固控系統是固相控制系統的簡稱，常用的固相控制方法有：稀釋法、替換法、機械清除法、自然沉淀法和化學沉淀法。通過機械清除法清除鉆井液的有害固相， 從而調整鉆井液的各項性能。它在提高鉆井速度、保護油氣層、調整鉆井液性能和降低鉆井成本方面起著重要作用。固控系統由鉆井液罐、設備、流程管線及附件組成，可滿足鉆機鉆井時用來凈化、貯存、配置、循環和計量鉆井液。鉆井液罐根據功能可分為振動篩罐、中間罐、吸入罐、混合罐、儲備罐和補給罐等。設備配有振動篩、真空除氣器、除砂器、除泥器、離心機、離心式砂泵、射流混漿器、攪拌器等。流程由凈化設備流程、加重流程、清水倒泥漿流程、泥漿泵吸漿流程、泥漿槽流程、平衡管線及補給流程等。附件包含走道、梯子、欄桿等安全防護裝置。從井口返回的泥漿，攜帶有大量鉆井等有害固相，為確保現場鉆井液循環和重復使用鉆井液，必須不斷而且有效地清除鉆井液中的鉆屑， 根據去除鉆屑顆粒大小的不同，一般可分為五級凈化流程：振動篩流程、除氣流程、除砂流程、除泥流程、離心機流程。（見圖 1）
 
設計依據系統化、多角度解決方案
 
固控系統主要依據相關標準和現場經驗來設計，具體是對系統容積、設備選擇和相關工藝流程的設計。在設計系統布置形式之前，我們需要對鉆井液罐進行設計，設計時需考慮以下幾點。環境溫度：不同環境溫度對鉆井液罐、設備、材質要求均不同。中東、西亞地區屬于沙漠地區，需增加模塊化運輸成本，盡量減少拆裝，此外，沙漠地區干旱高溫，需增加降溫等輔助設備；巴西地區叢林密集，在保證模塊化運輸之外，固控系統布置還需緊湊，減少模塊化重量，適合直升機吊裝；俄羅斯地區通常為低溫，需要考慮增加保溫棚，采用適合低溫運行的電機設備，吊裝點等材料需采用抗低溫材料；馬來西亞是熱帶雨林氣候，為避免大量的雨水對泥漿的稀釋，通常會配有防雨棚。運輸尺寸：泥漿罐罐體的設計應該考慮運輸成本，運輸尺寸須滿足其運輸條件同時適當考慮使用方所在國家的交通條件，尤其是山區偏遠地區或者需要鐵路運輸等條件都對罐體的長度、寬度和高度有限制。井場面積：固控系統布置在整套鉆機中占地面積較大，如何縮短固控布局也成為縮小井場布置因素之一。我們可對同一用戶設計出多種布置形式的固控系統，提供系統化、多角度的解決方案。
 
布置形式單一與結合形式滿足需求
 
固控系統布置形式多樣化趨勢明顯，按適用地區分：適用于低溫環境的“保溫型”、便于快速移動的“輪拖式”、滿足熱帶雨林運輸限制的“直升機吊裝式”；按移運速度分為全輪拖型、列車式、叢式井型；按井場布置分：“一字型”、“L 型”和“列車型”。上述各形式固控系統不僅可以圖 1 鉆井液凈化設備流程51P+E技術應用 Technology & Equipment·Technology Application 技術·裝備單一使用，也可以將多種形式結合設計以滿足客戶使用需求。全 輪 拖 型 及 全 輪 拖 型 + 防 雨棚（見圖 2、圖 3）：鉆井液罐均為移運拖車形式，采用雙橋液壓起升結構，拖車底盤主要由車橋、輪胎、 輪 輞、 懸 掛、 車 架、 制 動 系統、電氣系統、支撐設備等組成；拖 車 最 高 移 運 速 度：30km/h；最 小 離 地 間 隙：250mm； 輪 距：2,400mm； 后 懸：800mm; 牽 引高度：1,400mm；間隙回轉半徑：2,200mm； 牽引銷總成：SAE 31/2（90#A 型焊接式）；為滿足快移的目的，將防雨棚做成可折疊形式，在不大面積拆裝防雨棚骨架的前提下，快速折疊棚頂，使防雨棚與鉆井液罐同時移動。叢式井 + 列車式 + 保溫型（見圖 4、圖 5）：該系統將固控區分成兩個區，一是振動篩罐區，二是中間罐、 吸入罐、 儲備罐、 混合罐區 （簡稱其它區域）。振動篩罐安裝于鉆機底座上，可隨底座同時移運到下一井口位置，其它區域始終安放在固定位置，兩個區域通過輸送管線連接。為解決高寒地區工人工作的環境問題，通常會在上述系統中增加保溫棚，該保溫棚由房體與罐體按列車式布局組成 7 個模塊，各模塊之間具有間距 4，保溫房主結構為方管框架和瓦楞鋼板，房頂和端墻用巖棉板，模塊之間用橡膠發泡板進行密封，起到很好的保溫效果。直升機吊裝式（見圖 6）：為滿足山地、叢林、沙漠腹地等公路運輸難以到達的偏遠地區的油氣勘探開發需要，設計出一種直升機吊裝鉆機配套的固控系統，該固控系統可滿足 5,000 米鉆機的配套使用要求，同時運輸模塊質量控制在 4t以內。模塊化程度較高，能夠實現快速拆卸與安裝，提高效率，降低成本，滿足炎熱潮濕地區的鉆井工況和環境要求。
 
未來展望鉆井液廢棄物無害化
 
推廣綠色鉆井，即用高標準的HSE 嚴格設計符合要求的固控系統，通過減少鉆井廢棄物最終達到環保的要求。現已設計出符合油基和水基系統的泥漿不落地系統，即鉆井廢液與巖屑處理應采用不落地處理技術，實現鉆井廢液與巖屑的固液分離達到無害化處理。圖 7、圖 8、圖 9 為油基泥漿不落地系統，可實現鉆井巖屑中油基泥漿的回收再利用，大大降低鉆井成本，減少廢物的排放。圖 10 為水基泥漿不落地系統，包含三部分系統：固液分離系統 +水處理系統 + 固化系統，其中固液分離系統是基本，水處理系統和固化系統可作為選擇性的項目，可根據 不 同 的 COD、TDS、SS 等 含 量配置水系統，也可根據客戶要求配置相應的固化系統。作為設計人員，我們可根據各國客戶對鉆機的使用情況設計出符合要求的固控系統，當然，我們還應進一步完善和改進產品結構，提高產品質量，降低成本、提高效率、以符合 HSE 的要求。