海洋工程中的钻井系统

1、现对海洋工程中的钻井系统做一下盘点。（注：船体的一些系统原理和普通船舶相差不大，故不做过多阐述）1， 泥浆系统，作为钻井中的重要流体。它的主要作用有以下几点：        a 在钻井过程中带走切下来的岩屑。b，防止在钻井过程中外部的油，气，和水进入井中。c，冷却钻头和钻杆 d，防止井口塌陷。要达到上述要求这就要求泥浆在属性上达到黏度，比重，强度，失水性满足钻井。通常我们在泥浆中加入一些特殊的成分，比如重晶石，陶土等增加它的比重，用机械分离的方法除去一些比较重的成分。加入各种化学成分调节泥浆的属性，以使得泥浆在各个地层的钻井中发挥它的

2、作用。那么泥浆是如何工作的呢？ 首先，不得不提到的是高压泥浆泵，这是整个泥浆系统的心脏，不用说，泥浆泵是往复式活塞泵。并且通常是高速高压多作用式（如不了解容积式泵的，请参考船舶辅机），它的主要结构是，吸入缓冲器，活塞，工作缸，马达，冷却器，排除缓冲器。相应地，要保证它的正常工作，冷却水，滑油等是不可或缺的。  泥浆泵从泥坑中吸入泥浆，排出的高压泥浆通过高压管系到达钻井甲板上的立管，再通过软管进入顶驱 ，钻杆 ，钻头，岩层，回流到环形空间，分流器，振动筛，处理舱，回到泥坑。 为了保证泥浆泵，良好的吸入性能，通常在泥浆泵之前会安装一个增压泵，英文charge pump ，增压泵

3、的作用不仅仅是为泥浆泵服务，通常它还会连接到注井（不知道如何说成中文，英文是casing filling），水泥单元等。chager pump 是一个离心泵，不用多说了。 通常来讲，泥浆，只是我们通俗的讲法，在石油钻井中，叫做钻井液，有各种化学成分组成。比较昂贵，一般有两种性质：油基，水基。适用于不同地质层的深井钻探。 (oil based mud , water based mud) ,分别储存在不同的泥坑中（mud pit） 泥浆系统是一个闭式的循环系统。在上面已经大致介绍了它的循环路线。 泥浆进入钻头的过程比较简单，不做介绍了。重点介绍返回泥浆的处理系统。从海底返回的泥浆在隔水套管（ri

4、ser）和钻杆(drill pipe  or string)组成的环形空间中上升,到达分流器(diverter)中， 分流器可以看成一个简单的环形防喷器，当压力相对较低的浅层油气沿泥浆通道经过分流器时，分流器通过两条通径达18”的管，把含气泥浆排放到平台两侧舷外，避免倾覆。从分流器出来的泥浆，其物理和化学成分已经变化，从海底带上来的可能是一些沙子，粘土，油，水，可燃气体等。在进入重新循环之前，必需要处理。泥浆通过连接在分流器和流量分配器（flow divider）之间的倾斜管道，流入流量分配器。流量分配器的作用是使进入到每个震动筛的泥浆流量均匀.其结构比较简单。类似铁盒子，

5、一个进口，旁通，多个出口连接到每个震动筛，里面由不同形状的钢结构组成通道使得泥浆分配的合理。 泥浆进入到震动筛之后，在这里，大的泥块在震动的作用下，被分离出来。这就除去泥浆中的一些比较大的cuttings 。震动筛的结构(下面的图片有点不相符) 通常来讲，震动筛由主体结构，筛网，弹簧，电机等组成，筛网由2到4层不等。泥浆从震动筛中部两侧的方形出口流出。上面讲到cuttings的如何被分离出来的，这只是其中最初步的一个步骤。那么分离出来的cuttings如何处理，经过初处理的泥浆如何进一步处理呢？很显然，通过各个震动筛，cuttings在筛网面上抖落下来，被收集到一个设备里面，它叫做CCB ,全

6、名cleancut cuttings blower. cuttings are conveyed using positive air pressure to an ISO-pump located elsewhere on the platform.这是其中的一个方案，在一些平台的设计中，可能会通过一个横向的螺纹传输器screw conveyor.把抖落的cuttings收集运输到一个集中的舱里面，等日后处理。当然，考虑到钻井的安全，会有一个应急的overboard会被布置。（具体形式以后再说）。 再谈泥浆，从shaker 出来的泥浆会收集到方形出口下面的一个横截面方型的通道中 英文叫 mu

7、d gutter  or mud trough 。这个通道把所有的shaker的出口都连接起来。液体的泥浆在里面流动，它会流经一组叫做mud treat tank的舱，泥浆处理舱。容积按照钻井设计的要求，一般在10立方米左右大小。各处理舱是局部相通的，这样讲有点不好理解，就是各个舱之间有溢流口和隔离阀。 各个舱按泥浆流经的顺序依次叫 sand trap tank , degasser tank , disilter tank , return tank  or centrifugal tank . 以上所说的舱，不一定每个平台上都有，一般会按照船东的要求

8、来布置，有时可能会少前面的一个，也可能会少后面的一个。sand trap tank 顾名思义desand 除砂，在重力的作用下比重大的沙子被沉积下来，degass tank 除气舱，泥浆里面含有油气，在这里通过安装在tank 上面的degasser 把油气分离出来，油气排放到安全区域。degasser 类似一个泵，只不过，在它前面的吸口处，有类似滤器一般的很多小孔。包含油气的泥浆泡通过它自然会破裂了，出口的泥浆流到desilter tankdesilter tank 精虑舱， 这里面的泥浆，被一个叫做desilter pump 的离心泵， 泵送到 desilter 。desilter的结构很简单, 大家都知道旋风除尘器 由切线方向进入的高速泥浆在里面做离心运动。，由于比重的不同，泥浆从中间上边的出口流出，比重大的东东从下边流出。desilter 不是一个，一般是一组，叫做desilter assembly 有共同的进口和出口。它有时会之间座在其中的一个或者几个震