泥浆池和循环系统的净化
在钻进过程中,岩粉(屑)等不断进入泥浆内,使泥浆密度、黏度和含砂量、固相含量等增加。因此,必须及时进行除砂净化工作,否则,将加速水泵和钻具的磨损,影响钻孔冲洗效果,严重时会导致孔内事故的发生。
(一)泥浆循环系统的净化
1.泥浆循环系统的净化含义
是指在钻进过程中经过泥浆循环槽、沉淀池(箱)等地表循环系统循环,由此实现除砂,达到泥浆净化的效果。它是利用重力作用的原理,使岩粉及其固体杂物跟随泥浆慢速流动时,在重力作用下沉淀并行排除的净化方法。
2.泥浆循环系统的安装
1)以地面循环、重力(下沉)除砂法为主进行净化时,泥浆沉淀池、循环槽、水源箱可按图1-1所示,采用开挖安装法或预制件组合安装法进行安装。
2)以机械(旋流除砂器)除砂法进行净化时,应采用爬钉或钢丝绳索将旋流除砂器绑固安装在钻塔与泥浆循环系统之间的位置。
(二)泥浆池的净化
泥浆池可采用机械除砂法或重力下沉结合人工除砂法进行净化。其中:机械除砂法常用旋流除砂器,可既除砂又除泥,具有劳动强度小等优点,应积极应用推广。
1.旋流除砂法
旋流除砂器的结构如图2-6所示。
图2-6 旋流除砂器
旋流除砂净化原理为:由于岩粉的质量大于泥浆黏土颗粒的质量,在离心力的作用下,岩粉很快下沉。从孔内返回的泥浆在一定的压力作用下从侧面切线方向以9～12m/s的流速,进入圆筒体后,在离心力的作用下,产生旋流运动破坏了泥浆的结构,使较粗的固相颗粒从泥浆中分离出来,沿筒壁迅速沉淀至锥体下部,并由排砂嘴排出。此离心力比重力沉砂的能力要高几百倍,除砂效果良好,可以清除20μm左右的颗粒。由于此方法为机械带动浆液循环除砂,因此具有劳动强度小、但处理时间较长的特点。该方法在有条件的施工单位应积极推广使用。
2.重力下沉岩粉-人工除砂法
即指岩粉在重力作用下,沉聚于泥浆沉淀池及循环槽。然后采用人工借助打捞工具清除沉砂。此方法具有处理时间短、清除沉砂比较彻底的特点,但劳动强度大。
此外,循环系统的净化方法还有震动式泥浆筛除砂法等。
岩心钻探设备主要包括钻机、泥浆泵、动力机、钻塔及附属设备等。
钻机是钻探设备中的核心,它给钻具提供破碎岩石所需的压力、扭矩和回转速度,驱动钻具向地层深部钻进,并通过升降机完成起、下钻具(套管、专用工具)的辅助作业。选择钻探设备时,一般应首先选定钻机主机类型,然后再在此基础上来配备其他设备。
泥浆泵主要用于在钻探施工中输送钻井液,以携带岩屑、冷却钻头、润滑钻具,为孔底动力钻具提供能源。在特殊情况下,还可用于向孔内灌注水泥浆、化学处理剂、接收来自孔底的随钻测量信号等。
动力机用于驱动钻机、泥浆泵和其他辅助设备,可选柴油机、汽油机、电动机或液压泵站驱动等形式。
钻塔用于固定和支承钢丝绳升降系统、导向机构(在施工斜孔条件下),并为大量钻杆柱提供存放空间。一定高度的钻塔可实现一次升降多根钻杆,从而节约升降工序的辅助作业时间。
附属设备根据钻探实际需要而配置,主要有:泥浆净化装置、钻杆(管)拧卸装置、绳索取心绞车及钻探参数仪表和测量仪器等。优质的钻探辅助设备有利于提高钻进速度和钻探质量,降低劳动强度,保障安全钻进。
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