En sistema de control de sólidos en fluidos de perforación (o sistema de control de sólidos) es un sistema de apoyo vital para las plataformas de perforación petrolífera. Su función principal es eliminar las partículas sólidas innecesarias del fluido de perforación. Esto mantiene la estabilidad del fluido, mejora las condiciones de trabajo de la bomba y aumenta la eficacia de la perforación.
En sistema de control de sólidos en fluidos de perforación se compone principalmente de equipos de depuración y tanques de circulación con sus equipos de suministro. Los componentes clave son la zaranda vibratoria, los desgasificadores de vacío, los desarenadores, los desfiltros, las bombas de arena, la tolva de lodo, los agitadores, las pistolas de fluido de perforación y las tuberías auxiliares.
Como componente importante del módulo del equipo de perforación, la configuración y selección de equipos para el sistema de control de sólidos de fluidos de perforación se diversifican cada vez más. Desde el punto de vista de la estructura del sistema, las configuraciones originales de los equipos ya no pueden satisfacer las necesidades de la tecnología de perforación moderna. Además de considerar el control de sólidos del fluido de perforación, también debe tener funciones como la preparación del fluido de perforación, el suministro, la purga, la recuperación, la seguridad, el mantenimiento y el diseño de redundancia.
El sistema de control de sólidos de fluidos de perforación se compone de los correspondientes dispositivos de purificación de fluidos de perforación, diseñados para satisfacer los requisitos de purificación de fluidos de perforación. Los sistemas de purificación de fluidos de perforación utilizados habitualmente incluyen sistemas de dos y tres etapas, con un máximo de cinco etapas.
Primera fase de purificación (eliminación de partículas grandes)
El fluido de perforación que circula de vuelta a la boca del pozo desde el fondo del pozo contiene recortes de perforación de mayor tamaño. El fluido de perforación entra en el zaranda vibratoria tanque a través de la tubería de conexión desde la boca del pozo. La criba vibratoria separa los recortes de perforación mayores de 74μm, completando la primera etapa de depuración. La capacidad de la zaranda vibratoria debe ser de 100-125% del desplazamiento total máximo de la bomba de perforación. El fluido de perforación purificado fluye desde el tanque cónico al siguiente compartimento.
Segunda y tercera fase de purificación (desgasificación y eliminación de partículas de mayor tamaño)
Durante el proceso de perforación, el gas del fondo del pozo se mezcla con el fluido de perforación, alterando su densidad y afectando a su capacidad para transportar lodo y arena. En este punto, el desgasificador de la cámara de desgasificación elimina los gases nocivos del fluido de perforación, restaurando así la densidad del fluido de perforación y estabilizando su viscosidad. Esto completa la purificación secundaria del fluido de perforación. A continuación, la bomba de arena bombea el fluido de perforación desgasificado al desarenador. El desarenador separa las partículas de arena más pequeñas (40-100μm de tamaño) del fluido de perforación, completando el proceso de desarenado, que es la purificación terciaria. La capacidad de procesamiento del desgasificador y el desarenador debe ser 100%-125% del desplazamiento total máximo de la bomba de perforación y fusión.
Instalar la tubería de aspiración de la cámara de desgasificación en la zona donde el fluido de perforación se agita completamente dentro del tanque, y equiparla con una rejilla filtrante. Descargue el gas extraído de forma direccional. El puerto de descarga debe estar orientado a favor del viento, y la línea de descarga debe ser una tubería rígida, con su salida a una distancia mínima de 75 m de la boca del pozo.
Purificación cuaternaria (eliminación de partículas pequeñas)
El fluido de perforación purificado por el desarenador entra directamente en la cámara de desarenado (o, en función de las necesidades reales, directamente del desarenador a otras cámaras a través del depósito de fluido de perforación). En la cámara de desarenado, la bomba de desarenado aspira el fluido de perforación y separa las partículas diminutas (12-74 μm de tamaño), completando así la cuarta etapa de purificación. A continuación, el sistema transporta el fluido de perforación purificado directamente al separador centrífugo a través de una tubería. La capacidad de la bomba de desarenado debe ser de 100% a 125% de la capacidad total máxima de descarga de la bomba de perforación.
Al diseñar el desarenador y la bomba de desarenado, las tuberías de entrada y salida deben ser cortas y rectas. La salida de descarga del rebosadero debe estar por encima del nivel de líquido más alto del depósito. La entrada de la tubería de aspiración necesita una rejilla filtrante.
Purificación en cinco etapas (eliminación de partículas)
A centrifugadora se instala en la cámara de separación centrífuga. El fluido de perforación se introduce en la centrifugadora mediante una bomba de tornillo. La centrifugadora separa las partículas más pequeñas (2-15μm de tamaño), lo que constituye la quinta etapa de purificación. A continuación, el fluido de perforación purificado entra en el tanque de circulación a través de un tanque de fluido de perforación. El caudal de la centrifugadora debe ser 5%-10% del desplazamiento total máximo de la bomba de perforación.
En el caso de pozos de condiciones complejas y con requisitos elevados, la operación de perforación utiliza el rendimiento de las cinco etapas de purificación. Dependiendo de las necesidades reales, la operación también puede emplear una o más etapas de purificación.
La racionalidad y el carácter científico de la configuración del sistema de control de sólidos afectan directamente a la eficacia de la perforación. Un sistema correctamente diseñado y seleccionado puede mejorar en gran medida la eficiencia de la perforación en la operación real.
