未发生任何机械故障。筛网完好无损。现场试验中原钻井院LYC-900岩屑处理机创新点下部卸料结构，提高排渣能力，避免筛网堵塞。叶片组件用于减缓岩屑速度，延长分离时间。间隙调节机构，为国内外首创。应用液力偶合器，降低电机功率。同步带传动结构，实现转鼓与叶片组件之间的差速。中原钻井院LYC-900岩屑处理机效益分析属环保型设备，可减少废弃物排放量，减轻环境污染。可回收岩屑中的大部分钻井液，降低成本。减少泥浆池面积，甚至省去泥浆池。中原钻井院LYC-900岩屑处理机结论与认识采用下部卸料、叶片组件、间隙调节机构等多项新结构、新技术，为国内首创，填补了国内岩屑处理技术研究领域的一项空白。可有效处理固控设备分离出的岩屑，回收有用钻井液，减少岩屑排放对环境的污染，降低钻井成本。进一步优化系统结构，降低处理后岩屑的含液量，使岩屑处理机的性能指标向国际领先水平看齐。研制配套设备，以利于现场应用。中原钻井院螺杆泵螺旋输送机岩屑处理机离心机输液泵螺旋输送机螺旋输送机LYC-900岩屑处理机岩屑处理系统