固控系统是固相控制系统的简称，常用的固相控制方法有：稀释法、替换法、机械清除法、自然沉淀法和化学沉淀法。通过机械清除法清除钻井液的有害固相， 从而调整钻井液的各项性能。它在提高钻井速度、保护油气层、调整钻井液性能和降低钻井成本方面起着重要作用。固控系统由钻井液罐、设备、流程管线及附件组成，可满足钻机钻井时用来净化、贮存、配置、循环和计量钻井液。钻井液罐根据功能可分为振动筛罐、中间罐、吸入罐、混合罐、储备罐和补给罐等。设备配有振动筛、真空除气器、除砂器、除泥器、离心机、离心式砂泵、射流混浆器、搅拌器等。流程由净化设备流程、加重流程、清水倒泥浆流程、泥浆泵吸浆流程、泥浆槽流程、平衡管线及补给流程等。附件包含走道、梯子、栏杆等安全防护装置。从井口返回的泥浆，携带有大量钻井等有害固相，为确保现场钻井液循环和重复使用钻井液，必须不断而且有效地清除钻井液中的钻屑， 根据去除钻屑颗粒大小的不同，一般可分为五级净化流程：振动筛流程、除气流程、除砂流程、除泥流程、离心机流程。（见图 1）
 
设计依据系统化、多角度解决方案
 
固控系统主要依据相关标准和现场经验来设计，具体是对系统容积、设备选择和相关工艺流程的设计。在设计系统布置形式之前，我们需要对钻井液罐进行设计，设计时需考虑以下几点。环境温度：不同环境温度对钻井液罐、设备、材质要求均不同。中东、西亚地区属于沙漠地区，需增加模块化运输成本，尽量减少拆装，此外，沙漠地区干旱高温，需增加降温等辅助设备；巴西地区丛林密集，在保证模块化运输之外，固控系统布置还需紧凑，减少模块化重量，适合直升机吊装；俄罗斯地区通常为低温，需要考虑增加保温棚，采用适合低温运行的电机设备，吊装点等材料需采用抗低温材料；马来西亚是热带雨林气候，为避免大量的雨水对泥浆的稀释，通常会配有防雨棚。运输尺寸：泥浆罐罐体的设计应该考虑运输成本，运输尺寸须满足其运输条件同时适当考虑使用方所在国家的交通条件，尤其是山区偏远地区或者需要铁路运输等条件都对罐体的长度、宽度和高度有限制。井场面积：固控系统布置在整套钻机中占地面积较大，如何缩短固控布局也成为缩小井场布置因素之一。我们可对同一用户设计出多种布置形式的固控系统，提供系统化、多角度的解决方案。
 
布置形式单一与结合形式满足需求
 
固控系统布置形式多样化趋势明显，按适用地区分：适用于低温环境的“保温型”、便于快速移动的“轮拖式”、满足热带雨林运输限制的“直升机吊装式”；按移运速度分为全轮拖型、列车式、丛式井型；按井场布置分：“一字型”、“L 型”和“列车型”。上述各形式固控系统不仅可以图 1 钻井液净化设备流程51P+E技术应用 Technology & Equipment·Technology Application 技术·装备单一使用，也可以将多种形式结合设计以满足客户使用需求。全 轮 拖 型 及 全 轮 拖 型 + 防 雨棚（见图 2、图 3）：钻井液罐均为移运拖车形式，采用双桥液压起升结构，拖车底盘主要由车桥、轮胎、 轮 辋、 悬 挂、 车 架、 制 动 系统、电气系统、支撑设备等组成；拖 车 最 高 移 运 速 度：30km/h；最 小 离 地 间 隙：250mm； 轮 距：2,400mm； 后 悬：800mm; 牵 引高度：1,400mm；间隙回转半径：2,200mm； 牵引销总成：SAE 31/2（90#A 型焊接式）；为满足快移的目的，将防雨棚做成可折叠形式，在不大面积拆装防雨棚骨架的前提下，快速折叠棚顶，使防雨棚与钻井液罐同时移动。丛式井 + 列车式 + 保温型（见图 4、图 5）：该系统将固控区分成两个区，一是振动筛罐区，二是中间罐、 吸入罐、 储备罐、 混合罐区 （简称其它区域）。振动筛罐安装于钻机底座上，可随底座同时移运到下一井口位置，其它区域始终安放在固定位置，两个区域通过输送管线连接。为解决高寒地区工人工作的环境问题，通常会在上述系统中增加保温棚，该保温棚由房体与罐体按列车式布局组成 7 个模块，各模块之间具有间距 4，保温房主结构为方管框架和瓦楞钢板，房顶和端墙用岩棉板，模块之间用橡胶发泡板进行密封，起到很好的保温效果。直升机吊装式（见图 6）：为满足山地、丛林、沙漠腹地等公路运输难以到达的偏远地区的油气勘探开发需要，设计出一种直升机吊装钻机配套的固控系统，该固控系统可满足 5,000 米钻机的配套使用要求，同时运输模块质量控制在 4t以内。模块化程度较高，能够实现快速拆卸与安装，提高效率，降低成本，满足炎热潮湿地区的钻井工况和环境要求。
 
未来展望钻井液废弃物无害化
 
推广绿色钻井，即用高标准的HSE 严格设计符合要求的固控系统，通过减少钻井废弃物最终达到环保的要求。现已设计出符合油基和水基系统的泥浆不落地系统，即钻井废液与岩屑处理应采用不落地处理技术，实现钻井废液与岩屑的固液分离达到无害化处理。图 7、图 8、图 9 为油基泥浆不落地系统，可实现钻井岩屑中油基泥浆的回收再利用，大大降低钻井成本，减少废物的排放。图 10 为水基泥浆不落地系统，包含三部分系统：固液分离系统 +水处理系统 + 固化系统，其中固液分离系统是基本，水处理系统和固化系统可作为选择性的项目，可根据 不 同 的 COD、TDS、SS 等 含 量配置水系统，也可根据客户要求配置相应的固化系统。作为设计人员，我们可根据各国客户对钻机的使用情况设计出符合要求的固控系统，当然，我们还应进一步完善和改进产品结构，提高产品质量，降低成本、提高效率、以符合 HSE 的要求。