泥浆处理装置是钻井过程中重要的工艺设备，海洋石油921钻井平台将泥浆处理装置进行模块化、橇装式设计，该模块结构简便可靠, 所有设备均布置在一个橇座上，具有良好的扩展性。其处理能力可满足6000m钻机系统正常钻井固井、处理井下事故、油基泥浆等多种工况的使用要求。

　　设计背景及基础

　　海洋石油921钻井平台是基于F&G公司设计的L780II型钻井平台为母船型而设计的，该钻井平台海上作业能力，最大作业水深60.96m时最大钻井可变载荷约为2268t，悬臂梁纵向作业范围：转盘中心最大外伸12.2m，钻台左右横向移动各3.66m，最低设计环境温度～20℃，最低海水温度-2℃，最大钻井作业深度可达6000m。

　　该钻井平台为三角形船体，带有三个三角形桁架桩腿，每个桩腿由下端的桩靴支撑。钻井平台的船体型长57.2m，型宽53.34m，型深7.62m。适合10m～60.96m水深以内的钻井作业，主要海域为渤海湾，兼顾其它同类海域。

　　该钻井平台泥浆处理系统能力需能满足6000m井深钻井工况需要，既需满足水基泥浆正常钻井中的四级固控需求，还需满足如有特殊情况需要用油基泥浆钻井情况下的泥浆处理条件，并且要同时考虑固井、堵漏、起下钻等作业对固控能力的特殊要求。

　　该钻井平台泥浆系统配备了两台F-1600型高压泥浆泵作为主钻井泵，该泵具体参数如表1所示。

　　在前期船型规划中，该钻井平台将靠近右后舷船艉处面积为5000mm X 15000mm的区域划分为泥浆处理区域，在此区域内需要布置下振动筛、除砂器、除泥器、离心机、及泥浆处理罐等固控设备(如图1)。

　　模块一专多能

　　该船船型较小，空间紧张，在5000mm X 15000mm的区域内需要设置能满足6000m钻深的泥浆处理系统，并且还要考虑钻屑回收、固井等多种复杂工况的设备空间需求，因此对泥浆处理系统采取模块化设计，将所有泥浆处理设施集成在一起，可节省空间，并且通过在模块上预留相应的接口位置而满足其他需求。

　　系统流程设计 泥浆处理系统流程如图2所示，井口返回泥浆经振动筛粗处理后，汇流至沉沙罐，经过重力沉降将部分颗粒度较大的固相去除。罐顶部的净液流继续流入除气罐，如果在钻井过程中有气体侵入泥浆的情况，可在此阶段开启真空除气器清除气侵。之后泥浆再经除砂器、除泥器进一步处理，而且当泥浆中含有较多粉砂及胶体颗粒时，再利用离心机做进一步处理，最终的处理后的泥浆通过返回罐流回主泥浆池。

　　固控设备设计 根据SY/T 6223-2005《钻井液净化设备配套、安装、使用和维护》内规定的6000m钻机固控系统配套原则，至少应设置四级固控，主要固控设备为振动筛、除砂器、除泥器、高/低速离心机，并且配置相应的沉砂池等。

　　振动筛主要用于去除直径大于200μm的固体颗粒，除砂器用于去除直径在200μm～15μm的固体颗粒，离心机用于去除直径在15μm～2μm的固体颗粒。固控设备的具体处理能里如表2所示。

　　振动筛是固控系统中的第一级,它的作用在于通过振动筛网的眼孔,把随钻井液返出井眼的大于眼孔的钻屑清除出钻井液体系。在所有固控设备中,振动筛的工作原理最简单,处理能力最强,维护比较简单。振动筛在整个钻井过程中都必须使用，运行的时间最长，由于海洋钻井平台作业风险较高，并且设备损坏后不便于现场修理，因此振动筛的处理能力应能满足在一台振动筛不能工作的情况下，振动筛的处理量仍保证钻井泵最大排量的150%。本项目钻井泵最大排量为 76.1l/s，一般4筛布振动筛处理能力约为50 l/s因此对于该项目选用4台4筛布振动筛。

　　除砂器与除泥器的使用频率没有振动筛高，并且维修比较简便，因此其处理量应为钻井时泥浆泵最大排量的100%～125%。常规除砂除泥器处理量如下：

　　10” 除砂器 31.5 l/s

　　4” 除泥器 5.04 l/s

　　因此，该项目选用3个除砂旋流器和20个除泥旋流器。离心机的处理量应为钻井时泥浆泵最大排量的15%～25%，选用两台高速离心机才能满足该项目使用需求。

　　最终确定固控设备配套如表3

　　模块设计 由于该平台泥浆处理设备较多，并且需要预留各种接口，因此将泥浆处理模块设计为3层。

　　模块一层布置(如图3所示)：模块一层作为整个模块的基础，将承受上部模块的重量。为合理利用空间，将泥浆沉淀池布置在一层，这既便于振动筛排出的净液流回流，又可将罐体结构作为上层的振动筛平台支撑结构，以减轻整个泥浆处理模块的总重量，便于模块的吊装、安装以及整船的重量控制。沉淀池池壁板采用瓦楞板，既能满足强度要求，也能减轻一部分重量。

　　为了方便各种辅泵吸入上水，将除砂泵、除泥泵、离心机供液泵、计量泵也布置在一层。同时在泵周围设置挡水围堰可防止在泵使用和维修过程中产生的泥浆对甲板的污染，在泥浆排屑槽附近预留一根海水冲洗管线方便了泥浆池底清污、钻屑排放。

　　模块二、三层布置：模块二层主要布置振动筛、真空除气器等需要长期使用的固控设备。为确保从井口返出的泥浆能顺畅流入振动筛，还必须使井口返出口与振动筛的进料口间的连接管线保持一定的高度差，使井口、悬臂梁、泥浆处理模块之间形成一个能使泥浆顺利流通的梯度通道，如图4所示。

　　为满足日常操作及安全逃生的要求，各振动筛之间保证600mm的间隔。振动筛与泥浆处理罐之间采用明槽进行连接，经过振动筛处理过的泥浆通过明槽流入泥浆处理罐。为满足固井、堵漏、起下钻等工况在明槽上设置插板，使泥浆可以直接排海、可以直接回泥浆池及可以直接进入计量罐。如图5所示。

　　模块三层主要作为扩展层，将泥浆实验室、离心机布置在此层，预留了录井装置的区域，以满足录井需求。如图6所示。

　　提升设备应用率

　　该泥浆处理模块长15m，宽5m，高6.2m，总重约40t，其泥浆固控设备在处理能力上可以去除颗粒直径在2μm以上的固相成分，基本上可以保证在钻井的各个时期都可以清除泥浆中的杂质。在处理量上，振动筛和除砂/除泥器都可以处理泥浆泵最大排量的150%，其中任何一台设备损坏需要维修时都可以通过其他设备来分担处理量，而不会影响钻井施工，并且在设备选择时充分考虑到其处理能力的重叠区域，使设备的应用率得到提高。

　　此套泥浆固控系统采用模块式设计，总体布局简单方便，符合工艺要求，采取模块式设计，结构紧凑，具有良好的扩展性，集成泥浆处理、井控、录井等多种钻井工况的使用需求，可以说是一专多能。总体上讲,此泥浆处理模块基本上与国内外的海上固控系统的发展方向是一致的，在最小的空间内配置了最高效的固控设备，满足海上钻井平台的使用需求。