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蓬莱19―3平台模块钻机井口返回泥浆处理系统设计

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  摘 要:海洋模块钻机井口返回泥浆处理系统是对从井底返回到喇叭口出来的钻井泥浆、钻井污水、钻井岩屑和污油等混合物进行二次净化利用及固相处理的一套工艺设备。文章对蓬莱19-3 WHPV平台模块钻机采用的泥浆处理系统进行了详细的介绍,并对设计过程中出现的问题进行了论证分析,给出了解决方案,对今后海洋模块钻机井口返回泥浆处理方案提供了参考。
中国论文网 /8/view-11879025.htm
  关键词:模块钻机;泥浆处理系统;净化利用;固相处理
  中图分类号:TE952 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2018)08-0168-02
  蓬莱19-3油田位于渤海海域的中南部,东经120°01′~120°08′,北纬38°17′~38°27′,西北距塘沽约216km,东南距蓬莱市约80km。油田范围内平均水深27~33m。新建WHPV平台共有40个井槽(其中22口单筒双井),井槽间距为2.25m×1.9 m,采用一台HZJ50/3150海洋模块钻机完成前期钻井作业及后期修井作业。
  为了清洗井底已破碎的岩石以及保持连续钻进,模块钻机配备了泥浆处理系统。针对不同钻井需求,蓬莱19-3平台设计了2套泥浆处理设备,分别为油基泥浆处理系统和水基泥浆处理系统。
  1 油基泥浆处理系统与水基泥浆处理系统工作原理及区别
  蓬莱19-3平台模块钻机在钻井工作时,井底泥浆通过钻柱环形空间进入喇叭口返回至井口泥浆返回槽,经过管线流入分流盒,分三路进入振动筛处理,分离出来的液相泥浆经过除砂除泥器和离心机再次净化,以保持钻进连续性。处理油基泥浆时,振动筛分离出来的固相通过螺旋输送器进入组块甲板上含油岩屑收集罐,收集满后运回陆地处理;处理水基泥浆时,固相排至V型岩屑槽,进入组块开排系统排海处理。水基泥浆处理系统工作原理,如图1所示,油基泥浆处理系统工作原理,如图2所示。
  由上可知,油基泥浆处理系统相较于水基泥浆处理系统,增加了螺旋输送器及岩屑回收罐等设备。随着环保要求越来越高,对钻井现场岩屑处理有了更高要求,油基泥浆虽然有利于井壁稳定,对油气层损害小,但达不到排放标准,需要收集后运回陆地处理。
  2 系统组成及特点
  由于油基泥浆处理系统与水基泥浆处理系统基本类似,仅固相处理方式不同,故本文只介绍油基泥浆处理系统组成及特点。
  蓬莱19-3平台模块钻机油基泥浆处理系统主要由井口泥浆返回槽、振动筛、除砂除泥器、离心机、螺旋输送器、甩干机、岩屑收集罐组成。它的特点为:
  (1)井口泥浆返回槽截面采用U型设计,纵向采用V型设计,且增加助吹管线,提高泥浆流动性,利于泥浆循环。(2)振动筛采用3层筛布过滤,张紧式筛布安装,加大泥浆过滤面积,提高过滤效率。(3)除砂器与除泥器组合安装,旋流器内设有自动防砂堵装置和底流口调节装置,能快速清除钻井液中的有害固相,改善钻井液性能。(4)离心机选用高速变频离心机,带自动停机保护系统。(5)螺旋输送器选用LS新型螺旋输送,结构紧凑,工作可靠。(6)甩干机作为油基泥浆处理的核心设备,接收来自振动筛通过螺旋输送器传输的岩屑,利用高速旋转离心力达到干燥岩屑的目的,处理效果钻屑的含油率低于5%。
  3 系统主要设备技术参数
  3.1 振动筛
  过滤精度:45~2000μm
  额定功率:2.79kw
  3.2 离心机
  滚筒额定转速:3000rpm
  分离因素:2660Fr
  处理能力:40m3/h
  3.3 螺旋输送器
  输送器长度:11m
  额定功率:15kW
  输送能力:35m3/h
  3.4 甩干机
  处理量:30t/h
  晒网开孔直径:0.2~0.5mm
  最大转速:900rpm
  主电机功率:22kW
  4 系统布置设计
  蓬莱19-3平台模块钻机由DSM模块(钻井支持模块)和DES模块(钻井设备模块)组成,泥浆处理系统设备布置在DES模块上。目前国产模块钻机上的泥浆在进入循环池和离心机之前,基本都是靠重力自流进入各处理设备,故井口泥浆返回槽布置在钻台面下层甲板,收集从喇叭口返出的井底泥浆,通过槽底管线进入振动筛甲板层悬挂布置的分流盒,并使分流盒出液口高于振动筛进液口,以便泥浆顺利流入振动筛进行一级净化处理。具体布置如图3所示。
  振动筛处理过的净化泥浆经循环泵进入处理罐及除砂除泥器或离心机,进行二次净化处理,水基泥浆固相直接进振动筛排出口下方岩屑槽,油基泥浆固相进螺旋输送器,输送到组块甲板上的含油岩屑收集罐,运回陆地处理。
  上文提到,油基泥浆处理需要用到螺旋输送器,从振动筛分离出来的固相不再进入V型岩屑槽并入开排系统排海,而是通过导流板,搭在振动筛中层�Y布层和螺旋输送器槽体上方,这种布置方式需要在设备选型的时候,提前考虑输送器高度,蓬莱19-3项目输送器设备较高,在布置导流板的时候,振动筛一侧需要搭在第二层筛布框架处。
  5 结语
  由于油基泥浆抗高温、抗盐钙侵蚀,有利于井壁稳定、润滑性好、对油气层损害小,故油基泥浆处理系统设备越来越多的应用在各类钻井平台上,对于保证钻井连续性起到了重要的作用,直接影响钻井效率和经济成本。因此油基泥浆处理系统的设计需要充分考虑各方面的因素,参照设计规范及厂家设备资料等文件。文章对蓬莱19-3平台模块钻机模块钻机泥浆处理系统设计的做法和需要注意的要点进行分析,对以后的设计具有借鉴作用。
  参考文献
  [1]孙静文,许毓,刘晓辉,等.油基钻屑处理及资源回收技术进展[J].石油石化节能,2016,6(1):30-33.
  [2]莫辛.岩屑回收系统在模块钻机上的应用[J].装备制造技术,2016,(3):247-248.
  [3]王长军.LF13-2平台模块钻机液压滑移系统设计[J].石油和化工设备,2011,14(3):21-23.
  [4]海洋石油工程设计指南.海上油气田机械设备设计[M].北京:石油工业出版社,2009.

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