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1、教学目标 与要求知识目标：掌握离心机的使用方法能力目标：能够组合钻井液的固控工艺素质目标：培养学生爱岗敬业、认真负责的职业素质教学重点 与难点重点：离心机的使用难点：固控设备的组合处理方法：讲授、举例、讨论教学资源教材、多媒体教室、课件、图片等教学过程主题/任务/活动教学方法/教具时间分配导入新课讲授、举例离心机的工作原理讲授离心机的性能讲授离心机的操作讲授钻井液固控工艺讲授小结讲授作业/ 技能训练教学评估授课内容离心机计划课时教 学 设 计【导入新课】通过之前的学习，我们已经了解了局部钻井液固相控制设备，那么这些 固相控制设备对循环的钻井液进行固相处理之后，钻井液的固相含量是否满足 钻井要求
2、呢？假设不满足我们应做怎样的处理呢？今天我们就给大家介绍在旋流 别离器之后用于处理更细小颗粒的固相控制设备一离心机。离心别离机的使用便于清除胶体颗粒，回收加重材料，减少液体排放量。【授课内容】一、离心机的工作原理1、结构用于钻井液固控的主要是倾注式离心机，其结构如下图。倾注式离心 机又称做沉降式离心机，其核心部件有滚筒、螺旋输送器和变速器。含有细颗粒的液体固相2、工作原理离心机工作时，电机通过大、小端带轮分别带动转鼓、差速器旋转，高 速旋转的转鼓内有同心安装的具有螺旋叶片的输送器，转鼓由轴承座支撑。转 鼓通过左轴承座处的空心轴与差速器的外壳相连接，差速器的输出轴带动螺旋 输送器与转鼓同向转动，
3、但转速不同，其转差率为转鼓转速的0.2%-3%。钻井 液从进料管经轴筒上进浆孔流入滚筒内，在离心力的作用下，转鼓内形成一环 形液池，重固体颗粒离心沉降到转鼓内外表上而形成沉渣，由于螺旋叶片与转 鼓的相对运动，沉渣被螺旋叶片推送到转鼓的小端，沉渣从小端排渣孔排出。 在转鼓的大端盖上设有假设干个溢流孔，处理后的钻井液从此处排出。滚筒内液层的厚度靠调节离心机端面上的溢流孔来控制，当输送器将沉 渣推至干湿区过渡带时，由于离心力和挤压力的作用，大多数自由水被挤掉， 而留在颗粒外表的主要是吸附水。因此，离心机是唯一能够从别离的固相颗粒 上清除自由水的钻井液固控装置，它可将液相损失降到最低程度。二、离心机的
4、性能离心机主要清除钻井液中大小为2-70 U m的颗粒,提高其离心别离作用, 可以从钻井液中别离2-5 Pm以上的颗粒，可以把不加重钻井液中大于2-5 nm 的非膨润土颗粒排出，或从加重钻井液中把重晶石和5um以上的颗粒与5 11m 以下的膨润土质胶体颗粒别离出来。那么离心机在使用过程中的技术性能怎样呢？它又是如何使用的呢？我们一起来学习离心机的技术性能及使用：离心机一般用于从加重钻井液中回收重晶石，它的处理量较小，只有 o为了有效的操作，不应超过离心机最大处理量，钻井液进入离心机 的同时加适量水进行稀释，可提高离心机的别离效率。离心机在使用时要将加重钻井液加水稀释至密度后再 送进离心机处理，
5、稀释水的加入速度一般为适宜，钻井液的漏斗粘 度降至34-38S范围内为宜。在回收重晶石时，离心机的外壳转速以1800-2000r/min为宜，转速太高 会使别离粒径变细。低转速时可回收重晶石，高转速下可别离膨润土和粘土。 而用来回收重晶石时可回收2-5 u m以上重晶石95%以上。假设钻井液粘度太高, 应该降低转速以便清除更多的淤泥。在处理井场正在使用的钻井液时，应视钻井液性能，适时向钻井液中补 充1-2袋膨润土粉，因为离心机在排除有害固体时，会排除一些有益的膨润土 颗粒，为了维持钻井液性能，需要补充膨润土。通常，离心机不像旋流器、除 砂器那样连续使用，只允许每天处理1-2个循环。需要注意，钻
6、井液清洁器和离心机都可用于从加重钻井液中清除钻屑， 并回收大局部重晶石。但是，这两种设备清除颗粒的粒度范围有所不同。三、固控工艺1、非加重钻井液的固控流程如下图：图9-7再加改帖并版的固控流程I-废弃Kh2T 动筋;3一篇鼻水0一起就除。1总级一黛京*|船6离心机溢流一扑光处理.端,制上和和*一*收入口在该流程中，固控设备的顺序依次为振动筛、旋流除砂器、旋流除泥器 和离心机，以保证固相颗粒从大到小依次被清除。要求各种固控设备（离心机 除外）的许可处理量，一般不得小于钻井液泵排量的1.25倍。而固控设备型号 的选择，应依据钻井液的密度、固相类型与含量、流变性，以及固控设备的许 可处理量而定。在钻
7、井液进入除砂器之前，应适当加水稀释以提高别离效率。 通过固控设备之后，适量补充化学处理剂、膨润土和水，对钻井液性能进行调 整。非加重钻井液能否到达固控要求，在很大程度上取决于对各种旋流器的 合理使用。快速钻进时，旋流除砂器、旋流除泥器均应连续启动，中途除泥或 间歇式除泥都会导致钻井液密度随井深而明显增加，只有连续除泥才能使钻井 液密度保持相对稳定。2、加重钻井液的固控工艺加重钻井液中同时含有高密度的加重材料和低密度的膨润土及钻屑。而 且加重材料在钻井液中的含量很高，其费用在钻井液本钱构成中所占比例也较 大。大量加重材料的加入一定会降低钻井液对地层岩屑的容纳量，而且对膨润 土的加量要求也会更为苛
8、刻。加重钻井液中，钻屑与膨润土的体积分数比一般 不应超过2:1,而非加重钻井液中该比值可适当放宽。因此，对于加重钻井液来 说，清除钻屑的任务比非加重钻井液更为重要，并且其难度也比非加重钻井液 要难得多，既要防止加重材料的损失，又要尽量减少体系中钻屑的含量。因为, 加水稀释会造成加重钻井液性能恶性循环，不仅钻井液本钱大幅度增加，而且 常导致压差卡钻等复杂情况发生，加重钻井液固控不能采用单纯加水稀释的办 法。现场应用的加重钻井液固控流程如下图：该系统为振动筛、清洁器和离心机三级固控，振动筛和清洁器用于清除 粒径大于重晶石的钻屑。对于密度低于1.8g/cm3的加重钻井液，使用清洁器的 效果十分显著，
9、如果对通过筛网回收重晶石和细粒低密度固相后，适当稀释并 添加适量降粘剂，可基本上到达固控的要求，此时可以省去使用离心机。但是, 当密度超过L8g/cm3时，清洁器的使用效果会逐渐变差。在这种情况下，常使 用离心机将粒径在重晶石范围内的颗粒从液体中别离出来。而将离心机用于加重钻井液固控，一方面可以回收重晶石，另一方面可 有效地清除微细的钻屑颗粒，降低低密度固相含量，从而使加重钻井液的粘度、 切力得以控制。但是钻井液中有大约3/4的膨润土和处理剂，以及一局部粒径 很小的重晶石粉会随钻屑细颗粒一起从离心机溢流口被丢弃，还有相当一局部 水也不可防止地被排掉。因此，为了维持正常钻进，必须不断地补充一些新浆。正确选择和使用固控设备及系统，可以通过大量清除钻屑，减少钻井液 及其配浆材料、处理剂的消耗，而取得显著的经济效益。相反，如果固控设备 选配不当，使用和保养不善，那么不仅不能取得好的固控效果，还会在经济上造 成损失。课后小结