Оборудование для очистки буровых растворов.

Во время бурения ствола скважины происходит интенсивное разрушение горной породы, которая в свою очередь загрязняет призабойную зону. Для промывки забоя и выноса шлама на поверхность применяют промывочные жидкости способные удерживать кусочки породы во взвешенном состоянии.

С углублением ствола скважины происходит постоянное насыщение бурового раствора выбуренной породой, что в свою очередь ведет к ухудшению его физико-механических свойств, снижает выносную способность раствора.

Постоянное накопление шлама в растворе ведет к увеличению плотности и высокому содержанию твердой фазы. Абразивные частицы, находясь в растворе при циркуляции, ведут к разрушению оборудования. Высокое содержание твердой фазы уменьшает механическую скорость бурения, а высокая плотность приводит к интенсивным поглощениям бурового раствора, что может привести к аварии.

Для регулирования содержания твердой фазы и уменьшения плотности бурового раствора можно использовать следующие способы:

• разбавление раствора водой

• замещение части бурового раствора более легким

• осаждение частиц шлама в отстойниках

• очистка с помощью механических средств

На практике обычно используют комбинацию из нескольких способов. Наиболее эффективным является способ очистки буровых растворов с помощью механических средств. Он позволяет снизить влияние выбуренной породы на свойства раствора и как следствие сохранить его качество. Для этого применяют ряд механических средств, позволяющих сократить время взаимодействия и количество частиц в буровом растворе. Эти установки условно можно разделить по глубине очистки раствора от выбуренной породы, т.е. по размеру частиц удаляемых на конкретной установке.

Средства грубой очистки представлены в основном механическими вибрационными установками (виброситами), способными удалять крупный шлам размером свыше 100 мкм. без особого нарушения скорости прокачки бурового раствора.

Средства тонкой очистки представлены более широким спектром механических средств: сито-гидроциклонные сепараторы, песко- и илоотделители, деканторные центрифуги и т.п.

Деление гидроциклонных сепараторов производится условно по диаметру внутренней цилиндрической части гидроциклона и по способности отделения частиц на пескоотделители и илоотделители.

Центрифуги делятся на прямоточные и противоточные (характер движения жидкости внутри барабана), по отношению диаметра барабана к его длине, по скорости вращения барабана (высокоскоростные и низкоскоростные).

Набор средств для очистки бурового раствора подбирается исходя из условий бурения и поставленных задач. Порядок прохождения

раствора по установкам определяет схему циркуляции раствора и ступенчатость системы.

Принцип работы гидроциклона:

Под действием избыточного давления, создаваемое центробежным насосом, на выходе из насадки 1 улитки 3 (см. рис. 3.3.1) поток жидкости преобразуется в мощную струю, перемещающуюся по спирали вниз конуса 4. Отделившиеся более тяжелые частицы горной породы 8 на периферии вращающегося потока, соприкасаясь со стенкой конуса, поступают вниз и выбрасываются через разгрузочное отверстие 5 (насадку) в виде " веера" 6, " зонтика".

В верхней внутренней части циклона, за счёт вращающейся струи создается разряжение (вакуум) 9, которое заполняется воздухом из атмосферы через шламовую насадку 8. Создающееся разряжение способствует своевременному отводу (отсосу) через сливную насадку 2 из циклона и далее в циркуляционную систему.

Рис. 3.3.1. Гидроциклон

1-входная насадка; 2-сливная насадка; 3-улитка; 4-конус; 5-шламовая насадка; 6-«веер»; 7-шламовый нисходящий поток; 8-зона отсоса (разряжения).

Пескоотделители:

Пескоотделители являются гидроциклонными сепараторами твердых частиц удаляющими частицы размером более 74 мкм, т.е. песок (абразивные частицы). Название «пескоотделитель» говорит само за себя: этот тип оборудования удаляет твердые частицы «песчаного» размера из буровых растворов. Для того чтобы производить более эффективное удаление твердых абразивных частиц, после вибросит обязательно устанавливают пескоотделитель.

Илоотделители:

Илоотделители являются гидороциклонными сепараторами твердых частиц и удаляющие ил из бурового раствора. В зависимости от диаметра циклона зависит и тонкость очистки бурового раствора.

Центрифуга:

Декантирующая центрифуга имеет цилиндрический конусообразный барабан 1 (см рис.3.3.2) с относительно большим соотношением длины и диаметра. Особенностью конструкции является встроенный внутри барабана шнековый конвеер 2, предназначенный для постоянной выгрузки отсепарированной твердой фазы. Скорость вращения барабана колеблется в пределах от 1000 до 4000 оборотов в минуту, позволяющая развивать силу " д" от 500 до 4000.

Технологическая жидкость 3 подается в цилиндрическую секцию, где она образует слой вокруг стенок. Толщина этого слоя зависит от расположенных в концевой части порогов, через которые осветленная жидкость сливается под действием центробежной силы. Твердые частицы, как более тяжелые, собираются у стенки барабана и откуда они непрерывно выводятся с помощью шнекового конвейера и поднимаются вверх по конической части -намыву(пляжу) - и далее наружу через выгрузные отверстия 5, расположенные в суженной части конуса барабана,

Рис. 3.3.2. Центрифуга.

Технические характеристики оборудования для очистки бурового раствора отечественного производства.

Вибросита Таблица 3.3.1

Ситогидроциклонные сепараторы Таблица 3.3.2

Гидроциклонные установки Таблица 3.3.3

Дегазаторы Таблица 3.3.4

Центрифуги Таблица 3.3.5

Технические характеристики оборудования для очистки бурового раствора импортного производства

Вибросита Таблица 3.3.6

Центрифуги Таблица 3.3.7

Рисунок 3.3.3. Илоотделитель тонкой очистки ИГ45М.

Рисунок 3.3.4. Илоотделитель гидроциклонный ИГ45М-2.

Рисунок 3.3.5. Шнековый конвейер КШ 40/12.

Рисунок 3.3.6. Илоотделитель тонкой очистки ИГ40/75-К

Рисунок 3.3.7. Илоотделитель тонкой очистки ИГ 45/75.

Рисунок 3.3.8. Пескоотделитель ПГ 60/300-В

Техническая характеристика вертикальных шламовых насосов типа ВШН.

Таблица 3.3.9

Техническая характеристика шламовых насосов 6Ш8 и 6Ш8-2 Таблица 3.3.10