钻井液循环罐循环净化系统简介
石油钻井中交流变频电动机及其控制系统的应用
石油钻井中交流变频电动机及其控制系统的应用摘要：随着中国对石油能源需求的增加，石油开采的环境变得越来越复杂，增加了石油开采的难度。
在石油开采过程中，交流变频电机的应用可以使石油开采更加简单高效，因此有必要加强对交流变频电机的分析。
关键词：石油钻机；交流变频电机；控制设备；被广泛应用于现代工业的交流变频电机，拥有无法被替代的优势，以该电机为研究对象，以石油钻机为切入点，围绕电机和控制系统的应用，展开了系统而深入的分析，内容涉及交流变频电机驱动的优点分析，交流变频电机控制系统分析等方面，望能够给有关人员以启发，使交流变频电机所具有的积极作用在钻井作业中得到充分发挥。
一、交流变频电动机交流变频电动机是一种特殊的变频电动机，交流变频电动机在具体应用中与一般变频电动机相比具有以下特点：（1）在设计中所使用的绝缘材料采用的为抵抗变频器谐波突破的特殊材料，提高交变频电动机的性能。
（2）结构设计和电磁设计与一般变频电机相比较特殊。
在石油钻井中应用交流变频电动机与直流钻机和机械钻机相比，在钻井过程中，对交流变频调速技术进行合理应用，可以很好的适应石油钻井在工艺上的具体要求，并且使钻机的机械结构得到了进简化，减少了对钻井机械的保养，使设备的可靠性和安全性得到进一步提高。
此外，交流变频电动机还具有质量轻、体积小、故障少等诸多优点，因此在石油钻井中需要加强对其的应用，提高石油钻井的工作效率。
二、交流变频电动机及其控制系统的应用1.交流变频石油钻机。
（1）石油钻机钻进原理。
石油钻机用于石油或天然气资源的钻采过程，运行过程中钻机带动钻具击碎岩石向下钻进，辅助完成地下资源的开采。
现阶段，国内外石油开采中常用的钻井方式为旋转钻井，即将钻头旋转击碎岩石，形成钻井结构。
然后利用钻杆将钻头探入到钻井底部，通过转盘或驱动装置带动钻头及钻杆旋转，钻井泵向井内输送钻井液，并将井底碎石带回到地面，再利用吊车等大型设备完成钻具安置。
（2）交流变频石油钻机。
钻井队钻井设备配套标准 第1部分：2000m钻机
台
2
3
机械传动装置
套
1
4
MCC 系统
5
井场标准化防爆电路
套
1
套
1
气源及气源净化装置 1.0 MPa，排量 5.5 m3/min 压缩机，
6
套
1
储气瓶容量不小于 5 m3。
7
油、气、水管线
套
1
8
应急动力装置
不小于 37 kW
套
1
9
节能发电机组
不小于 300 kW
台
1
10
营地发电机组带房
单台功率不小于 300 kW
台
3 水龙头 4 转盘 5 绞车 6 井架
最大静负荷 1600 kN，最高工作压力 35 MPa，中心管内径 75 mm。 台
最大静负荷 1350 kN，开口直径 171/2 in； 最大静负荷 3150 kN，
台
开口直径 201/2 in；最大静负荷 4500 kN，开口直径 271/2 in。
额定输入功率 450 kW，最大快绳拉力 210 kN。钢丝绳直径 29 mm。 台
附件名称
气动绞车 液气大钳 液压猫头 液压绞车
套管钳 综合液压站
B 型大钳 吊环
司钻偏房 千斤顶 千斤顶
钻头盒及钻头盒座 小鼠洞卡钳
移动式干油站
100 kN
套
套
套
套
套
组
表6 钻台辅助设备
主要技术参数 50 kN
100 kN/160 kN 不小于 30 kN
DH－150 500 kN 300 kN
单位
最大静载荷 1600 kN （5×4 绳系 无立根）。
套
钻井完井流程 及所需设备材料
三、钻井过程中所需设备Байду номын сангаас料简介
其他
还包括硫化氢监测仪，可燃气体检测报警器等
三、钻井过程中所需设备材料简介
7）其他辅助设备材料 在国外、国内新的钻机配备标准一般要求井队配备叉车、 吊车、 值班车等、重点探井钻到重点地层要配备消防 车、救护车等，有些井还要求配备实时传输设备等。
三、钻井过程中所需设备材料简介
一、流程简介
4、安装井架，主要用于塔型井架，目前基本不用。 5、搬家是把钻井设备及井队人员的生活设施搬迁到新井场。 6、安装设备是将搬家拆开的设备、工具等在新井场重新组 装起来，形成完整的钻井设备系统。 7、导管钻进，是为下入导管而进行的钻井施工，国外一般 用气锤砸击导管，而不用钻头。 8、一开钻井，在导管内进行钻进，达到设计井深下入表层 套管固井的过程，是一开钻井标志着一口井正式开钻。
井控系统包括四个主要部分：
以液压防喷器组为主体的钻井井口；
防喷器的液压控制系统；
节流压井管汇； 钻具内防喷工具；
三、钻井过程中所需设备材料简介
三、钻井过程中所需设备材料简介
以液压防喷器 组为主体的钻井 井口，包括环行 防喷器和闸板防 喷器、套管头等；
三、钻井过程中所需设备材料简介
控制系统是 开关防喷器和 液动放喷阀的 装置。主要由 远程控制台、 司钻控制台、 联接管汇等组 成。
三、钻井过程中所需设备材料简介
除砂器、除泥器：
除砂器、除泥器是用 来清除振动筛清除不 掉的较细固体颗粒。 除砂器是用来分离 60 ～ 100 μm的粗泥和 砂粒；除泥器分离 10～30 μm的粘土微粒 和细泥粉砂。
三、钻井过程中所需设备材料简介
4.3-钻井液循环系统解析
当钻井液中侵入气体后，钻井液的性 能随之转变，也影响砂泵，钻井泵的正 常吸入和工作。因此钻井液中的气体也 被列入去除之列，去除钻井液中气体的 除气器也属于固控设备。
应当指出，固控系统通常不仅仅 指上述的各种固控设备，而是包括从泥 浆返出井口开头到进入钻井泵吸入口的 整个地面流程。这段流程中包括了前述 的机械固控设备、除气器、泥浆搅拌器、 泥浆池、泥浆配置设备等。但整个系统 中的关键设备是各种固控设备，即振动 筛、除砂器、除泥器、泥浆清洁器、离 心机及除气器。其它的则属于帮助设备。
4.3钻井液净化设备 4.3.1 概述：
1.钻井液的固相掌握 现代钻机中都要用循环流体： 液体〔多数〕 ；气体；泡沫剂 冲洗井底，冲刷地层，利于钻进。 2〕、带出岩屑，悬浮岩屑。 3〕、冷却和润滑钻头、钻具。 4〕、平衡地层压力，防止井漏、井喷。 5〕、形成泥饼，爱护井壁，防止井壁坍塌。 6〕、向井下动力钻具传递动力。 7〕、地质录井。
由于泥浆中固相颗粒以高速撞击 旋流器内壁，并沿内壁快速旋转下 落，往往导致旋流器内壁很快磨损、 破坏。
水力旋流器由于构造简洁，广泛 用于液固、液液及液气分别之中。
泥浆清洁器
随着钻井深度的不同，对泥浆性能的要求也不同。 对于一般深度的井，多使用非加重水基泥浆。处 理这类泥浆的固控设备是：振动筛→除砂器→除 泥器→离心机。目的是尽可能除去泥浆中的固相
例如某方形孔筛网每英寸有12孔，则称做12目筛
网，用API标准表示为12×12，或写为APIl2(1524， 51.8)。括号内的1524表示筛孔开孔尺寸(μm)， 51.8表示筛孔面积所占的百分比。
对于矩形孔筛网，一般也以单位长度(英寸)上的 孔数表示，如80×40、70×30表示1英寸长度的筛 网上，一边有80、70孔，另一边为40、30孔。
大庆油田模块钻机钻井液循环系统改进与应用
技术应用/TechnologyApplication大庆油田目前模块钻机常用的循环系统包括钻井泵、钻井液池、钻井液槽（罐）、地面管汇、钻井液净化设备和钻井液调配设备等装置。
井筒内返出的钻井液依次经过1#和2#循环罐，再由钻井泵泵入井内。
从以往现场施工经验看，每钻1口井循环罐内的沉砂都需要工人下入泥浆罐内用铁锹把泥砂从排砂口铲出。
这种方式工人劳动强度大，工作条件差，效率低，已限制了钻井技术的发展。
为满足环保要求，对循环罐进行改装，将立式砂泵换成卧式螺杆泵，再配合使用可拆卸的移动储集泥浆池，从而形成一套新的钻井液循环系统，在不影响钻井液性能条件下，节约了挖钻井液池成本，还减少了人工进行清砂排砂的劳动量，平均每口井能节约7~8t重晶石粉，具有较好的经济效益[1-2]。
1传统循环系统存在问题及解决方案1.1存在问题分析大庆油田模块钻机钻井工艺按不同开次分为两个阶段，一开钻导眼，采用老浆开钻与清水自然造浆工艺，井内返出的钻井液经过地面循环沟流入砂泵池，然后经过罐上振动筛进入循环系统；二开井段从表层底部至完钻井深，按需要用各种处理剂配置泥浆以满足施工要求，井内返出的钻井液经过地面振动筛（或直接经地面循环沟）流入砂泵池，然后经过罐上振动筛进入循环系统。
循环系统含有两个循环罐，其中1#循环罐安装一套振动筛，一个搅拌器，罐内有一个沉砂锥型罐，两个隔仓，留做沉砂用；2#循环罐布有一个除砂器，罐内有两个搅拌器，两个隔板，每一个隔板仓内都会有约20cm高的沉砂[3-4]。
这套传统循环系统存在以下几方面的问题：1）钻井液池是传统循环系统中必不可少的部分，且占地面积较大，会因为挖钻井液池增加一定成本，还会造成大量土地或者耕地污染，环保性差。
2）整个循环过程中，1#罐内的锥形罐及2#罐内的隔板底部会产生大量沉砂，均需要人工入罐进行清理，排入钻井液池。
增加人工劳动强度的同时，还存在一定的安全隐患。
3）传统循环系统中，泥浆罐上安装的电气电路也存在一定安全隐患，而且每次搬家的安装、架线和拆线工作量也比较大，还会造成部分电缆线损失。
钻井液循环处理系统优化分析
第28卷第24期2012年12月甘肃科技Gansu Science and TechnologyVol .28No .24Dec .2012钻井液循环处理系统优化分析颜晓军（江苏石油勘探局钻井处，江苏江都225261）摘要：随着钻井技术的发展，钻井液处理系统对钻井作业所起的积极作用越来越大，各种固控设备、各种类型的钻井液循环系统也应运而生。
可是无论形式如何变化，它的基本功能（即最大限度地清除钻井液中的有害固相和储存足够的钻井液）是不变的。
介绍了钻井液处理系统实际情况，并对钻井液处理系统进行了优化。
关键词：钻井液循环系统；优化；设计中图分类号：TE921.11钻井液循环罐的优化设计钻井液循环罐作为钻井液固控设备中的主要设备，是为了满足钻井过程不同的阶段和不同要求所进行必要的循环和储备，并为各级固控提供必要的循环条件。
其在满足钻井工程需要的情况下，尽量使罐的尺寸减到最小程度，这样便于设备的安装和运输，同时也减少了不必要的钻井液成本。
1.1外形尺寸钻井液循环罐的外形尺寸很大程度上取决于当地的运输条件。
公路限高是4.5m ，宽度不超过2.5m 为好。
这也就能确定油田所使用的钻井液循环罐的最大外形尺寸。
另外还应根据另一种成熟的技术，按照钻机底座和振动筛确定钻井液循环罐的高度，如图1所示。
图1按照钻机底座和振动筛确定钻井液循环罐的高度根据资料介绍，明槽斜度为4% 7%，暗管斜度为8% 12%时为最佳状态。
根据上述数据，以ZJ50/3150DZ 钻机为例，井口中心到罐边的距离是16m ，钻台跨度是10.31m ，这里假设L =16m （不同的钻机L 的尺寸是不一样的），同一坡度下，越远越低，取暗管斜度为12%，则图1中H 2=H 1+1000+D /21000mm 为预留的操作空间，H2=7617mm ，D 为320mm ，则：H 1=6457mm ，因此，［H 1－（H +800）］/L =12%H =3737mm由上述计算和运输车辆的条件，可以基本确定适合该井架的钻井液罐理论高度为3m 。
泥浆检测与应用之钻井液循环系统介绍
钻井液输送管道：连接钻井液泵、钻 井液罐和钻井液净化设备，实现钻井 液的循环流动
钻井液检测技术
检测项目
01
密度：测量钻井液的密度， 以确定其性能和稳定性
03
含砂量：测量钻井液中的砂 含量，以确定其对钻井设备 的磨损程度
05
酸碱度：测量钻井液的酸碱 度，以确定其对地层的腐蚀 程度
02
粘度：测量钻井液的粘度， 以确定其流动性和剪切应力
效率
携带岩屑：将岩屑 从井底携带至地面，
保持井眼清洁
平衡地层压力：防 止地层坍塌，确保
钻井安全
保护油气层：防止 油气层污染，保护
油气资源
提高钻井效率：降 低钻井成本，提高
钻井速度
钻井液循环系统的组成
钻井液泵：提供动力，将钻井液输 送到钻头
钻井液罐：储存钻井液，调节钻井 液的密度和粘度
钻井液净化设备：去除钻井液中的 杂质，保持钻井液的性能稳定
安全管理
01
定期检查：定期对钻井液循环系统进行检查，确保设备安全运行
02
操作规程：严格遵守操作规程，防止误操作造成安全事故
03
培训教育：加强员工培训教育，提高安全意识和操作技能
04
应急预案：制定应急预案，应对突发安全事故，确保人员安全
谢谢
液含砂量
04
钻井液PH计： 测量钻井液 PH值
05
钻井液电导率 计：测量钻井
液电导率
06
钻井液温度计： 测量钻井液温
度
07
钻井液流量计： 测量钻井液流
量
08
钻井液压力计： 测量钻井液压
力
09
钻井液含气量 计：测量钻井
液含气量
钻井液循环罐优化设计浅述
３ 兰 州 石 油 机 械 研 究 所 油 田设 备 开 发 部 ， 肃 兰 州 ７ ０ ５ ） ． 甘 ３ ０ ０
摘要 ： 完善的固控系统是科学钻井的重要标志之一． 文章简要阐连钻井液循环罐结构设计中的经验和做法， 期
维普资讯
鸳 螽 ｉ 纂： 姜
文 章 编 号 ：０ １３ ８ （０ ２ ０ —０ ４Ｏ １ ０ — ４ ２ ２ ０ ） ２０ ４ 一Ｚ
０ 石油 ｛ ｌ Ｎ ｌ ＦＬ Ｅ Ｌ １Ｄ 船 Ｅ矿 Ｔ
钻 井 液循Βιβλιοθήκη 环 罐优 化 设计 浅 述 何正 杰 何成 松。裴 志明 ， ，
ｂ 大通径 管在 系统 设计 中可 以直接 作 为系统 ）
工艺 的要 求所组 成 的一个 系统 。钻 井液循 环罐是 储 存、 置、 配 循环和 处理 钻井液 用 的 ， 因此 ， 环罐是 固 循
控 系统 中重要 的组成 部分 。笔 者长 期从事 固控 系统
流 程 的 主管线 ， 中 １ 作 为钻 井泵 上 水 管线 ， 其 根 １根 作为 砂泵 上水管 线 ， 据 钻井现 场工 作的要 求 ， 过 根 通 控 制 系统任 意 罐 内吸 入 管上 的 海 底 阀 门， 以 实现 可 泵对 任 意罐 内钻井 液 的吸入 ， 变 了以往 只能 吸取 改 单一 罐 泥浆 且 系统 管 线 密 的 弊端 ， 使得 系统 流 程 更 加 简单 明了 。如 果将 钻井 泵 吸人 口与 系统 钻 井泵上 水管 汇相联 接 ， 过控 制 钻井 泵吸入管 线 的 阀门 ， 通 钻 井泵 可 以吸取 任一 罐 内的 钻井 液 ｝ 砂泵 吸入 口与 将 系统 砂 泵 吸入管 汇 相 联 接 ， 过 控 制 砂泵 吸入 管线 通 的 阀 门 ， 以满 足 除砂 、 泥 、 浆 和 配浆 等 砂 泵 的 可 除 混
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罐体设备简介
泥浆泵吸入管 线与罐体连接 形式
泥浆泵罐 内回水管 线形式
振动筛流程
振动筛吸入管线
泥浆分配器 往计量仓出 口
分配器往罐 外放浆出口
分配器往 沉砂槽出 口
真空除气器流程
Hale Waihona Puke 吸入 口排出口由于真空除气器工作需要37~45KW的功率，自身 带电机仅有5.5KW未能满足作业要求，所有需要另 加电机来满足作业要求
1.真空除气器进口安装距罐底300~550mm，排出口应在液 面以下200~350mm处（SY/T 5612）； 2. 搅拌器安装高度：距罐底高度为搅拌器直径的1/3~3/4， 罐深约等于罐宽是距罐底为搅拌器直径的0.75~0.8倍；（ SY/T 5612） 3. 泥浆枪安装高度距罐底150~350mm；（SY/T 5612） 4. 罐内吸入管线吸入口距罐底高度宜为100~150mm；（ SY/T 5612） 5. 护栏安装高度应为1050~1200均可，护栏间距≤20mm， 护栏与部件间隙≤150mm，护栏间距≯500mm；（SY/T 6223） 6. 罐面照明灯距罐面不少于2.3m，等间距宜在3—4.5m。 （SY/T 6223）
流程管线预埋
整体焊接
罐体校正
罐体喷砂、喷漆
罐体制作注意事项
• 1. 罐体完成后线性尺寸公差不超过±18mm； • 2. 罐体外表面平面度公差不超过± 10mm；
• 3. 罐体内外表面漆膜厚度不低于技术要求厚度。
罐体流程简介
罐体管线简介 罐体设备简介 主要设备流程简介，包括如下： 真空除气器工作流程、除砂 器、除砂除泥一体机工作流程、离心机工作流程、加重泵、 剪切泵工作流程、泥浆泵上水管线及回水管线等
离心机流程简介
砂泵供 浆管线
泥浆 吸入 管线
清水 吸入 管线
离心机排 浆管线
离心机 工业泵
加重泵、剪切泵
加重泵、剪切泵摆放位置
加重泵、剪切泵工作流程
泥浆枪供 液管线
剪切泵加药漏斗 加重泵加 药漏斗
进入药 品罐管 线 地面砂泵吸 入管线 地面加药 漏斗排除 管线
地面加重泵
设备及流程安装注意事项
循环罐设备布置图
谢谢 ！
下罐梯 子
罐内设备简介
泥浆槽管内放浆 口及插板 放浆管线 罐内出口 安全阀放 喷管线
罐内设备简介
罐底阀管内 升降结构
罐底阀 手轮及 螺杆
罐体设备简介
泥浆泵回水管线与 泥浆枪接口形成中 压泥浆管线
固井 用泥 浆管 线 罐面清水阀 门
固井用 清水管 线 罐体 清砂 门
泥浆泵上水 管线接口
泥浆泵回水管线 与管内接口
循环罐简介
讲解人：侯 帅
循环罐侧面
循环罐上面
罐体制作步骤
(已锥形罐为例)
底座预制---顶框预制---侧板预制---底座与侧板
定位---中间隔板定位---顶框与侧板定位---流程
管线预埋---整体焊接---防腐涂装
底座预制
顶框预制
侧板、端板、隔舱板预制
底板与侧板定位
中间隔舱板定位
顶框与侧板定位
排气口
除砂器、除砂除泥一体机流程
除泥进口器 DN150
除砂器出 口 DN200
除砂器出 口 DN200 除砂器进 口 DN150
除泥器 出口 DN200
除砂器进 口DN150
除砂器、除砂除泥一体机流程管线
除砂器出 口
除砂器入口
一体机除砂 器出口
一体机除 泥器出口
一体机除泥 器入口
一体机除砂器 入口
罐内流程管线简介
放浆管线
泥浆枪 管线 清水方管 · 泥浆槽联 通管线 泥浆 方管
砂泵吸入 管线
泥浆泵吸入 管线
罐体连通管 线
罐面设备简介
搅拌器叶 轮 搅拌器电机及减 速箱
罐面设备简介
射流式加 药漏斗
泥浆枪罐面 开关机旋转 部件 罐底阀罐面 形式
泥浆枪喷 嘴
罐内设备简介
防腐锌 块
管内吸入管 线