钻井岩屑处理技术与设备

1、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,zyzjy,中 原 钻 井 院,简介,zyzjy,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,zyzjy,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

2、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,zyzjy,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,zyzjy,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,zyzjy,中 原 钻 井 院,螺旋输送机工作演示,岩屑传输设备,zyzjy,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

3、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,zyzjy,中 原 钻 井 院,MI-SWACO真空传输设备,岩屑传输设备,zyzjy,中 原 钻 井 院,KMC Oiltools真空传输设备,岩屑焚烧及干馏技术,zyzjy,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,zyzjy,中 原 钻 井 院,1、岩屑焚烧技术,岩屑焚烧及干馏技术,zyzjy,中 原 钻 井 院,1、岩屑焚烧技术,岩屑焚烧及干馏技术,zyzjy,中 原 钻 井 院,2、岩

4、屑干馏技术 Thermal Phase Separation （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,zyzjy,中 原 钻 井 院,2、岩屑干馏技术 Th

5、ermal Phase Separation （TPS ）,岩屑焚烧及干馏技术,zyzjy,中 原 钻 井 院,2、岩屑干馏技术 Thermal Phase Separation （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,zyzjy,中 原 钻 井 院,Cuttings Slurrification and Re-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

6、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。,zyzjy,中 原 钻 井 院,岩屑浆化与回注技术,zyzjy,中 原 钻 井 院,岩屑浆化与回注技术,浆化系统,储液罐,zyzjy,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,

7、zyzjy,中 原 钻 井 院,岩屑离心干燥技术,zyzjy,中 原 钻 井 院,岩屑离心干燥技术,Mi-swaco Verti-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%。,zyzjy,中 原 钻 井 院,岩屑离心干燥技术,Mi-swaco Verti-G岩屑干燥机布置图,zyzjy,中 原 钻 井 院,岩屑离心干燥技术,zyzjy,中 原 钻 井 院,岩屑离心干燥技术,TEMA Conturbex 卧式岩屑干燥机,

8、zyzjy,中 原 钻 井 院,岩屑离心干燥技术,zyzjy,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。,zyzjy,中 原 钻 井 院,LYC-900岩屑处理机,zyzjy,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,zyzjy,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,zyzjy,中 原 钻 井 院,LY

9、C-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/h,230,900mm,37kW,666rpm,12.2%,zyzjy,中 原 钻 井 院,LYC-900岩屑处理机,zyzjy,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：68小时,计算含液量,室内试验,zyzjy,中 原 钻 井 院,LYC-900岩屑处理机,室内试验,zyzjy,中 原

10、钻 井 院,LYC-900岩屑处理机,室内试验,zyzjy,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：1.381.40 钻井液粘度：6196s 滤网目数：100目,zyzjy,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,zyzjy,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,zyzjy,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

11、从排渣口排出,zyzjy,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,zyzjy,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,zyzjy,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。,zyzjy,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。,zyzjy,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