如果清潔的泥漿是鉆井作業的生命液，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。除固控設備及其相關技術工藝外，鉆機設備和鉆井工藝方面都步入了自動化時代。相信，未來技術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展，固控設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在OTC市場。該產品能運用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“激振器”產生的不同頻率和振幅來實現振動速度的高速變化，使振動篩篩目上的振動力倍增。為了推動固控設備向著自動化的方向發展，正在設計的振動篩具有兩個特點。一是采用超聲波傳感器實現實時數據測量；二是振動篩工作時可以實現自控操作，無需人工干預。
      “這些特點正在與其它先進技術齊頭并進，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省成本的經濟需求。正如該行業大多數技術創新一樣，挑戰是將這些新技術應用到該領域的重要動力。”一位在埃克森美孚公司開發研究部工作了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突破，把從實驗室剛剛驗證的技術拿到現場試用就是向前邁出了一大步”。
新固空設備提效阻漏
        對于一些公司來說，他們或許不愿考慮使用新的固控設備和技術，Robinson博士敦促他們仔細看一看新的固控設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。”
        低效的固控設備可能是導致許多非生產時間的罪魁禍首，如井漏、卡鉆、井控事故等。Zaxxon儀器公司的常務總經理Norman認為，從多個不同層級上看，鉆進產生的過量巖屑對泥漿體系是有害的，在實際作業中，泥漿凈化系統中沒能有效地去除和處理好鉆出的巖屑，由此產生誘發性井漏是常見的事，甚至更嚴重的井漏事件。你可能會遇到環空泥漿漏光的情形，所有這突如其來的事態都會因你沒有迅速采取有效的阻漏措施而導致井漏發生。
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系。他說：“就像用‘拇指規則’或‘直覺’… 這樣的術語來形容鉆井隊經驗豐富的鉆井人一樣，但如果他們能接受更多的信息，想象會發生怎樣的可能性”。一種可能的解決方案仍在研發之中。這可能是一種卡箍式測量工具，采用超聲波技術實時測量流體密度、流量、顆粒尺寸分布和流變學參數。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這種工具。這項研發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據。
        Norman說道：“我們能把這種儀器接在離心機一側的吸入液流管線和另一側的流出液流管線上，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的測量。Zaxxon儀器公司是從其它行業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、化學制品業和化妝品業。
多頻振動篩的應用
        2015年的OTC市場上，鉆井液服務公司展出了商業化的多頻振動篩，根據公司發布的信息，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的轉速下，根據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。由于重力周期重復地加速和減速，這使得新款振動篩能產生多頻振動，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，一個從事鉆井液服務的合資公司FSIVIRTO公司正在使用此項技術。JV公司使用了同類型的激勵器，采煤業在篩選煤時使用過這樣的激勵器，它與鉆井行業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布，如有疑問或了解更多的振動篩的常用知識，歡迎聯系新久振動公司進行咨詢和學術交流。