如果清潔的泥漿是鉆井作業(yè)的生命液，那么控制井筒巖屑和固相含量則是保持井眼良好工況的首要前提。除固控設(shè)備及其相關(guān)技術(shù)工藝外，鉆機設(shè)備和鉆井工藝方面都步入了自動化時代。相信，未來技術(shù)的進步或能改變這一方面。隨著超聲波傳感器和智能振動篩的不斷發(fā)展，固控設(shè)備的自動化時代也來到了。

新型振動篩的特點
       2015年，一款多頻振動篩出現(xiàn)在OTC市場。該產(chǎn)品能運用50級的多頻振動對鉆井液進行凈化處理。這款振動篩通過采用采礦業(yè)“激振器”產(chǎn)生的不同頻率和振幅來實現(xiàn)振動速度的高速變化，使振動篩篩目上的振動力倍增。為了推動固控設(shè)備向著自動化的方向發(fā)展，正在設(shè)計的振動篩具有兩個特點。一是采用超聲波傳感器實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)測量；二是振動篩工作時可以實現(xiàn)自控操作，無需人工干預(yù)。
      “這些特點正在與其它先進技術(shù)齊頭并進，針對當前和未來更深更長水平段鉆井的需求，也包括通過提高鉆井液回收率及篩出更干巖屑來達到進一步節(jié)省成本的經(jīng)濟需求。正如該行業(yè)大多數(shù)技術(shù)創(chuàng)新一樣，挑戰(zhàn)是將這些新技術(shù)應(yīng)用到該領(lǐng)域的重要動力。”一位在埃克森美孚公司開發(fā)研究部工作了39年的前研究顧問Leon Robinson博士說：“人們正在取得各種各樣的重大技術(shù)突破，把從實驗室剛剛驗證的技術(shù)拿到現(xiàn)場試用就是向前邁出了一大步”。
新固空設(shè)備提效阻漏
        對于一些公司來說，他們或許不愿考慮使用新的固控設(shè)備和技術(shù)，Robinson博士敦促他們仔細看一看新的固控設(shè)備是如何影響鉆井性能和鉆井效率的。Robinson博士說：“鉆速低是由于未能使巖屑離開井底所引起的。如果你不能使巖屑使迅速離開井底，鉆頭會再次研磨同一批巖屑，使鉆井速度降下來，就好像巖石很硬鉆頭鉆不動鉆速很慢一樣。另外，你會遇到高扭矩高摩阻的井下工況，你可能在想你已經(jīng)加了13.6t鉆壓，可是你卻可能只給鉆頭加了6.8t鉆壓，原因是有6.8t的井眼摩阻，這部分摩阻抵消了一部分鉆壓，使你不能將13.6t的鉆壓全都加到鉆頭上。”
        低效的固控設(shè)備可能是導致許多非生產(chǎn)時間的罪魁禍首，如井漏、卡鉆、井控事故等。Zaxxon儀器公司的常務(wù)總經(jīng)理Norman認為，從多個不同層級上看，鉆進產(chǎn)生的過量巖屑對泥漿體系是有害的，在實際作業(yè)中，泥漿凈化系統(tǒng)中沒能有效地去除和處理好鉆出的巖屑，由此產(chǎn)生誘發(fā)性井漏是常見的事，甚至更嚴重的井漏事件。你可能會遇到環(huán)空泥漿漏光的情形，所有這突如其來的事態(tài)都會因你沒有迅速采取有效的阻漏措施而導致井漏發(fā)生。
一種新型解決方案
        Norman建議探索多種方式，在固控和鉆井效率之間找到更有效的量化關(guān)系。他說：“就像用‘拇指規(guī)則’或‘直覺’… 這樣的術(shù)語來形容鉆井隊經(jīng)驗豐富的鉆井人一樣，但如果他們能接受更多的信息，想象會發(fā)生怎樣的可能性”。一種可能的解決方案仍在研發(fā)之中。這可能是一種卡箍式測量工具，采用超聲波技術(shù)實時測量流體密度、流量、顆粒尺寸分布和流變學參數(shù)。這種工具被命名為Rheopipe 。Rheopipe是一種超聲波傳感器，這種傳感器能接在管線外面。Zaxxon儀器公司自2013年夏季以來一直在研發(fā)這種工具。這項研發(fā)的最終版本將能測量管線滿眼流體和半滿眼流體的多項數(shù)據(jù)。
        Norman說道：“我們能把這種儀器接在離心機一側(cè)的吸入液流管線和另一側(cè)的流出液流管線上，測量移除固體的移動效率”。這使得振動篩和離心機的效率被量化，因為泥漿在流進和流出這些儀器的前后會得到兩種狀態(tài)的測量。Zaxxon儀器公司是從其它行業(yè)正在使用的測量流量的類似工具中得到的這一靈感，如食品加工業(yè)、化學制品業(yè)和化妝品業(yè)。
多頻振動篩的應(yīng)用
        2015年的OTC市場上，鉆井液服務(wù)公司展出了商業(yè)化的多頻振動篩，根據(jù)公司發(fā)布的信息，這款多頻振動篩能對泥漿進行多達50級的凈化處理，起初的驅(qū)動力源自Chevron的支持，因為這家石油公司曾尋找多種途徑來篩出更干的巖屑，首次設(shè)計了一臺可以烘干巖屑的振動篩，而這款振動篩也能作為一臺液流振動篩或泥漿凈化器來使用。這款振動篩在篩目網(wǎng)下面添加了一系列獲得專利的激勵器，在振動篩振動時激勵器能增加篩目上的重力，振動篩通過一個彈性體將重物與一個拍打器連接起來進行前后擺動，拍打器安裝在篩網(wǎng)下面，當振動篩的振動藍在篩目上施加重力時，激勵器給振動篩增加的重力運用在篩目上，Hiltl說：“振動篩的振動與拍打器的拍打使擺動越來越大，高重力僅施加在篩目的表面，而非振動篩設(shè)備上”。
        無論是多頻振動篩還是標準振動篩通常都運行在1800rpm的轉(zhuǎn)速下，根據(jù)Hiltl的介紹，激勵器能提高施加給鉆井液的重力從8到50個等級，而且，多頻振動篩還能通過一個無極變頻器（VFD）使每一個周期的重力強度產(chǎn)生變化，而標準振動篩的振動強度則保持恒定。由于重力周期重復(fù)地加速和減速，這使得新款振動篩能產(chǎn)生多頻振動，避免篩目的篩孔堵塞，當較小的固體顆粒在振動篩篩目的篩孔停留時，減少了體積的處理過程，對于使用恒頻振動篩而言這是一個風險。
       多頻振動篩的振動頻率從30到1000赫茲，施加的重力范圍能被調(diào)整，例如：一名操作員可以通過無極變頻器來提高施加在篩網(wǎng)上的振動重力，從而到達一個所需的范圍，如30-50 級。振動篩上的激勵器選自一個帶有專利的采礦技術(shù)，一個從事鉆井液服務(wù)的合資公司FSIVIRTO公司正在使用此項技術(shù)。JV公司使用了同類型的激勵器，采煤業(yè)在篩選煤時使用過這樣的激勵器，它與鉆井行業(yè)使用的振動篩功能很相似。
備注：本文由新久振動公司工程師整理發(fā)布，如有疑問或了解更多的振動篩的常用知識，歡迎聯(lián)系新久振動公司進行咨詢和學術(shù)交流。