旋转钻井六大系统（旋转钻井技术最新进展） - 原点资讯

图3-7 空气包和安全阀

1一空气包；2一压力表；3一剪销安全阀；4一钢圈；5一法兰螺栓；6—排出四通；7一垫环；8—螺母NPT，ZC一丝扣型号

1. 空气包

空气包的作用是减小因钻井泵瞬时排量变化而产生的压力波动，使泵压平稳，使设备不致因剧烈震动而造成损坏。空气包胶囊内要求充氮气或惰性气体，在没有氮气或惰性气体的情况下可用空气代替，严禁充入氧气或可燃性气体。充气压力为最高工作压力的20%~30%。

钻井泵活塞处于排出过程时，排出管内流体流速加快，压力也随之升高,当压力大于空气包气室内的压力时，气囊被压缩，部分液体进入空气包；当活塞处于吸入过程、排出管内液体压力小于空气包气室的压力时，气囊开始膨胀，挤出空气包内的液体。随着排出和吸入过程的不断重复进行，空气包不断交替地储存和排出液体，自动调节排出管中的流体速度和压力，达到稳定泵压的目的

目前使用最广泛的是球形隔膜式预压空气包，它是一个内充空气（一般为氮气）的密闭容器，主要由壳体和橡胶囊组成,胶囊上口被固定在壳体上。工作时随排出或吸入的变化，胶囊底部上下运动，以储存或挤出液体。钻井泵排出阀附近都安装有空气包（排出空气包）,有时也在吸入阀附近安装空气包（吸入空气包）。

2. 安全阀

往复泵一般都在高压下工作，为了保证安全，在排出口处安装有安全装置，即安全阀，以便将泵的极限压力控制在允许的范围内。常见的安全阀为销钉剪切式，此外，还有膜片式和弹簧式等安全阀。活塞或膜片下端有高压液体，当压力达到一定值后，活塞推动连杆，切断销钉，活塞上移或膜片破裂，髙压液体由安全阀排出口进入吸入罐或大气空间，达到泄压以保证安全的目的。

杠杆剪切式安全阀只需要同一种材料和同一种截面的销钉，对于不同压力的规定值，改变安全阀销钉的位置即可，销钉距离力的作用点越远,承受的压力就越高。

直接销钉剪切式安全阀结构简单，拆卸容易，但安全销钉的材料、尺寸及加工工艺必须恰当，还要防止安全阀的活塞和导杆在缸套内锈蚀，否则灵敏度将会降低，不能准确地控制排出压力。

第二部分
钻井液净化系统

清除钻井液中固相含量的过程，称为钻井液的净化。实践证明，钻井液净化是非常必要的，这是因为若钻井液中固相含量过多，将产生不良后果（如降低钻井液携带岩屑的能力和钻头的工作效率；使钻井液密度和黏度不必要地上升；钻井液中过多的颗粒会加速整个钻井液循环系统机械设备的磨损，影响设备寿命，增加维修工作量）。

清除钻井液中的固相一般分为物理方法和化学方法，物理方法就是通过振动筛、除砂器、除泥器、离心机等机械设备，利用筛分、离心分离等原理，将钻井液中的固相按密度和颗粒大小的不同而分离，根据需要而取舍，以达到控制固相的目的。

一钻井液净化系统的净化分级

钻井液净化系统主要由一组储存钻井液的固控罐及用于清除钻井液中有害固相的设备组成，罐面上安装有振动筛、除砂器、除泥器、离心机等用于净化钻井液的设备。该系统主要由五级净化组成∶

（1）一级净化，即钻井液在振动筛的处理。配制好的钻井液在钻井泵的作用下进入井底，并携带钻进岩屑返回地面，经过井口高架管进入振动筛，将钻井液中较大的岩屑筛分出来。

（2）二级净化，当钻井液有气侵时，可通过真空除气器将钻井液中的气体清除，从而恢复钻井液密度、稳定钻井液黏度。

（3）三级净化，二级净化后的钻井液经除砂器供液泵进入除砂器，钻井液中40～60μm以上的细小有害固相在除砂器里被分离出来。

（4）四级净化，三级净化后的钻井液经除泥器供液泵进入除泥器，钻井液中15～40μm以上的细小有害固相在除泥器里被分离出来。

（5）五级净化，四级净化后的钻井液经离心机供液泵进入离心机，离心机将钻井液中5～15μm微小的颗粒分离出来。

通常这五级净化是同时进行的。如果只进行其中一项或几项净化，钻井液参数就能满足作业要求时，可以只进行这一项或这几项净化。钻井液的净化过程完成后，钻井液即可进入下一个正常的钻井循环。

近年来，不少钻机已将全套净化装置组成一个整体封闭式系统，装在一个带橇座的大罐上，由于设备先进、齐全，泵、管线、罐等与各设备之间的相对位置布置合理，可将钻井液中的钻屑全部清除，水耗仅为常规净化系统的10%，钻屑几乎可以干粒状排出，既可节约钻井费用，又能防止对环境的污染。整体封闭式系统流程如图3-8所示。

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