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1、200ft自升式钻井平台泥浆系统研制张鹏;张虎山;胡楠;刘永胜;汪靖享;王佐平【摘要】针对自升式海洋钻井平台对泥浆系统的要求，根据200ft钻井平台工作区域井深结构设计开发了适合200ft自升式钻井平台泥浆系统经过现场应用,使用效果良好,达到了设计要求.期刊名称】机械工程师年(卷),期】2016(000)008【总页数】3页(P215-217)【关键词】泥浆系统;自升式钻井平台;流程【作者】张鹏;张虎山;胡楠;刘永胜;汪靖享;王佐平【作者单位】国家油气钻井装备工程技术研究中心,陕西宝鸡721002;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002;国家油气钻井装备工程技术研究中心,陕西宝鸡721
2、002;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002;国家油气钻井装备工程技术研究中心,陕西宝鸡721002;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002;国家油气钻井装备工程技术研究中心,陕西宝鸡721002;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002;国家油气钻井装备工程技术研究中心,陕西宝鸡721002;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002;国家油气钻井装备工程技术研究中心,陕西宝鸡721002;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002【正文语种】中文中图分类】TE52随着我国海上石油勘探开发的迅猛发展，对泥浆系统的设计提出了更高的要求。自升式钻井平台泥浆系统与常
3、规陆地钻机相比有很大的区别，因此要求泥浆净化系统设计结构紧凑、模块化程度高、具有处理突发事故能力、具有较高的可靠性和冗余性3。针对这些特殊要求，结合我公司多年来在泥浆系统设计中的经验，设计了套200ft自升式钻井平台泥浆系统。1.1技术参数总装机功率为756.2kW,泥浆处理能力为240m3/h，清水管线额定压力为1.0MPa,泥浆枪管线额定压力为6.4MPa，最大处理泥浆密度2.3x103kg/m3。泥浆系统主要设备海洋钻井作业的泥浆成本和弃置成本很高，泥浆经净化处理循环使用可节省大量成本。海洋钻井作业应该采用成套的泥浆净化设备，以便控制泥浆中的固相颗粒，保持泥浆稳定的性能，延长整个系统甚至
4、临近外围的设备的寿命。海洋钻井平台泥浆净化系统主要设备由分流器、振动筛、泥浆清洁器（除砂器、除泥器）、除气器、离心机、砂泵、漏斗、搅拌器、泥浆枪、辅助管路等组成。设备的选择满足该平台工作区域的水深、钻井平台的钻井深度和钻井工艺的要求。泥浆池容积的确定200ft钻井平台工作区域井深结构参数如表1所示。泥浆容积体积计算公式为式中：Va为环空容积，m3;dh为井眼（钻头）直径，m;dp为钻杆外径（若是钻铤，则为de）,m;H为井深，m。通过井深结构参数计算可以得出最大泥浆用量为V0=696.91m3。泥浆循环系统流程泥浆系统工艺流程设计满足钻井液的：筛分-除气-除砂-除泥-离心机处理五级固相控制及泥
5、浆加重等要求。200ft自升式钻井平台泥浆净化流程如图1所示。1.4.1大循环流程从井口返回的泥浆经井口溢流管输送到分流器，通过管线可分别或同时输送到3个振动筛，经过振动筛处理后进入沉砂仓。沉砂仓内泥浆通过顶部溢流孔进入除气仓。若泥浆气侵，则启动真空除气器除气。除气后泥浆进入泥浆清洁器完成除砂、除泥过程，泥浆清洁器处理后的泥浆经过管线输送至离心仓，离心机处理后的泥浆进入泥浆储备仓，由钻井泵重复泵入井内循环使用。1.4.2除砂除泥器工作流程泥浆经砂泵抽吸进入除砂器，除砂器将泥浆较小的砂粒（粒度40100pm）分离出来，完成除砂过程。经除泥器净化的泥浆直接进入除泥仓（也可以根据实际需要，由除砂仓经
6、泥浆槽直接进入其它各仓室内），在除泥器的作用下其中12-74pm粒度颗粒被分离出来。分离后的泥浆直接经管路进入离心机仓。1.4.3 离心机工作流程中速离心机和高速离心机串连使用组成双机系统。中速离心机进行泥浆的初级分离，高速离心机在初级分离的基础上对泥浆进行二次分离。中、高速离心机的配合使用能使更小的颗粒（粒度2-15pm）被分离出来。分离后的泥浆经泥浆槽进入泥浆循环罐。泥浆混合系统流程泥浆混合系统由3台混浆砂泵、2台漏斗及吸入和排出管汇组成。该流程具备以下特点：1）2台砂泵可以抽吸吸入仓和储备仓内的钻井液，可通过任意混浆器混浆；2）混浆后的钻井液可以排放入吸入仓、储备仓；3）2台混合泵可为低
7、压循环泥浆枪提供动力；4）2台加重泵可同时工作，也可实现互为备用，即有一台加重泵出现故障，则另一台通过转换吸入和排出阀门便可代替其工作。混合后的泥浆由排出管线将泥浆输送至泥浆仓中。散料系统内的散料如重晶石、膨润土等可通过缓冲罐将散料输送至漏斗内进行混合。低压混合系统通过并联的管线和阀可为混合系统供液进行混合。混合系统流程图如图2所示。1.4.5泥浆存储系统流程经过混合后的泥浆，通过混合排出管线，可以将混合后的泥浆排放至任何一个泥浆存储仓内。泥浆泵可通过吸入管线抽吸各个泥浆仓内的泥浆。在泥浆存储仓内设有两个进、回水由壬接口，可将海水、钻井水、盐水、柴油等通过管线输送至泥浆仓内，以满足各种钻井工况
8、泥浆配比的要求。泥浆存储系统中布置有来自高压泥浆系统的泄放管线，主要用于将高压泥浆系统管线内的残余泥浆泄放至泥浆池中。泥浆池顶部配备有泥浆搅拌器，通过电机驱动蜗轮蜗杆减速箱带动搅拌叶片也可用于搅拌泥浆池内的泥浆防止泥浆沉淀。泥浆存储系统如图3所示。1.4.6泥浆枪系统流程泥浆枪管线布置在泥浆池顶端边沿位置，高压泥浆通过泥浆枪喷口将泥浆排出，用于搅拌泥浆池内的泥浆，防止泥浆沉淀。2.1工艺流程优化1）泥浆池内各隔仓间设置溢流口和带底部阀的连通管。2）泥浆循环槽分布于泥浆池的一侧或端部，并有一定坡度。泥浆循环槽设计满足重泥浆的流动性。泥浆通过循环槽可到达任何泥浆仓，并在每个泥浆仓口处设有阀门。3）
9、泥浆泵的吸入管线能从每个仓内抽吸泥浆（沉砂仓除外）。4）系统设2套混合装置，采用3台混合泵向2台漏斗供液，保证其中一台混合泵失效时混合系统能够正常工作，提高了作业安全系数。5）振动筛、离心机排砂口下设冲水式排砂装置，离心机底流经下部倒流槽流向振动筛下岩屑集中槽内汇合后,通过岩屑输送机将岩屑送至岩屑收集区，达到统一收集、统一处理的目的。2.2零排放设计1）泥浆仓底部连接的排污阀采用零排放设计，在零排放管线上设计有清水接口，对管线内部泥浆进行冲洗，确保在管线安装、拆卸时泥浆不泄漏。2）为保证系统的零排放的要求，达到耐高温、防渗漏、防腐的要求，系统所有密封件均采用耐油橡胶。2.3系统冗余设计泥浆系统
10、内部各工艺流程均采用冗余设计，各离心泵可同时工作也可实现互为备用即有一台离心泵出现故障，则另一台离心泵可通过转换吸入和排出阀门便可代替其工作2。保证该系统的可靠性。1）200ft海洋钻井平台泥浆系统的设计功能齐全，具有处理突发事故的能力3。2）系统功能实现上，由于平台作业远离陆地，后勤支援和补给不便，充分考虑到了系统的配置、输送、管柱、岩屑回收、维修保养、冗余设计等各个方面3。3）环境保护政策正越来越严格，整个系统具有零排放功能，可靠性高，完全能够满足零排放的要求。【相关文献】1张虎山，谢陈平，杨建辉，等沙漠快速移运钻机固控系统的研制J石油机械，2014,42（11）：60-63.2钱德宏，李俊，俞光印，等.ZJ90DB型钻机泥浆净化系统设计与制造技术J石油矿场机械,2007，36（10）：50-54.3朱再思，周勇，杜华章.CFD11-1/2海洋平台泥浆净化系统研制J石油机械，2006,34（6）:71-74.4孙松尧钻井机械M.北京：石油工业出版社，2006.5陈庭根，管志川.钻井工程理论与技术M.北京：石油大学出版社,2000.6王瑞和.钻井工艺技术基础M.北京：石油大学出版社,1995.7龚伟安钻井液固相控制技术与设备M北京：石油工业出版社，1995.
200ft自升式钻井平台泥浆系统研制
