Ⅰ. Определение оборудования

The Центрифуга для отделения бурового раствора является критически важным устройством для разделения твердой и жидкой фаз в операциях по бурению нефтяных и газовых скважин. Он в основном используется для высокоэффективного центробежного разделения бурового раствора (также известного как буровой раствор), обеспечивая градуированную обработку твердых частиц в растворе и рециркуляцию жидкой фазы. Это оптимизирует производительность раствора, снижает сброс отходов и экономит затраты.

Ⅱ. Основные функции

Твердофазная сортировка обработки

• Разделяет твердые частицы разных размеров (например, шлам и обломки горных пород), обычно способно разделять частицы размером ≥2–5 микрон (в зависимости от модели оборудования и условий эксплуатации).
• Различают «крупные твердые частицы» (подлежащие отбрасыванию) и «мелкие твердые частицы» (оставающиеся в шламе для поддержания производительности).

Жидкофазная переработка

• Восстанавливает жидкую фазу в буровом растворе (базовая жидкость, химические реагенты и т. д.), сокращая объем подготовки свежего бурового раствора и материальные затраты.
• Для бурового раствора на нефтяной основе или в экологически уязвимых ситуациях переработка жидкости сводит к минимуму загрязнение окружающей среды.

Оптимизация производительности бурового раствора

• Регулирует плотность, вязкость и реологические свойства бурового раствора путем контроля содержания твердой фазы и распределения размеров частиц для соответствия технологическим требованиям на различных этапах бурения (например, бурение, цементирование).

Ⅲ. Принцип работы

Механизм центробежного разделения

• Оборудование состоит из горизонтального барабана (вращающегося с высокой скоростью, 1500–4000 об/мин) и внутреннего шнекового конвейера.
• Буровой раствор поступает в центр барабана, и под действием центробежной силы твердые частицы оседают на стенке барабана и выталкиваются к коническому концу шнековым конвейером; жидкость образует внутреннее жидкостное кольцо и выливается через переливное отверстие на противоположном конце барабана.

Контроль ключевых параметров

• Скорость барабана: Более высокие скорости создают большую центробежную силу и более высокую точность разделения (подходит для разделения мелких частиц).
• Высота плотины: Регулирует время пребывания жидкости, влияя на эффективность разделения и прозрачность жидкости.
• Дифференциальная скорость (разница в скорости между барабаном и прокруткой): Контролирует скорость транспортировки твердых материалов, чтобы избежать чрезмерного сжатия или закупорки.

Ⅳ. Типичные сценарии применения

Наземное бурение：Перерабатывает буровой раствор на водной и нефтяной основе, отделяет шлам и извлекает полезные твердые частицы, такие как бентонит и барит.

Морское бурение：Соответствует экологическим нормам (например, Конвенции МАРПОЛ), сокращает сброс грязевых отходов и адаптируется к ограниченному пространству на морских платформах.

Горизонтальное/направленное бурение：Справляется с высоковязким и содержащим много твердых частиц буровым раствором, поддерживает чистоту ствола скважины и предотвращает риск прихвата труб.

Переработка отходов：Уменьшает объем отработанного шлама, снижая затраты на транспортировку и утилизацию твердых отходов.

Ⅴ. Технические преимущества

Высокая эффективность и энергосбережение:Производительность обработки составляет от 30 до 150 м³/ч (в зависимости от модели), при этом энергопотребление на 30% ниже, чем у традиционного фильтрационного оборудования.

Автоматизированное управление:Интегрированная система управления на основе ПЛК в режиме реального времени отслеживает параметры бурового раствора (например, плотность, расход) и автоматически регулирует рабочие параметры, такие как скорость и дифференциальная скорость.

Износостойкая конструкция:Барабаны и спирали изготавливаются из износостойких материалов (например, покрытия из карбида вольфрама, высокохромистого чугуна), что позволяет продлить срок службы и выдерживать воздействие бурового раствора с высоким содержанием песка.

Соблюдение экологических норм:Снижает содержание вредных веществ (например, тяжелых металлов, нефти) в грязевых отходах, соблюдая мировые экологические стандарты (например, EPA в США, Регламент CLP в ЕС).

Ⅵ. Ключевые параметры выбора

Размеры барабана

• Диаметр (например, 350 мм, 450 мм, 650 мм): Большие диаметры обеспечивают более высокую производительность обработки, подходят для крупномасштабных буровых работ.
• Соотношение длины и диаметра (Д/Д): Более высокое соотношение повышает точность разделения, идеально подходит для разделения мелких частиц.

Мощность обработки

• Максимальная производительность обработки бурового раствора (м³/ч): Должна соответствовать расходу системы циркуляции бурового раствора.

Точность разделения

• Минимальный размер отделяемых частиц (микроны): выбирается на основе требований к контролю твердой фазы в процессах бурения (например, более глубокие скважины требуют более высокой точности).

Режим привода

• Частотно-регулируемый привод (ЧРП): Обеспечивает гибкую регулировку скорости для адаптации к различным условиям грязи.

Ⅶ. Вопросы технического обслуживания

Ежедневные проверки

• Контролируйте температуру подшипников и значения вибрации, чтобы предотвратить простои из-за механических неисправностей.
• Очищайте внутреннюю стенку барабана и шнековый конвейер от твердых отложений, чтобы уменьшить износ.

Регулярное техническое обслуживание

• Заменяйте смазочное масло в редукторе каждые 500–1000 часов и проверяйте зазор между спиралью и барабаном (отрегулируйте или замените в случае износа).
• Проведите неразрушающий контроль (например, ультразвуковую дефектоскопию) износостойких компонентов для оценки уровня износа.

Ⅷ. Типы

Центрифуги для бурового раствора можно классифицировать по различным типам на основе различных критериев. Ниже приведены общие классификации и их характеристики:

By Точность разделения (минимальный размер разделяемых частиц)

• Среднескоростная центрифуга（5–40 микрон)）Первичное разделение для удаления более крупных частиц шлама, обычно используется при первичной очистке бурового раствора.
• Высокоскоростная центрифуга（2–5 микрон)）：Тонкое разделение для бурового раствора, содержащего мелкие частицы (например, бентонит, барит), подходит для глубоких скважин с высокими требованиями к производительности бурового раствора.

По структуре барабана

1.Цилиндрическая центрифуга

• Функции: Цилиндрический барабан обеспечивает большое пространство для разделения и высокую производительность обработки, но более низкую точность разделения.
• Приложение: Быстрая обработка больших объемов бурового раствора, подходит для первичных стадий контроля твердой фазы.

2.Коническая центрифуга

• Функции: Конический хвост усиливает сжатие твердой фазы за счет центробежной силы, повышая эффективность разделения и обезвоживания твердой фазы.
• Приложение: Сценарии, требующие сброса твердых веществ высокой сухости (например, обработка бурового раствора на масляной основе).

3.Цилиндрическо-коническая композитная центрифуга

• Функции: Сочетает в себе большую производительность цилиндрической секции с высокой эффективностью обезвоживания конической секции, сбалансированную производительность обработки и точность разделения.
• Приложение: Большинство сценариев бурения, особенно сложные скважинные условия с высокими требованиями к характеристикам бурового раствора.

По режиму движения

1. Центрифуга с одним двигателем

• Структура: Приводится в действие одним двигателем, при этом разность скоростей между шнеком и барабаном достигается посредством механической трансмиссии (например, планетарной коробки передач).
• Функции: Простая конструкция и низкая стоимость, но ограниченный диапазон регулировки дифференциальной скорости и гибкость.

2. Центрифуга с двухмоторным приводом

• Структура: Барабан и спираль приводятся в движение независимыми двигателями, при этом дифференциальная скорость регулируется посредством преобразования частоты.
• Функции: Регулировка дифференциальной скорости в реальном времени на основе характеристик бурового раствора, высокая адаптивность, эффективность и экономия энергии (например, с помощью двигателей переменной частоты).

3. Центрифуга с трехмоторным приводом

• Структура: Добавляет вспомогательный двигатель к двухдвигательной системе для точного управления крутящим моментом прокрутки и дифференциальной скоростью.
• Функции: Подходит для высоковязкого и высокосодержащего твердого раствора, обеспечивает более высокую надежность, но и более высокую стоимость.

По классу взрывозащиты

1.Стандартная центрифуга

• Приложение: Невзрывоопасные среды (например, обычное бурение на суше).

2.Взрывозащищенная центрифуга

• Функции: Ключевые компоненты (двигатели, системы управления) имеют взрывозащищенное исполнение (например, огнестойкие, повышенной безопасности), соответствующее международным стандартам (ATEX, IECEx) или национальным стандартам (GB 3836).
• Приложение: Взрывоопасные среды, такие как морские буровые платформы и газосодержащие скважины.

По мощности обработки

• Малая центрифуга(30–60 м³/ч): Небольшие буровые бригады, лаборатории или системы циркуляции бурового раствора с низким расходом.
• Средняя центрифуга(60–120 м³/ч): Традиционное наземное бурение, отвечающее большинству требований к циркуляции бурового раствора.
• Большая центрифуга(120–150 м³/ч): морские платформы, большие горизонтальные скважины или ситуации, требующие быстрой обработки больших объемов бурового раствора.

Рекомендации по выбору

1.На основе глубины скважины:

• Мелкие колодцы (<3000 метров): Выбирайте среднескоростные цилиндро-конические композитные центрифуги, чтобы сбалансировать стоимость и эффективность.
• Глубокие скважины (>3000 метров): требуются высокоскоростные центрифуги с двухмоторным приводом для обеспечения тонкой сепарации и стабильной работы бурового раствора.

2. В зависимости от типа грязи:

• Грязь на водной основе: достаточно стандартных центрифуг.
• Буровой раствор на нефтяной/синтетической основе: необходимо использовать взрывозащищенные, устойчивые к коррозии центрифуги с системы отопления.

3.На основе экологических требований:

• Зоны со строгими экологическими требованиями (например, морское бурение): отдайте приоритет высокоточным центрифугам для сокращения сброса отходов или используйте их в сочетании с сушилками для резки для дальнейшего снижения содержания масла.