鉆井液除泥器的工作原理基于離心分離技術(shù)與重力沉降原理。在鉆井過程中,鉆頭破碎巖石產(chǎn)生大量巖屑,這些巖屑混入鉆井液后,若不及時清除,會影響鉆井液的密度、黏度等性能。除泥器利用旋流器作為核心分離部件,當(dāng)攜帶巖屑的鉆井液以一定壓力沿切線方向進入旋流器后,會在旋流器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。在離心力的作用下,密度較大的固相顆粒(如泥質(zhì)巖屑)被甩向旋流器內(nèi)壁,并沿壁面螺旋向下運動,終從底流口排出;而密度較小的鉆井液則形成內(nèi)旋流,從旋流器頂部溢流口流出,實現(xiàn)固相顆粒與鉆井液的分離。同時,部分粒徑較大的顆粒還會通過重力沉降,在除泥器的沉淀池中進一步分離。
從結(jié)構(gòu)上看,鉆井液除泥器主要由旋流器組、振動篩、給料泵、沉淀池以及連接管路等部分構(gòu)成。旋流器組是除泥器的關(guān)鍵部件,其數(shù)量和規(guī)格根據(jù)處理量而定,通常由多個不同直徑的旋流器組合而成,以滿足不同粒徑固相顆粒的分離需求。振動篩則安裝在旋流器底流出口下方,用于對底流排出的固相顆粒進行二次篩分,進一步回收其中可能含有的有用鉆井液。給料泵負責(zé)將鉆井液以穩(wěn)定的壓力輸送至旋流器,為分離過程提供動力。沉淀池用于收集振動篩篩出的固相顆粒,并對其進行初步沉淀處理。
在實際石油鉆井作業(yè)中,鉆井液除泥器發(fā)揮著不可替代的作用。在深井鉆井時,地層復(fù)雜,巖屑量大,除泥器能及時清除鉆井液中的泥質(zhì)顆粒,避免因固相含量過高導(dǎo)致鉆井液黏度增大、流動性變差,防止卡鉆等事故發(fā)生。在海上鉆井平臺,由于作業(yè)空間有限且對環(huán)保要求嚴格,除泥器的固液分離能力,不僅能保證鉆井液性能穩(wěn)定,還能減少廢棄物排放,降低對海洋環(huán)境的污染。此外,在頁巖氣開采等非常規(guī)油氣資源開發(fā)中,鉆井液除泥器也為維持鉆井液性能、提高鉆井效率提供了有力保障。
隨著石油工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的進步,鉆井液除泥器也在不斷創(chuàng)新升級。一方面,通過優(yōu)化旋流器結(jié)構(gòu)、改進振動篩性能等方式,提高除泥器的分離效率和處理能力;另一方面,智能化技術(shù)逐漸應(yīng)用其中,實現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測、故障預(yù)警以及參數(shù)自動調(diào)節(jié),提升設(shè)備操作的便捷性和可靠性。未來,鉆井液除泥器將朝著更、智能、環(huán)保的方向發(fā)展,持續(xù)為石油鉆井作業(yè)保駕護航。