目前使用離心機(jī)處理鉆井液多數(shù)情況下是有效益的，但使用不當(dāng)會(huì)影響生產(chǎn)。錯(cuò)誤使用離心機(jī)的一個(gè)例子是連續(xù)使用兩臺(tái)離心機(jī)的做法，第一臺(tái)離心機(jī)用于“回收重晶石”，第二臺(tái)用于“廢棄鉆屑”。第一步是傳統(tǒng)的分離，使底流返回到在用鉆井液系統(tǒng)。安排第二臺(tái)離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，排出低比重固體顆粒，使“干凈”的液體返回到鉆井液中，而不是排出溢流。
  這個(gè)過程不能進(jìn)行，千萬不能！不能工作！它是在以下兩個(gè)錯(cuò)誤假設(shè)的基礎(chǔ)上工作的。

  l 第一臺(tái)離心機(jī)可從低比重固體顆粒中分離出重晶石；

  l 第二臺(tái)離心機(jī)能產(chǎn)生不含固體顆粒的液體返回到鉆井液中。

  這兩種假設(shè)都是不正確的，都忽略了沉積物的物理性質(zhì)。更進(jìn)一步說，這個(gè)過程假設(shè)分離加重液體的目的是去除低比重固體顆粒，實(shí)際上它不能。目的是去除膠質(zhì)和近膠質(zhì)固體顆粒，這些固體顆粒對(duì)鉆井液的性能非常不利，與它們的比重關(guān)系不大。

  通過增加重力來加速離心沉淀，這可用斯托克斯定律來描述。它敘述了沉淀速度與沉淀粒子和周圍液體之間密度的差異成正比，與液體的粘度成反比，這是一種數(shù)學(xué)表示方法，我們的直覺認(rèn)為這是正確的，即較重的粒子在較輕的粘度小的液體中沉降得較快。

  通常所用的重晶石加重鉆井液含有的重晶石和鉆屑顆粒直徑范圍在1-20微米之間。假設(shè)重晶石和低比重固體顆粒的平均比重為4.2和2.6, 相應(yīng)地，重晶石顆粒的質(zhì)量約等于含有50%較大的低比重固體顆粒的質(zhì)量。例如：如果大多數(shù)小于6微米的重晶石顆粒剩余在溢流中，那么大多數(shù)小于9微米的低比重重晶石顆粒也將留在溢流中。在底流中發(fā)現(xiàn)較大的顆粒包括重晶石和鉆屑。這樣，我們不能從低比重鉆屑中分離重晶石。我們可以從較輕（較�。┑牧Ｗ又蟹蛛x出重的（較大）粒子。

  讓我們考慮一下一系列分離過程是怎樣發(fā)生的。假設(shè)“重晶石回收”裝置產(chǎn)生8微米的重晶石碎屑。第二個(gè)裝置產(chǎn)生4微米的碎屑，大多數(shù)大于8微米的重晶石碎屑和大于12微米的低比重固體顆粒在第一階段返回到泥漿中，在第二階段，剩下的大于4微米 的重晶石顆粒和大于6微米的低比重固體顆粒被排出，最細(xì)的，最損害性的材料返回到泥漿中。

  兩種中切點(diǎn)不管是那一種是在它們中間被去除的材料。這些成份包括在完全可接受尺寸范圍內(nèi)的重晶石粒子和低比重固體顆粒，這種固體顆粒太大，不能增加粘度，太細(xì)以致于不能很好地研磨。所有最細(xì)的固體顆粒（包括重晶石和巖屑）返回到泥漿體系中，假設(shè)平均顆粒尺寸遞減，泥漿質(zhì)量降低。粒子尺寸的減少增加了粘度和稀釋需求。隨著井壁泥餅質(zhì)量遞減，促進(jìn)井眼條件的惡化。

  然而，被排出的更壞的期望尺寸的重晶石必須用清潔的重晶石替換。其中30%可能是小于6微米的粒子；10%-15%可能期望成為膠體（<2微米）。這更進(jìn)一步減少了平均粒子尺寸，加速泥漿質(zhì)量的下降。

  兩個(gè)階段的離心過程通過增加稀釋需求是昂貴的和有害的。它增加了泥漿成本和鉆井廢棄物量。即使是最壞的，它實(shí)際上降低了鉆井液質(zhì)量。這個(gè)工業(yè)連續(xù)使用離心機(jī)每年浪費(fèi)數(shù)百萬美元，相信我們正在第一階段“回收重晶石，在第二階段排出鉆屑。

  分離昂貴的泥漿

  當(dāng)分離費(fèi)用高的油基或合成基鉆井液時(shí)，溢流經(jīng)常返回到泥漿體系中，而含有較大固體顆粒和期望的重晶石的底流被排出，用好的重晶石替代，因?yàn)樗心z體和近膠體粒子，所以可增加粘度。如果我們給出一些希望用離心機(jī)完成的東西，這種荒唐將不允許。

  當(dāng)一些人認(rèn)為液相成本太高以致于不能被排放，固體顆粒的去除是有益的。要記住有問題的固體顆粒是最細(xì)的粒子，產(chǎn)生粘度效應(yīng)問題。當(dāng)保留細(xì)小顆粒不能緩和所產(chǎn)生的問題時(shí)，就要排放維持泥漿比重所需要的固體物質(zhì)，而不減輕問題，這樣只能使問題惡化。當(dāng)需要排放費(fèi)用高的液體時(shí)，最好選用傳統(tǒng)的離心機(jī)，但它難以吸收。由于膠體濃度會(huì)增加問題的嚴(yán)重性，當(dāng)液體不用長(zhǎng)期使用時(shí)，沒有必要使用傳統(tǒng)的離心機(jī)。然而，當(dāng)膠體確實(shí)存在問題時(shí)（他們常常這樣），傳統(tǒng)的離心機(jī)是恢復(fù)鉆井液質(zhì)量的最好辦法。

  對(duì)于費(fèi)用極高的液體，證明使用高級(jí)過濾裝置清潔“cent rate”現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)性將是有益的。但是，“centrate”不能用離心機(jī)清潔。沒有實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)方法用來從流體中去除在流體中懸浮的膠質(zhì)粒子。對(duì)粘性的油基和合成基鉆井液來說，具有膠體性質(zhì)的不下沉的固體顆粒可能較大（10-15微米），必須通過稀釋或傳統(tǒng)的離心機(jī)來控制他們的濃度，“centrate”被排放。因?yàn)閺U棄物最少的原因，最好選用后一過程。必須為排放液的儲(chǔ)存做準(zhǔn)備工作，直到它要么合理地處理，要么再處理作為填充液重新利用或用于另一口井。

  用離旋流分離器排出

  用非加重鉆井液來減少鉆井廢棄物的量是一種越來越普遍的做法。它常常是有益的。但是，如果返回液的質(zhì)量不合適，它可能是有害的，而它常常是這樣。只有返回液中固體顆粒的濃度小于泥漿中期望固體顆粒濃度的兩倍，它才起作用。如果濃度較高，那么，這種做法導(dǎo)致廢棄量增加，而不是減少。因此，必須監(jiān)控返回到鉆井液體系中液體的固體顆粒含量。

  分離非加重鉆井液的合理性

  在鉆屑濃度已知時(shí)，準(zhǔn)備抵消加入一桶鉆屑的新鉆井液體積之間的關(guān)系可用下列公式來表示：桶=（100—%）%；式中%=期望鉆屑的濃度。

  為了提供穩(wěn)定井眼和最大的機(jī)械鉆速，許多作業(yè)者把鉆屑的體積濃度限制在5%，因此，每桶加入的固體顆粒將要求準(zhǔn)備19桶新鉆井液，在7%的鉆屑濃度下，每桶固相顆粒需加入13.3桶稀釋劑。

  了解每桶鉆井液的成份和成本，以及處理過量鉆井液每桶費(fèi)用外，我們可以很容易地計(jì)算去除鉆屑的成本效益。如果配制和處理泥漿的成本分別是10美元/桶和5美元/桶，相應(yīng)地，每桶稀釋劑的總成本是15美元。如果我們把鉆屑的體積含量控制在5%，去除每桶固體顆粒成本將減少285美元（15美元/桶*19桶）。運(yùn)用手頭上的這個(gè)數(shù)值，很容易確定使用離心機(jī)是否經(jīng)濟(jì)有效。因此，即使對(duì)于非加重鉆井液，多臺(tái)離心機(jī)的使用常常證明是正確的。

  分離加重鉆井液的合理性

  如果進(jìn)行某種假設(shè)與膠體的最大允許濃度有關(guān)，同樣的方法可以用來計(jì)算從加重鉆井液中去除固體顆粒的經(jīng)濟(jì)效益。如果我們假設(shè)在油基鉆井液中期望的最大濃度是5%，在油基鉆井液或合成基鉆井液中我們可以允許8%，那么，去除每桶固體顆粒取消了19桶稀釋劑的水基鉆井液和11.5桶稀釋劑的油基和合成基鉆井液的需求。了解每桶新鉆井液的成本，我們便可以計(jì)算去除這些固體顆粒的經(jīng)濟(jì)效益，很容易確定使用離心機(jī)是否經(jīng)濟(jì)。

  結(jié)論

  分離加重鉆井液的目的是去除膠體或近膠體粒子，不能去除低比重固體顆粒。膠體是非常細(xì)的粒子以致于它們不能在純凈水中沉降。因此，它們不能通過離心法分離。分離溢流返回到鉆井液體系中總是含有返回的膠體; 因此，總是潛在地?fù)p害這種粒子。用上面提到的費(fèi)用合理方法表明用加重和非加重鉆井液進(jìn)行鉆井作業(yè)總能從合理使用一臺(tái)或多臺(tái)離心機(jī)而得到更大效益。
技術(shù)支持:

• 齒輪泵技術(shù)支持(一)
• 齒輪泵技術(shù)支持(二)
• 螺桿泵技術(shù)支持(一)
• 螺桿泵技術(shù)支持(二)