How to ensure effective drilling operations – cementing equipment

No grande palco das operações de perfuração de petróleo e gás, o equipamento de controle de sólidos é como um guarda fiel, sempre zelando pela segurança e eficiência das operações de perfuração. Ele desempenha um papel fundamental e insubstituível na remoção de partículas em fase sólida do fluido de perfuração e na manutenção do desempenho estável do fluido de perfuração, com sua função e papel únicos.

Importância do equipamento de controle sólido na operação de perfuração

O fluido de perfuração é conhecido como o "fluido vital" da operação de perfuração e desempenha múltiplas funções vitais em todo o processo. Ele não apenas resfria a broca rotativa de alta velocidade e dissipa o calor intenso gerado pelo atrito entre a broca e a rocha, mas também transporta os cascalhos de rocha do fundo do poço para garantir o acesso desobstruído ao canal de perfuração e, ao mesmo tempo, equilibra a pressão do estrato e previne a ocorrência de explosões e outros acidentes perigosos. Entretanto, no processo de circulação do fluido de perfuração, várias partículas em fase sólida, como cascalhos de perfuração, areia de silte, barita, etc., serão inevitavelmente misturadas. Se essas partículas em fase sólida não puderem ser removidas de forma eficaz a tempo, isso trará uma série de consequências sérias para a operação de perfuração.

 Desempenho reduzido do fluido de perfuração

O excesso de partículas em fase sólida aumentará significativamente a densidade do fluido de perfuração, tornando-o mais pesado e aumentando a dificuldade de bombeamento e o consumo de energia. Ao mesmo tempo, a viscosidade e a força de cisalhamento também aumentarão, resultando em baixa fluidez do fluido de perfuração e uma redução significativa na capacidade de transporte de rochas. Isso não só afeta a eficiência da perfuração, mas também pode causar o acúmulo de fragmentos de rocha no fundo do poço, afetando a perfuração normal da broca. As partículas em fase sólida também desgastam equipamentos de perfuração, como lixas, desde a broca até o tubo de perfuração, a bomba de lama e outros componentes. A longo prazo, a vida útil do equipamento será bastante reduzida, aumentando o custo e o risco das operações de perfuração.

Afetando a estabilidade da parede do poço

O acúmulo gradual de partículas em fase sólida ao redor da parede do poço reduzirá gradualmente o diâmetro do poço e aumentará a resistência à perfuração. Isso é semelhante ao acúmulo de detritos em uma tubulação, onde o fluxo de água se torna cada vez mais difícil. Em casos extremos, isso pode até levar ao colapso da parede, representando um risco significativo à segurança da operação de perfuração. Certas partículas em fase sólida também podem reagir de maneiras complexas com produtos químicos no fluido de perfuração, produzindo substâncias prejudiciais à estabilidade da parede do poço. Essas substâncias podem enfraquecer a resistência da parede do poço e aumentar o risco de desestabilização da parede.

1. Danos à formação

Uma vez que partículas em fase sólida entram na formação de petróleo e gás, é como se fossem colocados obstáculos pesados no canal de petróleo e gás, o que bloqueará seriamente o canal e reduzirá a produção e a taxa de recuperação de petróleo e gás. Isso representa, sem dúvida, um grande golpe para o desenvolvimento eficiente dos recursos de petróleo e gás. As partículas em fase sólida também podem reagir com os fluidos na camada de petróleo e gás, produzindo algumas substâncias nocivas, causando poluição da camada de petróleo e gás. Isso não afetará apenas a produção do poço atual, mas também poderá trazer efeitos adversos a longo prazo no desenvolvimento dos reservatórios de petróleo e gás vizinhos. Principais tipos e princípios de funcionamento dos equipamentos de controle de sólidos

2. Tela vibratória

Como primeira linha de defesa em equipamentos de controle de sólidos, a importância da peneira vibratória é evidente. Ela se dá principalmente por meio da vibração de alta frequência do fluido de perfuração na peneira de partículas maiores, para que o equipamento de controle de sólidos subsequente reduza a carga. Princípio de funcionamento: o fluido de perfuração flui lentamente para a peneira vibratória através da entrada e, sob a ação de um potente motor de vibração, a malha da peneira começa a vibrar em alta frequência. As partículas maiores em fase sólida não conseguem passar pelos poros da malha da peneira e ficam retidas na malha, formando uma barreira sólida. As partículas mais finas e o fluido de perfuração, por outro lado, passam suavemente pela malha da peneira e fluem para o próximo nível de equipamento de controle de sólidos. A frequência de vibração, a amplitude e o tamanho da malha da peneira vibratória podem ser ajustados de forma flexível de acordo com a natureza do fluido de perfuração e o tamanho das partículas em fase sólida. Por exemplo, para fluidos de perfuração com alta viscosidade, a frequência de vibração pode ser adequadamente reduzida e a amplitude pode ser aumentada para melhorar o efeito de triagem; enquanto que para fluido de perfuração contendo partículas menores de fase sólida, uma tela de malha mais alta pode ser selecionada.

3. Removedor de areia e lama

Os desareadores e removedores de lama são os principais responsáveis pela remoção de partículas finas de areia e lama do fluido de perfuração, purificando-o ainda mais. Princípio de funcionamento: Os desareadores e removedores de lama geralmente adotam o princípio avançado de separação por ciclone. Após o fluido de perfuração entrar no ciclone a uma determinada pressão e vazão, as partículas em fase sólida são rapidamente lançadas em direção à parede sob a ação de uma forte força centrífuga gerada pela rotação em alta velocidade. Essas partículas em fase sólida se movem para baixo ao longo da parede e são finalmente descarregadas pela porta de fluxo inferior. O fluido de perfuração purificado flui para fora da porta de transbordamento e entra no próximo nível do equipamento de controle de sólidos. O tamanho das partículas de separação do desareador e do dessiltador pode ser controlado com precisão ajustando o tamanho, a pressão e a vazão de alimentação do ciclone. Por exemplo, ao lidar com fluidos de perfuração contendo mais areia fina, a pressão e a vazão de alimentação do ciclone podem ser aumentadas adequadamente para melhorar o efeito de separação; enquanto que, para o caso de mais partículas de lama, um ciclone com tamanho menor pode ser selecionado para aumentar a capacidade de separação das partículas de lama.

4. Centrífuga

A centrífuga é um equipamento de separação de alta precisão em equipamentos de controle de sólidos, que pode remover partículas de fase sólida extremamente finas e partículas de fase sólida de baixa densidade no fluido de perfuração e fornecer a última garantia para a purificação do fluido de perfuração. Princípio de funcionamento: A centrífuga usa habilmente o efeito do campo de força centrífuga para separar completamente as partículas da fase sólida e da fase líquida no fluido de perfuração. Após o fluido de perfuração entrar no tambor da centrífuga rotativa de alta velocidade, as partículas da fase sólida são lançadas com força contra a parede do tambor sob a ação de uma poderosa força centrífuga. Impulsionadas pelo empurrador espiral, as partículas da fase sólida se movem em direção à extremidade menor do tambor e são finalmente descarregadas pela porta de descarga de escória. O fluido de perfuração purificado, por outro lado, flui para fora da porta de transbordamento e é reintroduzido na operação de perfuração. O efeito de separação da centrífuga pode ser otimizado ajustando parâmetros como velocidade de rotação, vazão de alimentação e velocidade diferencial. Por exemplo, quando partículas mais finas da fase sólida precisam ser removidas, a velocidade de rotação da centrífuga pode ser aumentada adequadamente; e para grande capacidade de processamento, a vazão de alimentação e a velocidade diferencial podem ser ajustadas para garantir um equilíbrio entre o efeito de separação e a eficiência do processamento.

Princípio de funcionamento do limpador: O limpador remove primeiro os sólidos maiores através da peneira vibratória para aliviar o desareador ou deslameador subsequente. Em seguida, as partículas finas de areia e lama são removidas através do desareador ou removedor de lama para purificar ainda mais o fluido de perfuração. Este design combinado não só melhora a capacidade de processamento e o efeito de separação do equipamento de controle de sólidos, como também reduz a área ocupada pelo equipamento, proporcionando maior flexibilidade no layout do local de perfuração.

Medidas-chave para garantir operações de perfuração eficazes

1. Seleção razoável de equipamentos de cimentação

É crucial selecionar cuidadosamente o equipamento de controle de cimentação apropriado com base em uma variedade de fatores, como o tipo de operação de perfuração, a profundidade do poço, as condições de formação e a natureza do fluido de perfuração. Por exemplo, na perfuração de poços profundos, devido à grande profundidade de perfuração, à alta pressão de formação e ao longo ciclo de circulação do fluido de perfuração, é necessário selecionar equipamentos de controle de sólidos com grande capacidade de processamento e alta precisão de separação para garantir que o fluido de perfuração sempre mantenha um bom desempenho durante o longo processo de circulação. Na perfuração de poços em formações propensas a colapso, equipamentos de controle de sólidos que possam remover eficazmente as partículas de lama devem ser preferidos para evitar que as partículas de lama se acumulem ao redor da parede do poço, levando à instabilidade da parede do poço. Ao mesmo tempo, fatores como confiabilidade, custo de manutenção e facilidade de operação do equipamento de cimentação também precisam ser considerados. Selecionando o controle de sólidos equipamentos com qualidade confiável podem reduzir a ocorrência de falhas de equipamentos e reduzir o risco das operações de perfuração. Equipamentos com baixo custo de manutenção podem reduzir o custo total das operações de perfuração e aumentar a eficiência econômica. Equipamentos de cimentação fáceis de operar podem reduzir a intensidade de trabalho dos operadores e aumentar a eficiência.

2. Otimizar o layout e o processo de equipamentos de cimentação

O layout adequado do equipamento de cimentação é fundamental para garantir que o fluido de perfuração flua suavemente por cada equipamento de cimentação e reduzir o bloqueio da tubulação e a perda de pressão. Por exemplo, a instalação da peneira vibratória próxima à boca do poço pode filtrar as partículas maiores da fase sólida a tempo, impedindo que essas partículas entrem no equipamento de controle de sólidos subsequente, causando bloqueios e danos ao equipamento. A instalação da centrífuga no final do sistema de circulação pode realizar a purificação fina final do fluido de perfuração, garantindo que o desempenho do fluido de perfuração atinja o melhor estado. Otimizar o processo de controle de solidificação e aproveitar ao máximo as vantagens de cada equipamento de controle de solidificação também são meios importantes para aprimorar o efeito do controle de solidificação. Por exemplo, um processo de controle de sólidos em vários estágios pode ser usado para remover a fase sólida de partículas maiores primeiro pela peneira vibratória e, em seguida, remover a fase sólida de partículas finas, sucessivamente, através do desareador, do desiltador e da centrífuga. Essa separação passo a passo pode melhorar a capacidade de processamento e o efeito de separação do equipamento de controle de sólidos e garantir que as partículas da fase sólida no fluido de perfuração sejam removidas ao máximo.

3. Controle rigoroso do desempenho do fluido de perfuração

Testes regulares dos parâmetros de desempenho do fluido de perfuração, como densidade, viscosidade, força de corte, teor de areia, etc., e o ajuste oportuno da fórmula do fluido de perfuração de acordo com os resultados dos testes são medidas importantes para manter o desempenho estável do fluido de perfuração. Manter o desempenho estável do fluido de perfuração pode melhorar o efeito de separação do equipamento de controle de sólidos e a segurança da operação de perfuração. Por exemplo, quando a densidade do fluido de perfuração é muito alta, a densidade pode ser reduzida adicionando água ou tratamentos de baixa densidade; quando a viscosidade e o cisalhamento são muito altos, agentes redutores de viscosidade e agentes redutores de cisalhamento podem ser adicionados para ajustar o desempenho. O uso razoável de aditivos para fluidos de perfuração, como redutores de viscosidade, redutores de perdas por filtração, agentes de tamponamento, etc., também é uma maneira eficaz de melhorar o desempenho do fluido de perfuração. Ao mesmo tempo, deve-se prestar atenção à compatibilidade dos aditivos para evitar reações adversas entre diferentes aditivos. Por exemplo, ao selecionar um redutor de viscosidade, é necessário considerar se ele é compatível com outros aditivos no fluido de perfuração, de modo a não produzir precipitação ou reduzir o efeito de outros aditivos.

4. Fortalecer a manutenção e a gestão de equipamentos de controle de sólidos

Estabelecer um sistema sólido de manutenção e gestão para equipamentos de controle de sólidos, bem como inspecionar, manter e reparar regularmente os equipamentos, são essenciais para garantir que estejam em boas condições de funcionamento. Por exemplo, limpe regularmente a malha da peneira vibratória para evitar entupimentos; verifique o ciclone do desareador e do dessiltador para garantir seu funcionamento adequado; substitua as peças de desgaste da centrífuga para prolongar a vida útil do equipamento. Reforçar o treinamento dos operadores de equipamentos de controle de sólidos para aprimorar suas habilidades operacionais e a conscientização sobre segurança também é uma parte importante para garantir a operação normal dos equipamentos de controle de sólidos. Os operadores devem estar familiarizados com o princípio de funcionamento, os procedimentos operacionais e os métodos de manutenção dos equipamentos de controle de sólidos, em estrita conformidade com os procedimentos operacionais, a fim de evitar danos aos equipamentos devido à operação inadequada. Ao mesmo tempo, devem ter um certo grau de conscientização sobre segurança para serem capazes de identificar e lidar com a operação do equipamento em tempo hábil, considerando os riscos de segurança. Realize um bom trabalho de registros de operação e análise de falhas dos equipamentos de controle de sólidos, resumo oportuno das lições aprendidas e aprimore constantemente o gerenciamento e a manutenção dos equipamentos de controle de sólidos. Por meio da análise dos registros de operação dos equipamentos, é possível compreender as condições de operação dos equipamentos e os problemas existentes, fornecendo uma base para a manutenção e o gerenciamento dos equipamentos. A análise de falhas permite identificar a causa da falha e tomar as medidas adequadas para preveni-la, evitando a recorrência de falhas semelhantes.

Tendência de desenvolvimento de equipamentos de controle sólido

1. Inteligente

Com o rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia, os equipamentos de controle de sólidos se tornarão cada vez mais inteligentes. Por exemplo, o uso de sistemas de controle automatizados pode realizar a partida e a parada automáticas, o ajuste de parâmetros e o diagnóstico de falhas dos equipamentos de controle de sólidos, melhorando a eficiência operacional e a confiabilidade do equipamento. O sistema de controle automatizado pode ajustar automaticamente os parâmetros do equipamento de controle de sólidos de acordo com os parâmetros de desempenho do fluido de perfuração e o teor de partículas em fase sólida para obter o melhor efeito de controle de sólidos. Ao mesmo tempo, em caso de mau funcionamento do equipamento, o sistema pode diagnosticar automaticamente a causa do mau funcionamento e fornecer a solução correspondente para reduzir o tempo de inatividade do equipamento e melhorar a eficiência das operações de perfuração. Os equipamentos de cimentação inteligentes também podem monitorar os parâmetros de desempenho do fluido de perfuração e o teor de partículas em fase sólida em tempo real por meio de sensores, e automaticamente ajustar o processo de cimentação e os parâmetros do equipamento de acordo aos resultados do monitoramento para obter o melhor efeito de cimentação. Sensores podem ser instalados em várias partes do sistema de circulação do fluido de perfuração para monitorar a densidade, a viscosidade, o teor de areia e outros parâmetros do fluido de perfuração, bem como o tamanho e a distribuição das partículas em fase sólida em tempo real. Esses dados podem ser enviados ao sistema de controle central por meio de tecnologia de transmissão sem fio, e o sistema de controle central ajusta automaticamente os parâmetros e o fluxo do processo do equipamento de controle de solidificação de acordo com esses dados, realizando a operação inteligente do equipamento de controle de solidificação.

2. Alta eficiência

Para atender à crescente demanda por operações de perfuração, os equipamentos de controle de solidificação continuarão a se desenvolver na direção de alta eficiência. Por exemplo, o aprimoramento da capacidade de processamento da peneira vibratória, a eficiência de separação do desareador e do dessiltador, e a velocidade de rotação da centrífuga podem reduzir significativamente o tempo de controle de solidificação e melhorar a eficiência da operação de perfuração. A adoção de materiais e processos de fabricação avançados permite o aprimoramento do desempenho e da confiabilidade do equipamento de controle de solidificação, reduzindo o peso e o volume do equipamento para facilitar o transporte e a instalação. O uso de novos equipamentos e tecnologias de controle de sólidos, como peneira vibratória de pulso de alta pressão, desareador ultrassônico, removedor de ferro por separação magnética, etc., pode aprimorar ainda mais o efeito de controle de sólidos e a capacidade de processamento. A peneira vibratória de pulso de alta pressão pode utilizar o fluxo de ar pulsado de alta pressão para impactar o fluido de perfuração, de modo que as partículas em fase sólida possam ser desalojadas da peneira com mais facilidade e o efeito de peneiramento possa ser aprimorado. O desareador ultrassônico pode utilizar o efeito de vibração das ondas ultrassônicas para reunir as partículas finas de areia e facilitar a separação. O removedor de ferro por separação magnética pode utilizar o efeito do campo magnético para remover as partículas magnéticas da fase sólida do fluido de perfuração e melhorar a pureza do fluido de perfuração.

3. Proteção ambiental

Com os requisitos ambientais cada vez mais rigorosos de hoje, os equipamentos de controle de sólidos também se tornarão cada vez mais ecologicamente corretos. Por exemplo, o uso de um sistema fechado de controle de sólidos pode reduzir o vazamento e a volatilização do fluido de perfuração, além da poluição ambiental. O sistema fechado de controle de sólidos pode circular o fluido de perfuração na tubulação e no equipamento fechados, evitando o contato do fluido de perfuração com o ambiente externo e reduzindo o vazamento e a volatilização do fluido de perfuração. Ao mesmo tempo, o sistema fechado de controle de sólidos também pode reciclar e tratar fluidos de perfuração, realizando a reciclagem de fluidos de perfuração e reduzindo a poluição ambiental. O desenvolvimento de fluidos de perfuração e equipamentos de controle de sólidos ecologicamente corretos, como fluidos de perfuração biodegradáveis e equipamentos de controle de sólidos de baixo ruído, pode reduzir o impacto ambiental e alcançar uma perfuração sustentável. Fluidos de perfuração biodegradáveis podem ser decompostos por microrganismos no ambiente natural e não poluem o solo e a água. Equipamentos de cimentação de baixo ruído podem reduzir a poluição sonora da operação de perfuração para o ambiente circundante e melhorar a proteção ambiental da operação de perfuração.

Concluindo, o equipamento de cimentação é uma garantia importante para garantir operações de perfuração seguras e eficientes. Por meio de medidas razoáveiseleição de equipamentos de cimentação, Com a otimização do layout e do processo, o controle rigoroso do desempenho do fluido de perfuração e o fortalecimento da manutenção e do gerenciamento dos equipamentos, o efeito da cimentação pode ser efetivamente aprimorado para garantir o bom andamento das operações de perfuração. Ao mesmo tempo, com o progresso contínuo da ciência e da tecnologia, os equipamentos de controle de cimentação continuarão a se desenvolver na direção da inteligência, alta eficiência e proteção ambiental, de modo a contribuir ainda mais para o desenvolvimento da perfuração de petróleo e gás.