Pain points and breakthroughs in drilling fluid treatment: Analysis of the technical advantages of trailer-mounted solids control systems

نظام التحكم في تصلب الطين المُثبّت على مقطورة هو جهاز متحرك يُستخدم لمعالجة طين الحفر. يعمل هذا النظام باستخدام سلسلة من معدات التحكم في المواد الصلبة لتصنيف الطين المُتكوّن أثناء عملية الحفر وإزالة جزيئات الطور الصلب منه للحفاظ على استقرار أدائه. أولًا، يتدفق الطين المُعاد من فوهة البئر إلى خزان الطين، حيث تُفصل جزيئات الطور الصلب الأكبر حجمًا بعد غربلتها بواسطة غربال هزاز. بعد ذلك، يدخل الطين إلى جهاز إزالة الرمل والطمي، حيث تُستخدم قوة الطرد المركزي لفصل جزيئات الرمل والطين الأصغر حجمًا. وأخيرًا، يدخل الطين، بعد معالجة إزالة الرمل والطين، إلى جهاز الطرد المركزي لفصل الجزيئات الدقيقة وعامل الترجيح بشكل أكبر، بحيث يصل الطين إلى مؤشر أداء جيد، ويمكن إعادة تدويره لعمليات الحفر.

1. التركيب الهيكلي لنظام التحكم في المواد الصلبة الطينية للمقطورة

1. نظام معالجة الطين

الشاشة الاهتزازية: تستخدم لفصل جزيئات الطور الصلب الأكبر حجمًا في الطين.

إزالة الرمل: باستخدام مبدأ قوة الطرد المركزي لفصل جزيئات الرمل ذات الحجم الأصغر في الطين. يتكون الجهاز عادةً من عدة أعاصير بمواصفات مختلفة، ويمكن اختيار مجموعة من الأعاصير بأقطار مختلفة وفقًا لمحتوى الرمل في الملاط ومتطلبات المعالجة.

جهاز إزالة الرواسب: يشبه مبدأ عمله مبدأ جهاز إزالة الرمل، الذي يُستخدم أساسًا لإزالة جزيئات الطين الدقيقة من الملاط. عادةً ما يكون قطر إعصار جهاز إزالة الرواسب أصغر من قطر إعصار جهاز إزالة الرمل، مما يُمكّن من فصل جزيئات الطور الصلب الدقيقة.

أجهزة الطرد المركزي: تُستخدم لفصل الجسيمات الدقيقة الصلبة عن السائلة في الملاط بشكل أكبر، ولتحسين جودة تنقية الملاط. تتميز أجهزة الطرد المركزي بدقة فصل أعلى.

2. نظام تخزين وتوزيع الملاط

خزان الطين: يستخدم لتخزين الطين، ويتكون عادة من عدة خزانات، بما في ذلك خزان الترسيب وخزان الدورة الدموية وما إلى ذلك.

مضخة الطين: تُستخدم لضخ الطين من خزان الطين ونقله إلى أنبوب الحفر في منصة الحفر، مما يُحسّن دوران الطين. عادةً ما تكون مضخة الطين عبارة عن مضخة طرد مركزي أو مضخة لولبية، وتتميز بمعدل تدفق كبير وضغط عالٍ.

خط أنابيب إمداد المياه: توفير المياه النظيفة لنظام معالجة الطين، المستخدمة في تخفيف الطين، ومعدات التنظيف وما إلى ذلك.

3. نظام الطاقة والتحكم

وحدة الطاقة: تُزوّد نظام التحكم الصلب بأكمله بالطاقة، وعادةً ما تستخدم محرك ديزل أو محركًا كهربائيًا. يتميز محرك الديزل بقوة عالية وقدرة عالية على التكيف، وهو مناسب للاستخدام في المواقع التي لا تحتاج إلى طاقة. يتميز المحرك الكهربائي بسلاسة التشغيل وانخفاض مستوى الضوضاء وسهولة الصيانة، وهو مناسب أيضًا للمواقع التي تحتاج إلى طاقة.

خزانة التحكم: تستخدم للتحكم في تشغيل كل جهاز من أجهزة نظام التحكم الصلب، بما في ذلك بدء التشغيل والإيقاف وتنظيم السرعة وغيرها من العمليات.

4. نظام الحمل والنقل

هيكل المقطورة: مصنوع من فولاذ عالي القوة، يتمتع بقوة وصلابة كافية، وقادر على تحمل وزن نظام التحكم الثابت بأكمله. هيكل المقطورة مزود بنظام تعليق، ونظام فرامل، وإطارات لضمان ثبات المركبة وسلامتها.

جهاز الجر: يُستخدم لربط هيكل المقطورة بمركبة السحب، مما يُمكّن من تحريك نظام التحكم الثابت. عادةً ما يستخدم جهاز الجرّ رأسًا كرويًا أو سرجًا، مما يُتيح اتصالًا متينًا وتوجيهًا مرنًا.

2. مزايا نظام التحكم في المواد الصلبة الطينية من نوع المقطورة

1. كفاءة عالية: يدمج نظام التحكم في المواد الصلبة الطينية المُثبّت على مقطورة مجموعة متنوعة من معدات التحكم المتقدمة في المواد الصلبة، والتي تُجري عمليات فصل ومعالجة متعددة المراحل وعالية الكفاءة للطين. يمكن إزالة جميع الشوائب، من حطام الصخور الكبيرة إلى الجسيمات الغروية الدقيقة، بفعالية بواسطة المعدات المُخصصة، مما يُحسّن بشكل كبير من فعالية تنقية الطين. وبالمقارنة مع طرق معالجة الطين التقليدية، مثل الترسيب البسيط، فإن نظام التحكم في المواد الصلبة الطينية المُثبّت على مقطورة قادر على تحقيق درجة أعلى من تنقية الطين في وقت أقصر، مما يُحسّن بشكل كبير من معدل إعادة تدوير الطين ويُقلل من كمية تحضير الطين الجديد، وبالتالي يُحسّن كفاءة عمليات الحفر.

2.قدرة قوية على الحركة:يُعد تصميم المقطورة ميزةً هامةً للنظام. يُركّب نظام التدعيم بالكامل على مقطورة، ما يُتيح نقله بسهولة إلى مواقع العمل المختلفة باستخدام جرار. هذا يجعله مناسبًا بشكل خاص لمشاريع الحفر التي تتطلب تغييرات متكررة في مواقع العمل، مثل الحفر الميداني في المسوحات الجيولوجية، وأعمال العبور الأفقي الاتجاهي في أقسام مختلفة، وغيرها. مقارنةً بمعدات مناولة الطين الثابتة، يُغني نظام التحكم في الطين الصلب المُثبّت على مقطورة عن الحاجة إلى تركيب وتشغيل المعدات المعقدة في كل موقع عمل، مما يُقلل بشكل كبير من وقت تحضير المشروع ويُحسّن مرونة استخدام المعدات وكفاءتها.

3. حماية البيئة الجيدة: في ظل متطلبات حماية البيئة المتزايدة الصرامة اليوم، يتميز نظام التحكم في المواد الصلبة الطينية المُثبّت على المقطورات بأداءٍ متميز في حماية البيئة. فمن خلال فصل ومعالجة الجسيمات الصلبة في الطين بفعالية، يُقلل النظام من كمية نفايات الطين المُنتجة، ويُقلل من خطر تلوث التربة والمياه والبيئات الأخرى. كما يُمكن إعادة تدوير الطين المُنقّى، مما يُقلل من استهلاك مواد الطين الجديدة، ويتماشى مع مفهوم التنمية المستدامة. وفي الوقت نفسه، يُمكن جمع النفايات الصلبة الناتجة عن تشغيل النظام ومعالجتها مركزيًا، مما يُقلل من التأثير على البيئة. على سبيل المثال، في عمليات الحفر في بعض المناطق الهشة بيئيًا، يُمكن لتطبيق نظام التحكم في المواد الصلبة الطينية المُثبّت على المقطورات أن يحمي البيئة المحلية بفعالية، ويُجنّب الأضرار البيئية الناجمة عن تصريف الطين غير السليم.

4. القدرة على التكيف على نطاق واسع:يتكيف نظام التحكم في المواد الصلبة الطينية المثبت على مقطورة مع مختلف أنواع عمليات الحفر وخصائص الطين. سواءً كانت عمليات حفر في حقول النفط والغاز، أو حفر الاستكشاف الجيولوجي، أو أعمال التكديس، أو العبور الأفقي الاتجاهي، وما إلى ذلك، يمكن تكوين النظام وتعديله بشكل معقول وفقًا لظروف العمل المحددة وخصائص الطين. بالنسبة للطين ذي الكثافات واللزوجة ومحتويات الطور الصلب المختلفة، يمكن تحقيق نتائج معالجة جيدة باختيار معدات مناسبة للتحكم في المواد الصلبة وضبط معلمات المعدات. على سبيل المثال، عند التعامل مع الطين عالي اللزوجة، يمكن ضمان الفصل الفعال للطين عن طريق زيادة قوة الخلاط وضبط سرعة دوران جهاز الطرد المركزي؛ وعند التعامل مع الطين الذي يحتوي على عدد كبير من جزيئات الرمل، يمكن اختيار جهاز إزالة الرمل بمواصفات أكبر ويمكن زيادة ضغط عمله بشكل مناسب لتحسين كفاءة إزالة الرمال.

5. فعالية عالية من حيث التكلفة: على الرغم من أن الاستثمار الأولي لنظام التحكم في المواد الصلبة الطينية على شكل مقطورة مرتفع نسبيًا، إلا أنه يتميز بفعالية كبيرة من حيث التكلفة على المدى الطويل. فزيادة معدل إعادة تدوير الطين تُقلل من تكلفة شراء مواد طينية جديدة؛ كما تُقلل قدرة المعالجة الفعالة من وقت عملية الحفر وتُقلل من تكلفة العمالة واستئجار المعدات؛ وفي الوقت نفسه، تُقلل من مخاطر التلوث البيئي، مما يُجنّب الغرامات الباهظة وتكاليف المعالجة التي قد تُتكبد نتيجةً للتلوث البيئي. بالإضافة إلى ذلك، تُقلل الأتمتة العالية للنظام من عدد العمليات اليدوية، وتُقلل من أعطال المعدات وتكاليف الصيانة الناجمة عن العوامل البشرية، وتُحسّن من عمر الخدمة والاستقرار التشغيلي للمعدات، مما يُعزز من فعالية التكلفة الإجمالية.

ثالثًا. سيناريوهات تطبيق نظام التحكم في المواد الصلبة الطينية المثبتة على المقطورة

1. استكشاف وتطوير النفط والغاز: في عمليات حفر النفط والغاز، تُعدّ جودة الطين أمرًا بالغ الأهمية لسلامة وكفاءة عمليات الحفر. يُمكن لنظام التحكم في الطين الصلب المُثبّت على مقطورة إزالة الشوائب الصلبة، مثل بقايا الحفر وجزيئات الرمل، بفعالية من الطين، والحفاظ على أدائه الجيد، وضمان استقرار جدار البئر، وتبريد لقمة الحفر، ونقل بقايا الحفر أثناء عملية الحفر. على منصات حفر النفط البحرية، ونظرًا لمحدودية المساحة ومتطلبات التنقل العالية للمعدات، تُستغل مزايا نظام التحكم في الطين الصلب المُثبّت على مقطورة بكامل طاقتها. يُمكن نقله وتركيبه بسهولة على المنصة لتوفير خدمات مناولة طينية فعّالة لعمليات الحفر في مواقع مختلفة. وفي الوقت نفسه، في تطوير حقول النفط والغاز البرية، بالنسبة لبعض الكتل التي تتطلب نقلًا متكررًا للحفارات، يُمكن لنظام تثبيت الطين المُثبّت على مقطورة الاستجابة بسرعة لتوفير مناولة طينية موثوقة وفي الوقت المناسب لعمليات الحفر الجديدة.

2.المسح الجيولوجي: عادةً ما تتطلب أعمال المسح الجيولوجي الحفر في الميدان في ظل تضاريس وظروف جيولوجية مختلفة. إن سهولة تنقل نظام تجميع الطين المثبت على مقطورة تجعله مثاليًا لمشاريع المسح الجيولوجي. فهو يتتبع معدات الحفر إلى كل موقع مسح بسرعة، ويتخلص من الطين الناتج عن عملية الحفر في الوقت المناسب. كما يُسهّل تصميم المقطورة نقل المعدات وتركيبها في المناطق الجبلية والغابات وغيرها من المناطق التي يصعب الوصول إليها. علاوة على ذلك، غالبًا ما تختلف متطلبات معالجة الطين في الاستكشاف الجيولوجي وفقًا لغرض الاستكشاف والظروف الطبقية، ويمكن لنظام التحكم في الطين الصلب المثبت على مقطورة تعديل تكوين المعدات ومعايير التشغيل بمرونة وفقًا للظروف المحددة لتلبية احتياجات مشاريع الاستكشاف الجيولوجي المختلفة، وتحقيق إعادة تدوير فعالة للطين، وخفض تكلفة الاستكشاف، وفي الوقت نفسه تقليل التأثير على البيئة، وهو ما يتماشى مع مفهوم الاستكشاف الأخضر.

3.الاتجاه الأفقي: تُستخدم تقنية العبور الأفقي الاتجاهي على نطاق واسع في خطوط أنابيب النفط والغاز التي تعبر الأنهار والبحيرات وشوارع المرور وتقاطعات السكك الحديدية وغيرها من العوائق والمناطق المهمة. في بناء العبور الأفقي الاتجاهي، لا يقتصر دور الطين على حمل بقايا الحفر وتثبيت جدار الحفرة فحسب، بل يضمن أيضًا دورانه بسلاسة في البيئة الجوفية المعقدة. يستطيع نظام التحكم في المواد الصلبة الطينية المثبت على مقطورة تنقية الطين العائد بكفاءة أثناء عملية العبور، وإزالة المواد الصلبة الضارة، مثل بقايا الحفر، وغيرها، واستعادة أداء الطين، مما يجعله قادرًا على تلبية متطلبات عملية العبور باستمرار. وخاصةً في بعض مشاريع العبور الأفقي الاتجاهي واسعة النطاق التي تتطلب جرعات طينية كبيرة ومتطلبات معالجة عالية، يمكن دمج نظام التحكم في المواد الصلبة الطينية المثبت على مقطورة بشكل معياري وفقًا لحجم المشروع لتحسين قدرة المعالجة وضمان سير العمل بسلاسة. في الوقت نفسه، يُسهم أداؤه البيئي أيضًا في تقليل تأثير تصريف الطين على البيئة المحيطة، بما يتماشى مع المتطلبات البيئية للإنشاءات الهندسية.

4.أعمال التكديس: في أعمال ركائز البناء، يُستخدم الطين لحماية جدار الحفرة، وتعليق خبث الحفر، وتبريد لقمة الحفر. كمية الطين المتولدة أثناء بناء أساسات الركائز كبيرة، وإذا لم تُعالج بشكل صحيح، فإنها ستلوث موقع البناء والبيئة المحيطة. يمكن لنظام التحكم في المواد الصلبة الطينية المثبت على مقطورة معالجة الطين بسرعة في موقع البناء، وفصل الجزيئات الصلبة عنه، بحيث يمكن إعادة تدوير الطين المنقى. هذا لا يقلل فقط من انبعاثات الطين والتلوث البيئي، بل يوفر أيضًا تكلفة مواد الطين. علاوة على ذلك، نظرًا لأن مواقع بناء مشاريع أساسات الركائز عادةً ما تكون مدمجة، فإن المساحة الصغيرة والحركة القوية لنظام التحكم في المواد الصلبة الطينية المثبت على مقطورة يمكن تكييفها جيدًا مع ظروف موقع البناء، مما يسهل ترتيب المعدات ونقلها ويحسن كفاءة البناء.

5.مجالات أخرى: بالإضافة إلى سيناريوهات التطبيق الرئيسية المذكورة أعلاه، يتمتع نظام التحكم في تماسك الطين المثبت على مقطورة بمجموعة واسعة من التطبيقات في مجالات أخرى. على سبيل المثال، في حفر الأعمدة، وبناء جدار الحجاب الحاجز، وبناء الدروع، وغيرها من مشاريع التعدين، من الضروري معالجة الطين بفعالية. يوفر نظام التحكم في تماسك الطين المثبت على مقطورة حلولاً مُصممة لمعالجة الطين وفقًا لخصائص ومتطلبات هذه المشاريع، لضمان سير العمل بسلاسة، وتحقيق وضع مربح للجانبين من حيث حماية البيئة والفوائد الاقتصادية.

بصفتها معدات معالجة طين فعّالة وصديقة للبيئة وسهلة الحركة، تلعب أنظمة التحكم في المواد الصلبة الطينية المثبتة على مقطورة دورًا هامًا في العديد من المجالات. ومع التقدم المستمر للتكنولوجيا وتغير متطلبات التطبيقات، سيستمر تطوير أنظمة التحكم في المواد الصلبة الطينية المثبتة على مقطورة نحو الذكاء والكفاءة العالية وتوفير الطاقة، والتصغير والتكامل، وتحسين أداء حماية البيئة، وتقديم خدمات مخصصة، وغيرها، لتوفير حلول معالجة طينية أفضل جودة وموثوقية لعمليات الحفر في مختلف الصناعات، وتعزيز التنمية المستدامة للصناعة.