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摘要：运用可靠设备和技术是完成石油高效安全开采的基本途径，并且在整套工作系统中，钻井液和固控系统始终是主要的开采工具，所以针对钻井液固控系统的专业技术研究是尤为必要的。本文就当前钻井液固控系统技术现状进行了分析，并简要展望了其未来发展。
关键词：钻井液固控系统；固控设备；技术现状；
由于石油能源通常被深埋在地底深处，地面下又可能有土层、岩层、海水等复杂环境，所以要使用高科技含量的钻井系统进行开采，钻井液固控则是增强钻头润滑和保证压力平衡的重要工作组成内容。
1当前钻井液固控系统应用面临的主要问题分析
包括大量泥浆在内的流体是目前石油钻井主要的利用工具，在长久的研究和工作过程中，人们对于流体的控制技术和设备的生产水平都得到了提升。依托电脑的计算能力、工程的专业计算、机械结构的合理安排，逐渐使固控设备实现了细分和升级，主要包括振动筛、真空除气器、钻机液除砂除泥、钻屑甩干和泥浆搅拌等。
就国内外的技术应用情况相比，世界领先国家的优势主要在于计算机的自动控制水平，固控系统的智能化技术较强，而我国的固控系统多数是引进和改造的，这侧面反映出钻井固控技术依然存在不足。但我国的优势在于硬件设备的制造和组装，一些企业甚至将大量设备远销海外。我国的钻井液固控系统常见问题包括：
①工作系统中含有泥浆枪、搅拌器等设备，并且必须经过冲击、振动等操作将目标固相带离下层的堆积区域，但这可能减小固相的颗粒大小，不能被有效筛除。②地下石油环境复杂，会形成不同类别的钻井，但现有的固控系统适用性有限，对于较为复杂的钻井工艺水平不足。③对硬件生产的研究不够精进，对于需要进行重工操作的固控设备而言，容易在长时间的阻力影响下迅速地损坏和老化。
2几种钻井液固控设备概述
2.1钻井液振动筛
泥浆是钻井液固控的主要工作对象，需要依次完成过筛操作去除必要固相，如此才能保证泥浆的高性能，而钻井液振动筛是系统流程中顺序较前的过滤固控设备，可以借助相对较少的能源完成较大颗粒有害固相的清除任务，但是随着钻井环境的难度加大，工程中常使用的一些振动筛在性能上体现不出优势，需要针对整体性能、分离粒度、处理效率等加强工艺技术水平，并且为应对不同的施工环境，逐渐产生直线、高频、平动椭圆、激振等类型的振动筛。以直线振动筛为例，大致由进料口、分层筛网、电驱装置和各种出口等组成，利用电机引起振动将泥浆物料抛至悬空，筛机则带动物料向前进行直线运动，在不同的筛网处完成材料分离。虽然原理简单，但内部结构复杂，对细节质量要求较高，易于发生筛网阻塞、过滤精度不足、装置损坏和工作噪音等问题。所以石油工程立项过程的设备采购和设计阶段的计算优化显得尤为重要，需要结合国内外振动筛市场环境，酌情选取可靠的设备硬件，之后针对振动筛型号进行标准化的理论计算和数值测定，确定出合理的振幅、振频、振动方向角等参数。
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2.2智能自控的变频离心机
离心机在我国工程中的使用历史大约在30年，通常应用在钻井液固控系统的最后几道过滤工序中。离心机对于悬浮液和重金石粉等物料的分离发挥着重要作用。在现代的石油钻井中，离心机类型主要有低速、中速、高速的速率区别，以及转筒式和螺旋式的运动区别。虽然一般离心机的稳定性都很强，但是对人工控制的要求较高，操作存在误差就会影响离心力大小，进而达不到理想的离心效果。所以合理运用计算机和电子技术实现智能自动化控制是离心机发展的关键。
带有感应器、计算机控制系统、自动调节工程的离心机可以准确反馈离心机内的物料变化情况。另外，将数据回给到程序算法中，就能实现离心机的智能变频控制，保证设备转速和力度符合分离有害固相、回收重晶石、调整泥浆粘稠度等不同工作要求。此外，这种智能自控的变频离心机的优势还体现在：
①实时严格地观察和控制工作状态，能够迅速地对各类机械故障做出判断，保证工程安全，保护设备资产。②位于转鼓内部的液相固相混合物的溢流和沉降可以被精确调节，利用挡板改变溢流环和溢流压环的孔径大小，实现不同的液相和固相分离结果。③主要依靠电脑数值的分析计算就可以得出不同的设备工作状态，易于适应各种离心筛选需求，从钻井液的流入到分离排出的整个过程中摆脱了大量的人工控制，能够主动分析钻井液的性能变化和离心过滤排渣量的工作需求，从而调整转头、转速、温度等，使离心机的内部空间环境始终处于优质的状态，一方面准确完成有害固相的分离，一方面准确控制设备输出功率，减少成本资源浪费。④在最大转速和最大离心力的允许范围内，具有多种可调节的分离因数，能够胜任高速和中速的离心需求。⑤离心介质温度也对分离的准确性和效率有所影响，在不同温度下，各种液相和固相的活性也不同，所以在机器设备内部安装温度感应器，为温度控制系统提供原始数据，维持整体内部空间的温度。
3钻井液固控系统的未来技术发展展望
就目前的科技发展来看，在未来一段时间内，固控系统依然是石油钻井开采的主要工作组成内容，提高其性能是钻井技术科学发展的重要体现。在目前已有的各级筛离系统中，一级振动筛发挥的作用比较重要，其分离粒度、数量、稳定性等都将获得进一步提升；而离心机的高效表现将会使其得到更多的应用。
虽然利用多种固控设备的联合应用可以达到较好的成果，但所需的成本花费也较高，另一方面，如果不能一次性地实现各级固控系统的高质量工作，就会增大后期工作风险，不得不投入更多的成本，所以同时减少成本和增强性能是未来固控系统主要的追求目标。
为实现工作愿景，专家考虑研制新的过滤分离设备，以实现更多的钻井液净化功能，直接替代多个硬件设备，以此简化固控系统，减少设备和成本的投入。而另有工程团队在努力加强振动筛与离心机的工作水平，利用振动筛的多级分离和离心机的高速、超高速智能控制，减少除砂器、除泥器等所占据的工程分量。
4.结语
综上所述，钻井液固控系统是提升钻井工程科学性的必要装置，在目前多级固控设备的作用下，对液相和固相等能够达到良好的分离结果，但依然需要从技术精进的角度出发，使设备性能和系统结构得到优化。
参考文献：
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作者简介：思洋洋（1991-10-29）男，汉族，陕西西安人，大学本科，助理工程师，研究方向为石油固控设备。
论文作者:思洋洋1,于婧 2
论文发表刊物:《建筑模拟》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/14
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