浅谈钻井用负压吸砂装置的研制与应用

浅谈钻井用负压吸砂装置的研制与应用

王子龙,邓永义,王子峰,李林,向伟,杨晓风 

中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院四川德阳618000

摘  要:国内陆上石油钻修井现场一开钻表层导管时，由于没有井口装置，岩屑需要从方井里面排出，通常采用临时简易循环系统，有7.5KW单头螺杆泵、5.5KW排污泵、管线等组成，根据钻进排量需要，单泵不能满足现场使用要求，故采用双螺杆泵和双排污泵伴随钻井液携带岩屑。在使用中，排污效果不理想，故障率较高，操作不便。近年来，在石油工程板块应用中，据统计螺杆泵故障累计发生频率较高，及损失工作周期，带来维修成本居高不下。本论文旨在浅谈现有的循环抽砂装置存在的不足等现象，轻者造成地面设备及井下复杂，环保事件，重则发生人身伤害及钻具、井眼报废等恶性事故。保证了人身安全，设备安全，井下安全。

关键词：钻井液、负压、安全、效果。

1 引言

目前，螺杆泵、排污泵普遍应用于钻井液循环系统，完成简易循环、临时倒浆等工作，由于螺杆泵与泵体以及螺杆之间有0.05-0.15mm间隙，较大固体颗粒会加速定子橡胶磨损、老化，螺杆泵不能空运转，所以在运行时需要有专人监管，防止脱料运行。该系列泵加工和装配要求较高，泵的性能对液体的粘度变化比较敏感，泵体噪音较大，整体笨重，长时间使用橡胶材质的定子会受到磨损，故而要定期检查更换，在寒冷天气下或者低温环境中停止使用时，需要排净积液来防止冻裂，由于以上等原因，现场人员都不愿使用螺杆泵。排污泵使用时，管线较长，固体杂质较多，易从泵底部叶片处泄漏，不能有效做功。尽管使用前有着严格的检查、使用、维护手段，但在随着表层流沙稳定性差，易垮，地表水的浸泡，浅表石子等多种固体混合物，近些年螺杆泵、排污泵的堵塞故障时有发生，既增加操作人员的劳动强度，又使施工进度无法有效保证连续性，浅表层随着不能及时循环带走固体颗粒，钻井液的冲刷时间越长，井下越复杂，井径扩大率增加。自从应用了负压吸砂装置，井身质量得以保障，井下故障发生率降低。通过深入走访，了解使用情况，收集近些年使用效果分析，同时，借鉴相关书籍，咨询厂家技术指导，掌握了原泵组通道及结构已不能满足携带输送大量岩屑，且在较寒冷的区域施工，往往冬季出现冻堵的情况，需预启动，试运转，确认能正常工作，稍有不慎，造成设备损坏，这些故障现象的发生，不得不考虑设备技术的完善，原因设备使用效果不能达到要求，主要是工艺制造和操作者是否使用得当，通过分析验证，确认要因在螺纹连接处。旨在降低人身伤害、设备损毁和井下事故的发生。

2 浅谈钻井用负压吸砂装置的研制与应用

2.1研制的原因

针对钻井施工要求，需把螺杆泵、排污泵进行升级革新，或研发循序系统新产品，降低现场操作人员的劳动强度等困惑，避免早期用的很难满足生产需要，改进完善现有技术的不足，提供一种可靠、结构简单、安全性高、加工方便的限位技术，目的在于杜绝井下复杂，不能有效做功等，造成的设备损坏、井下故障、较高维修成本，施工进度受阻，为科学钻井发展添砖加瓦。

2.2研制的过程

现场使用中，螺杆泵和排污泵的工作环境更加恶劣，冬季施工时，管线、阀件的清洁程度，密封性间隙随着使用频率越来越大，排污泵叶轮下端刀片在固体颗粒的频繁切削下先期磨损，作用降低，导致排污效率下降。因此需要安全可靠、结构简单、适用性强、拆装方便的循环装置来解决钻井液中的固体颗粒。

针对在钻井现场使用螺杆泵、排污泵在表层钻进循环携带岩屑出现的故障，不论是钻井液中的固体颗粒较多等原因等。。连锁发生设备损坏及井下故障不仅耽误生产，环境污染甚至造成人员伤害。在经过反复的推敲、论证下研讨、剖析现象，梳理造成的原因，确定要因的情况下。通过再三的思考，反复实验，为了降低堵塞、井下复杂等故障的发生，思考一种负压循环岩屑携带技术。通俗的说，就是当钻井液在合理的排量下，用钻井液自身的高速流体性能吸走井内颗粒物，这样才能降低井下复杂发生，保障了企业生产连续性，降低了员工劳动强度及设备损坏、维修成本。

2.3 研制的结果

2.3.1解决的主要问题

解决原有螺杆泵、排污泵不能正常携带岩屑。导致的设备损坏，井下故障，损失费用高、环境影响等困惑，为钻修领域的发展提供良好的基础，对钻井装备增添新产品，有着重要的意义。

3 浅谈钻井用负压吸砂装置的推广与应用

首次在公司范围内采用试点逐步推广，覆盖率20%，通过追踪运用实际情况，总结分析，逐步推广，覆盖率60%，从现场运用效果看，获得了大家的认同，降低了堵塞等原因造成的故障。通过3年的实施以来，避免了环境污染事件的发生，已解决了由于现有的技术等造成的生产损失，降低了设备故障带来的井下故障、设备损坏等问题。

4 浅谈钻井用负压吸砂装置的效果

使用后较之前相比显著保障了施工周期，降低了综合复杂故障率。等相关工作，降低了人工成本，提高了钻井时效，保障了人身、设备、井下安全；经粗略统计，试用过程中降低了操作人员劳动强度，因需要将笨重的螺杆泵和大功率排污泵，拆装、移动，降低设备维修时间约7小时/井；降低了设备材料费用，很好的保证了生产的连续性，规避了由于堵塞原因造成的井下复杂，为公司挽回因循环不畅，不能有效清除有害固相，致使井下复杂及维修设备造成的工期损失15万元/年。有效避免了班组员工劳动力增加；减少了故障的发生概率，保证了职工的人身安全。据统计：井下复杂的发生率有60%是在地面原因所致，从数据中分析降低因设备性能等原因导致的故障率是安全生产的前提，降低了额外工作量及设备维修费用，显著降低了年度设备维修投资资金；成功地降低了原有设备的不足，降低了综合复杂故障率，极大的提高了钻井综合效益。尤其是在国际油价持续低迷的环境下，精心使用维护好设备保障了施工连续性，取得了良好的社会效益。

本文分析了当前表层钻进循环清除有害固相使用中存在的问题，并在此基础上探索了创新负压技术。但本文仍有一定局限，望读者加以包容，目的旨在不断完善钻井设备，以更好地促进石油经济的快速发展。

参考文献：

1.《实用钻井循环系统》2015年8月1日中国石油工业出版社出版的图书。

2.《过程流体机械第二版》2001年12月1日化学工业出版社出版的图书。

3.《钻井机械》2006年8月1日石油工业出版社出版的图书。

4.《钻井装备与工具》2012年6月石油工业出版社出版的图书。

5.《螺杆泵地面驱动装置维护与常见故障处理》2016年1月1日石油工业出版社出版。