固控系统(固体控制系统)是钻井作业中用于处理钻井液(泥浆)的核心装备组合，通过多级分离和循环技术，实现固相控制、性能维护和环保目标。以下是固控系统的主要设备及其功能分类：

一、核心分离设备

振动筛(Shale Shaker)

功能：作为固控系统第一道防线，去除钻井液中大颗粒钻屑(>75μm)，如岩屑、砂砾。

特点：高频振动(通常750-1500RPM)配合多层筛网(目数20-200)，处理量可达50-500m³/h。

除砂器(Desander)

功能：分离中颗粒固相(20-75μm)，如粘土颗粒，降低钻井液固相含量。

原理：利用旋流器(通常10-12英寸)产生离心力，底流口排出钻屑，溢流返回循环系统。

除泥器(Desilter)

功能：处理细颗粒固相(5-20μm)，进一步优化钻井液清洁度。

结构：由多个4英寸旋流器并联组成，处理量通常为除砂器的1/3-1/2。

离心机(Decanter Centrifuge)

功能：分离超细颗粒(<5μm)，如胶体颗粒，同时调整钻井液密度和粘度。

类型：高速离心机(转速>3000RPM)处理低密度固相，中速离心机(1500-3000RPM)用于加重钻井液。

钻井液清洁器(Mud Cleaner)

功能：组合除砂器与细筛网(通常200目)，同步处理中细颗粒，提高分离效率。

二、循环与输送设备

砂泵(Sand Pump)

功能：为除砂器、除泥器提供高压钻井液(压力0.2-0.35MPa)，确保旋流器正常工作。

剪切泵(Shear Pump)

功能：高速剪切钻井液，破坏胶体结构，提高固相分离效率，常用于配制聚合物泥浆。

离心泵(Centrifugal Pump)

功能：输送钻井液至振动筛或储备罐，流量范围50-1000m³/h。

三、辅助处理设备

真空除气器(Vacuum Degasser)

功能：去除钻井液中侵入的气体(如天然气)，防止井喷并恢复泥浆密度。

液气分离器(Poor Boy Degasser)

功能：紧急情况下分离气侵钻井液中的大量气体，保障井控安全。

搅拌器(Agitator)

功能：保持储备罐内钻井液均匀，防止固相沉淀，功率通常为5.5-22kW。

混合漏斗(Mud Mixer)

功能：快速混合钻井液添加剂(如重晶石、CMC)，缩短配浆时间。

四、存储与计量设备

储备罐(Reserve Tank)

功能：存储备用钻井液，容量通常为50-200m³，配备液位计和温度传感器。

计量罐(Trip Tank)

功能：精确计量钻井液体积，监测井内流体变化，容积通常为1-5m³。

配液罐(Compounding Tank)

功能：用于预处理钻井液基液，配备加热和搅拌装置。

五、安全与环保设备

电子点火装置(Ignition Device)

功能：燃烧处理含可燃气体的废弃钻井液，符合环保排放标准(如VOCs<50ppm)。

钻井液枪(Mud Gun)

功能：高压冲洗罐体和设备表面，防止固相沉积，操作压力可达35MPa。

六、系统集成与控制

固控撬块(Solid Control Skid)

功能：集成振动筛、除砂器、除泥器、离心机等设备，便于快速搬运和安装。

PLC控制系统

功能：实时监测流量、压力、固相含量，自动调节设备参数(如离心机差速、砂泵频率)。

固控系统工作流程

一级分离：钻井液经振动筛去除大颗粒。

二级分离：除砂器处理中颗粒，除泥器处理细颗粒。

三级分离：离心机处理超细颗粒，调整钻井液性能。

循环利用：清洁钻井液返回钻井系统，废弃物进入固废处理单元。

通过上述设备的协同工作，固控系统可实现钻井液固相含量降低至5%以下，回收利用率达80%-95%，显著提升钻井效率并降低环境风险。