海洋工程中的鉆井系統

1、現對海洋工程中的鉆井系統做一下盤點。（注：船體的一些系統原理和普通船舶相差不大，故不做過多闡述）1， 泥漿系統，作為鉆井中的重要流體。它的主要作用有以下幾點：        a 在鉆井過程中帶走切下來的巖屑。b，防止在鉆井過程中外部的油，氣，和水進入井中。c，冷卻鉆頭和鉆桿 d，防止井口塌陷。要達到上述要求這就要求泥漿在屬性上達到黏度，比重，強度，失水性滿足鉆井。通常我們在泥漿中加入一些特殊的成分，比如重晶石，陶土等增加它的比重，用機械分離的方法除去一些比較重的成分。加入各種化學成分調節(jié)泥漿的屬性，以使得泥漿在各個地層的鉆井中發(fā)揮它的

2、作用。那么泥漿是如何工作的呢？ 首先，不得不提到的是高壓泥漿泵，這是整個泥漿系統的心臟，不用說，泥漿泵是往復式活塞泵。并且通常是高速高壓多作用式（如不了解容積式泵的，請參考船舶輔機），它的主要結構是，吸入緩沖器，活塞，工作缸，馬達，冷卻器，排除緩沖器。相應地，要保證它的正常工作，冷卻水，滑油等是不可或缺的。  泥漿泵從泥坑中吸入泥漿，排出的高壓泥漿通過高壓管系到達鉆井甲板上的立管，再通過軟管進入頂驅 ，鉆桿 ，鉆頭，巖層，回流到環(huán)形空間，分流器，振動篩，處理艙，回到泥坑。 為了保證泥漿泵，良好的吸入性能，通常在泥漿泵之前會安裝一個增壓泵，英文charge pump ，增壓泵

3、的作用不僅僅是為泥漿泵服務，通常它還會連接到注井（不知道如何說成中文，英文是casing filling），水泥單元等。chager pump 是一個離心泵，不用多說了。 通常來講，泥漿，只是我們通俗的講法，在石油鉆井中，叫做鉆井液，有各種化學成分組成。比較昂貴，一般有兩種性質：油基，水基。適用于不同地質層的深井鉆探。 (oil based mud , water based mud) ,分別儲存在不同的泥坑中（mud pit） 泥漿系統是一個閉式的循環(huán)系統。在上面已經大致介紹了它的循環(huán)路線。 泥漿進入鉆頭的過程比較簡單，不做介紹了。重點介紹返回泥漿的處理系統。從海底返回的泥漿在隔水套管（ri

4、ser）和鉆桿(drill pipe  or string)組成的環(huán)形空間中上升,到達分流器(diverter)中， 分流器可以看成一個簡單的環(huán)形防噴器，當壓力相對較低的淺層油氣沿泥漿通道經過分流器時，分流器通過兩條通徑達18”的管，把含氣泥漿排放到平臺兩側舷外，避免傾覆。從分流器出來的泥漿，其物理和化學成分已經變化，從海底帶上來的可能是一些沙子，粘土，油，水，可燃氣體等。在進入重新循環(huán)之前，必需要處理。泥漿通過連接在分流器和流量分配器（flow divider）之間的傾斜管道，流入流量分配器。流量分配器的作用是使進入到每個震動篩的泥漿流量均勻.其結構比較簡單。類似鐵盒子，

5、一個進口，旁通，多個出口連接到每個震動篩，里面由不同形狀的鋼結構組成通道使得泥漿分配的合理。 泥漿進入到震動篩之后，在這里，大的泥塊在震動的作用下，被分離出來。這就除去泥漿中的一些比較大的cuttings 。震動篩的結構(下面的圖片有點不相符) 通常來講，震動篩由主體結構，篩網，彈簧，電機等組成，篩網由2到4層不等。泥漿從震動篩中部兩側的方形出口流出。上面講到cuttings的如何被分離出來的，這只是其中最初步的一個步驟。那么分離出來的cuttings如何處理，經過初處理的泥漿如何進一步處理呢？很顯然，通過各個震動篩，cuttings在篩網面上抖落下來，被收集到一個設備里面，它叫做CCB ,全

6、名cleancut cuttings blower. cuttings are conveyed using positive air pressure to an ISO-pump located elsewhere on the platform.這是其中的一個方案，在一些平臺的設計中，可能會通過一個橫向的螺紋傳輸器screw conveyor.把抖落的cuttings收集運輸到一個集中的艙里面，等日后處理。當然，考慮到鉆井的安全，會有一個應急的overboard會被布置。（具體形式以后再說）。 再談泥漿，從shaker 出來的泥漿會收集到方形出口下面的一個橫截面方型的通道中 英文叫 mu

7、d gutter  or mud trough 。這個通道把所有的shaker的出口都連接起來。液體的泥漿在里面流動，它會流經一組叫做mud treat tank的艙，泥漿處理艙。容積按照鉆井設計的要求，一般在10立方米左右大小。各處理艙是局部相通的，這樣講有點不好理解，就是各個艙之間有溢流口和隔離閥。 各個艙按泥漿流經的順序依次叫 sand trap tank , degasser tank , disilter tank , return tank  or centrifugal tank . 以上所說的艙，不一定每個平臺上都有，一般會按照船東的要求

8、來布置，有時可能會少前面的一個，也可能會少后面的一個。sand trap tank 顧名思義desand 除砂，在重力的作用下比重大的沙子被沉積下來，degass tank 除氣艙，泥漿里面含有油氣，在這里通過安裝在tank 上面的degasser 把油氣分離出來，油氣排放到安全區(qū)域。degasser 類似一個泵，只不過，在它前面的吸口處，有類似濾器一般的很多小孔。包含油氣的泥漿泡通過它自然會破裂了，出口的泥漿流到desilter tankdesilter tank 精慮艙， 這里面的泥漿，被一個叫做desilter pump 的離心泵， 泵送到 desilter 。desilter的結構很簡單, 大家都知道旋風除塵器 由切線方向進入的高速泥漿在里面做離心運動。，由于比重的不同，泥漿從中間上邊的出口流出，比重大的東東從下邊流出。desilter 不是一個，一般是一組，叫做desilter assembly 有共同的進口和出口。它有時會之間座在其中的一個或者幾個震