Маса, кг 1400

ФСМ

Ефективнішими, ніж глиномішалки, є фрезерно-струминні млини ФСМ-3 і ФСМ-7 (рисунок 6.26).

1—рифлена плита для диспергування матеріалів; 2 — лопатевий ротор; 3— вал; 4 — лоток; 5 — відбивний щиток; 6 — вихідні грати; 7 — лопатка; 8 — виступи; 9— приймальний бункер; 10 — пересувний щиток; 11 — перфорована труба;12— шарніри;13 — запобіжна плита; 14 — змінні штифти; 15 — регулююча планка; 16 — пастка; 17— гумова прокладка; 18 — відкидна кришка; 19— механізм для відкриття і закриття кришки пастки; 20 — рама Рисунок 6.26 — Фрезерно-струминний млин ФСМ-7

Вони використовуються не тільки для при­готування промивних рідин, але і для їх обважнення.

Принцип роботи ФСМ полягає в наступному. Глина і вода, що подаються в приймальний бункер млина,, захоплюються лопатками ротора. При переміщенні глини (інших матеріалів) уподовж плити для диспергування матеріалів відбувається первинне подрібнення. Додаткове тонше подрібнення їх здійснюється при ударі струменів, що викидаються лопатками ротора, об вихідні грати, а також при подальшому переміщенні суспензії уздовж грат і проходженні розчину через її отвори. Частинки, що не встигли подрібнитися в млині, унаслідок циркуляції розчину знов потрапляють під лопатки ротора.

Є ряд типів ФСМ: ФСМ−3, ФСМ−7, ФСМ−12, що відрізняються один від одного неістотними конструктивними змінами.

Технічна характеристика фрезерно-струминного млина ФСМ-7

Продуктивність, т/год.:

з комової глини............................................................................ 8—10

з глинопорошку.................................................................... 20—25

Діаметр ротора, мм................................................................... 400

Частота обертання ротора, хв^-1..................................... 500

Потужність приводного електродвигуна, кВт............. 28

Габарити, мм................................................................... 1950X1530X1410

Приготування бітумних промивальних рідин пов'язано з де­якими труднощами. При нормальній температурі високоокислений і бітум погано розчиняється в дизельному паливі, тому останнє необхідно підігрівати приблизно до 80°С. Попередньо готують концентрат бітуму в порівняно невеликому об'ємі нагрітого дизельного палива, а потім вже на основі концентрату готують бітумну проми­вальну рідину. При взаємодії оксиду кальцію, який входить до складу цієї рідини, з водою виділяється деяка кількість тепла, що сприяє кращому розчиненню бітуму.

6.11.5 Гідравлічний диспергатор

Навіть при інтенсивному перемішуванні гідравлічними і механічними перемішувачами бу­ровий розчин тривалий час виявляє нестабільність своїх властивостей головним чином внаслідок нестабільності дисперсного складу суспензій (для глинистих розчинів) або емульсій (для розчинів на вуглеводневій основі). Для прискорення гідратації глини у воді і емульгування масла (або води) в дисперсійному середовищі використовується диспергатор.

Гідравлічний диспергатор ДГ-1 (рисунок 6.27) складається з корпусу 7 з камерою 2, в середині якої співвісно розміщені керамічні (металоке­рамічні, твердосплавні) насадки 3, закріплені накидними гайками в посадочних виточках.

Рисунок 6.27 − Схема гідравлічногодиспергатора ДГ−І

Зверху камера закрита глухим фланцем, що від­криває доступ для заміни насадок. До неї приварені вхідні і вихідні патрубки для подачі та зливу бурового розчину. Вихідний патрубок 4 дозволяє приєднуватися до гідроежекторного змішувача БПР. На вхідній трубі встановлюється засувка високого тиску, манометр та запобіжний клапан на тиск 15 МПа.

Подача готового бурового розчину становить 15—20 м³/год; діаметр насадок 9, 11, 13, 16 мм; маса пристрою 76 кг.

Принцип дії гідравлічного диспергатора базується на тому, що при співударах швидкісних зустрічних струменів у камері з обмеженим об'ємом виникають кавітаційні явища, ультразвукові та інші ефекти, які інтенсифікують процеси диспергування. Оброблені таким чином суспензія або емульсія не змінюють своїх властивостей під впливом інших, більш потужних диспергуючих ефектів, які виникають при роботі насосів, турбобурів, доліт в процесі буріння свердловини. Крім того, відбувається додаткове подрібнення глинистих матеріалів, нафти, бітуму, що призво­дить до зменшення витрат хімічних реагентів.

6.11.6 Технологічний процес приготування бурових розчинів

Для приготування необважнених глинистих розчинів використовуються глинопорошки та вода, для обважнених — глина, вода і барит.

Перед початком процесу визначають кількість компонентів, потрібних для приготування необхідного об'єму бурового розчину. Для орієнтовного розрахунку компонентного складу об­важненого глинистого розчину при застосуванні диспергатора рекомендуються дані табл. 3.28. Для необважнених розчинів компонентний склад можна визначити за допомогою даних табл. 3.29. Якщо диспергатор під час приготування розчину не використовувався, то кількість глини в обважненому розчині треба збільшити на 30% для саригюського і черкаського бенто­нітів і на 50% для куганацького та нафтоабадського бентонітів.

► Технологічний процес приготування бурового розчину є таким:

• обв'язують технологічну лінію згідно з рисунком 6.28;

• у чан 9 заливають воду в кількості 1'/₂—1²/₃ від розрахункового об'єму необхідної порції розчину;

• встановлюють на гідравлічному диспергаторі насадки у відповідності з подачею бурових насосів:

Подача бурових насосів, л/с
Діаметр насадок у диспергаторі, мм	11-12	12-13		14-15	15-16

• встановлюють на гідравлічному диспергаторі штуцер діаметром ЗО мм на період введення глинопорошку (при введенні обважнювача треба встановити штуцер діаметром 20 мм);

• вмикають на 5—7 хв. аерацію в бункері з глинопорошком; тиск повітря має бути 0,02—0,03 МПа;

• вмикають буровий насос за схемою «ємність → гідравлічний диспергатор (якщо він використовується) → ежекторний гідрозмішувач → ємність». Тиск в нагнітальній лінії насосів має бути 12—14 МПа (при відсутності диспергатора — не більше 4 МПа);

• відкривають розвантажуючий отвір бункера БПР, повернувши шиберну заслінку на 15-20°;

1—свердловина; 2—жолоб; 3— вібросито; 4— гідравлічний перемішувач; 5, 7—резервуари циркуляційної системи;6—засувка високого тиску; 8— бурові насоси; 9, 10— механічні перемішувачі; 11—заслінка; 12— гідравлічний диспергатор; 13—фільтр; 14— бункер БПР; 15—штуцер; 16— аератор; 17— площадка; 18— камера гідрозмішувача;19— завантажувальна воронка Рисунок 6.28 − Схема обв'язки технологічного обладнання для приготування бурового розчину

• вводять у воду через ежекторний гідрозмішувач розрахункову кількість глинопорошку;

• припиняють подачу глинопорошку і диспергують суспензію глини у воді протягом 4—5 циклів циркуляції за колом;

• зупиняють буровий насос і при безперервному перемішуванні розводять суспензію водою до умовної в'язкості 25 с.

При приготуванні ОБР густиною 1400 кг/м³ та менше послідовність операцій 1 — 10 повто­рюється.

Далі виконують такі операції:

• аерують в бункері БПР порошкоподібний баритовий обважнювач.

• створюють циркуляцію за допомогою бурового насоса за схемою «ємність → гідравлік ний диспергатор → ежекторний гідрозмішувач → ємність»;

• диспергують суспензію глини у воді протягом 1—2 циклів або інтенсивно її перемішують протягом 1—2 год. Після досягнення СНЗ суспензії глини у воді СНЗ, = 0,3—0,5 Па (при такому СНЗ барит не осідає в ємності) в ежекторний гідрозмішувач вводять баритовий обваж­нювач, повернувши заслінку розвантажуючого отвору на 15—20°;

• після досягнення потрібної густини суспензії припиняють подачу бариту;

• отриману суспензію диспергують протягом 2—3 циклів при перепаді тиску в дисперга­торі 11—12 МПа, а при відсутності диспергатора її інтенсивно перемішують протягом 1—2 год.;

• зупиняють буровий насос і при безперервному перемішуванні розводять суспензію водою до заданого об'єму.

Для приготування ОБР густиною понад 1450 кг/м³ послідовність операцій 1—13 повторюється. Потім операції виконують в такому порядку:

• після досягнення густини суспензії 1300—1350 кг/м³ припиняють подачу бариту;

• диспергують отриману суспензію протягом 2—3 циклів при перепаді тиску в диспергаторі 11—12 МПа, а при його відсутності інтенсивно перемішують протягом 1—2 год.;

• одночасно через ежекторний гідрозмішувач вводять розраховану кількість баритового обважнювача при одночасному заповненні ємності водою до заданого об'єму.

6.12 Очищення бурового розчину від шламу

Для очищення бурового розчину від шламу використовується комплекс різних механічних пристроїв: вібраційні сита, гідроциклонні шламовідділювачі (піско- і муловідділювачі), сепаратори, центрифуги.

Крім того, в найсприятливіших умовах перед очищенням від шламу буровий розчин обробляють реагентами - флокулянтами, які дозволяють підвищити ефективність роботи очисних пристроїв.

У складі циркуляційної системи апарати повинні встановлюватися по наступному технологічному ланцюжку: свердловина - газовий сепаратор - блок грубого очищення від шламу (вібросита) - дегазатор - блок тонкого очищення від шламу (піско- і муловідділювачі, сепаратор) - блок регулювання вмісту і складу твердої фази (центрифуга, гідроциклоний глиновідділювач).

Звичайно в буровому розчині в процесі буріння свердловини присутні тверді частинки різних розмірів (рисунок 6.29). Розмір частинок бентонітового глинопорошку змінюється від одиниці до десятків мікрометрів, порошкоподібного бариту - від 5-10 до 75 мкм, шламу від 10 мкм до 25 мм. В результаті тривалої дії частинки шламу поступово перетворюються на колоїдні частинки (розміром менше 2 мкм) і виконують вельми помітну роль у формуванні технологічних властивостей бурового розчину.

1,2- дисперсний склад відповідно глинопорошку і бариту; 3, 4 - дисперсний склад шламу відповідно через один і два цикли циркуляції Рисунок 6.29 - Дисперсний склад бурового розчину і граничні можливості апаратів для очищення розчину від шламу

Розмір частинок, мкм

При ідеальному очищенні з бурового розчину повинні віддалятися шкідливі механічні домішки розміром більше 1 мкм. Проте технічні можливості апаратів і об'єктивні технологічні причини не дозволяють в даний час досягти цієї межі. Кращі світові зразки вібросит (ВС-1, В-21, двохсіткове одноярусне сито фірми «Свако», двох'ярусне вібросито фірми «Бароїд» і ін.) дозволяють видаляти з бурового розчину частинки шламу розміром більше 450 мкм. Максимальний ступінь очищення при використовуванні глинистих розчинів досягає 50 %.

Застосування гідроциклонного піськовідділювача дозволяє збільшити ступінь очищення бурового розчину до 70-80 %; віддаляються частинки шламу розміром більше 40 мкм. Для глибшого очищення застосовують батарею гідроциклонів діаметром не більш 100 мм - муловідділювачем. За допомогою цих апаратів вдається очистити буровий розчин від частинок шламу розміром до 25 мкм і підвищити ступінь очищення до 90 % і більш.

Глибше очищення від шламу зв'язане із застосуванням дуже складних апаратів - високопродуктивних центрифуг і тому звичайно економічно невигідна. Подальше зменшення вмісту твердої фази в буровому розчині здійснюється розбавленням або механічною обробкою невеликої частини циркулюючого бурового розчину, в результаті якої з нього віддаляється надлишок тонко-дисперсних (розміром 10 мкм і менш) частинок.

Для обважнених бурових розчинів ступінь очищення обмежується необхідністю збереження в розчині обважнювача.

Тому механічними апаратами з обважнених бурових розчинів практично можуть бути витягнуті частинки шламу розміром лише до 74 мкм. Частинки шламу розміром від 5-10 до 75-90 мкм неможливо відділити від частинок бариту, а оскільки втрати бариту недопустимі внаслідок його високої вартості, подальше поліпшення ступеня очищення розчину, що обважнює, звичайно здійснюють перекладом частинок шламу в більш глибокодисперсний стан (наприклад, шляхом застосування флокулянтів селективної дії). При цьому велику увагу надають регулюванню вмісту і складу твердої фази за допомогою центрифуги або гідроциклонних глиновідділювачів.

6.12.1 Вібросита

Головними чинниками, що визначають глибину очищення і пропускну спроможність вібросита (рисунок 6.30), є розмір осередків сітки і просіваюча поверхня. Основні елементи вібросита наступні: підстава 1, піддон для збору очищеного розчину 7, приймач з розподільником потоку 2, вібруюча рама 5 з сіткою 4, вібратор 3, амортизатори 6. Вібруючі рами розташовують як в горизонтальній, так і в похилій площині, а їх рух може бути поворотно-поступальним по прямій, елліпсоподібним, круговим і комбінованим.

а – схема; б –загальний вигляд; в - очищення бурового розчину від шламу Рисунок 6.30 - Вібросита

Оптимальне співвідношення між довжиною і шириною просіваючих пристроїв складає 2:1, а розміри сітки не повинні перевищувати наступних: довжина 2,6 м, ширина 1,3 м. Найбільша пропускна спроможність вібросита у тому випадку, коли шлам складається з піску, якнайменша - коли шлам представлений в'язкими глинами.

Залежно від типу і дисперсного складу шламу пропускна спроможність вібросита може істотно змінюватися. Ефективність очищення зростає у міру збільшення часу знаходження частинок на сітці. Цього можна досягти збільшенням довжини сітки, зниженням швидкості потоку, зменшенням кута нахилу сітки, зміною напряму переміщення частинок, зменшенням амплітуди коливань сітки, одночасним використовуванням двох послідовних або паралельних сіток.

Ефективність роботи вібросита (пропускна спроможність, глибина і ступінь очищення) залежить перш за все від типу і робочого стану вібруючої сітки. В даний час у вітчизняному бурінні для очищення бурового розчину використовують нержавіючу, а найчастіше силіконову сітку з розміром осередку 0,7x2,3; 1x2,3; 1x5; 0,16x0,16; 0,2x0,2; 0,25x0,25; 0,4x0,4; 0,9x0,9; 1,6x1,6; 2x2 і 4x4 мм.

Коливальні рухи сіткам повідомляють вібратори, що приводяться в рух двома електродвигунами. Кожна вібруюча рама спирається на чотири пружні амортизатори і має вібратор з ексцентриковим валом. На кінцях вібруючої рами встановлені два барабани з механізмами хропінь. Між барабанами натягається робоча частина сітки, і її запасна частина, яка в 2 рази більше робочої, намотується на верхній барабан вібруючої рами. У міру зносу сітки перемотують на нижній барабан до повного зносу по всій довжині.

Вібросито СВ-2 в змозі пропустити до 60 л/с бурового розчину при сітці з розміром осередку 1x5 мм.

Всі сітки для очищення бурового розчину виготовляють, як правило, у вигляді касет з бічним обрамленням. Таке виготовлення дозволяє здійснювати рівномірне поперечне натягнення сітки при установці її на віброситі. Стан натягнення сітки - важливий технологічний чинник, що впливає на ефективність роботи вібросита. Звичайно поперечне натягнення кожної сітки на віброситі здійснюється шістьма болтами. Сумарне натягнення, що розвивається при цьому, досягає 50 кН на кожну сітку. Сухі сітки зношуються швидше вологих. Прискорюють знос сіток дуже жорсткі опори. Велика увага надається навіть схемі натягнення сітки.

Важливу роль виконує чистота сіток.

На вібросита доводиться велика частина очищення бурового розчину від шламу, тому саме їм слід надавати найбільшу увагу. Для бурових розчинів, що обважнюють, це єдиний високоефективний апарат. У практиці вітчизняного буріння широко використовуються одноярусні здвоєні вібросита СВ-2 і СВ-2Б, а також одноярусні двохсіткові вібросита ВС-1, СВ-2В.

6.12.2 Гідроциклонні шламовідділювачі

У бурінні гідроциклони(рисунок 6.31) використовують для відділення грубодисперсного шламу від бурового розчину. Як шламовідділювачі гідроциклони часто можуть конкурувати навіть з віброситами. Так, при видаленні частинок шламу розміром менше 0,5 мм економічна ефективність

гідроциклонів і вібросит однакова, якщо обробляється не обважнений буровий розчин.

а, б –схема роботи; в – загальний вигляд Рисунок 6.31 - Гідроциклони

Із зменшенням розміру частинок шламу ефективність гідроциклонів підвищується, а переваги їх при видаленні шламу з розміром частинок менше 74 мкм стають безперечними.

Гідроциклон є циліндром, сполученим з усіченим переверненим конусом. Нижня частина конуса закінчується насадкою для зливу пісків, а циліндрова частина обладнується вхідною насадкою, через яку нагнітається буровий розчин, і зливним патрубком, через який відводиться очищений розчин.

Буровий розчин насосом подається через вхідну насадку в циліндрову частину гідроциклона по дотичній до внутрішньої поверхні. Володіючи великою швидкістю на вході, частинки шламу під дією інерційних сил відкидаються до стінки гідроциклона і рухаються допестикової насадки відповідно до закону Стокса. Тонкодисперсні частинки шламу разом з компонентами бурового розчину зосереджуються в спіралевидному потоці, рухомому від до верху низу. Потрапляючи в зливний патрубок, очищений розчин виводиться з циклону, а шлам (піски) переміщається зовнішнім, рухомим вниз спіралевидним потоком до пестикової насадки і вивантажується через неї разом з деякою частиною бурового розчину.

Технологічні показники роботи циклону при розділенні суспензії на рідку і тверду фази погіршуються при зменшенні тиску подаючого насоса, збільшенні в'язкості або густині рідини, що подається, підвищенні концентрації твердих частинок в суспензії, пониженні густини твердої фази, зменшенні розміру відокремлюваних частинок, різкій відмінності форми частинок від сферичної, скороченні розміру отвору пестикової насадки.

Гідроциклонуючий шлам віддільників ділять на піско- і муловідділювачі умовно. Пісковідділювачі - це об'єднана єдиним подаючим і зливним маніфольдом батарея гідроциклонів діаметром 150 мм і більш. Муловідділювачі називають аналогічні пристрої, складені з гідроциклонів діаметром 100 мм і менш. Число гідроциклонів в батареях піско- і муловідділювача різне. Ці апарати повинні обробляти весь циркулюючий буровий розчин при будь-якій подачі бурових насосів. Пропускна здатність пісковідділювача повинна складати 125 %, а муловідділювача 150 % від максимальної подачі насоса. Це дозволяє гарантувати обробку всього потоку бурового розчину на гідроциклоних шламовідділювачах.

У вітчизняній практиці широко поширений гідроциклонний шламовіддільник 1ПГК, званого пісковідділювачем. Він є батареєю з чотирьох паралельно працюючих гідроциклонів діаметром 150 мм. Буровий розчин в гідроциклони подається вертикальним шламовим насосом.

Пісковідділювач 1ПГК здатний обробляти до 60 л/с бурового розчину і видаляти з нього частинки шламу розміром 60 мкм при якнайменшому допустимому тиску близько 0,2 МПа. Загальна маса установки складає 1310 кг.

В даний час застосовують надійніші моделі пісковідділювачів ПГ-50 і ПГ-90: число позначає пропускну спроможність (у л/с). Вони відрізняються стійкішими і довершеними формою гумовими елементами.

Крім того, в багатьох районах Росії упроваджені шлам об віддільників з гідроциклонами діаметрами 75 і 100 мм, так звані муловідділювачі. Вони є блоком з 12—16 гідроциклонів, встановлених на загальній рамі і мають загальне введення розчину і піддон для збору мулу (шламу з розчином). Для подачі розчину використовується вертикальний шламовий насос.

Ефективність розділення суспензії за допомогою гідроциклонів покращується із збільшенням тиску на вході. Проте досвід роботи з буровими розчинами показує, що оптимальне значення тиску для пісковідділювача складає 0,25 МПа, а для муловідділювача — 0,32 МПа. Такі умови досягаються при тиску в нагнітальній лінії насоса 0,4-0,5 МПа.

Основним методом регулювання роботи гідроциклонів в умовах буріння свердловин є зміна розмірів отвору для скидання пісків або мулу. При високих швидкостях буріння цей отвір повинен бути достатньо великим. Але якщо воно виявиться більше, ніж необхідно для видалення з розчину вибуреної породи, то ефективність роботи циклону знизиться, а втрати розчину з шламом зростуть.

Урівноважений гідроциклон має якнайкращі характеристики тільки у тому випадку, коли злив пісків йде у вигляді парасольки, а не у вигляді шнура. Слід пам'ятати, що у сучасних гідроциклонів нижній отвір є каналом розвантаження, а не штуцером. При правильній роботі циклону допускаються втрати розчину з шламом від 1 до 5 %. Прагнення одержати за допомогою гідроциклонів майже сухий шлам приводить також до погіршення розділення суспензії; тонкодисперсні, необхідні для розчину частинки глини не можуть потрапити у висхідний вихор і несуться пісками у відвал.

Основною контрольованою робочою характеристикою гідроциклонів є густина пісків (мулу). Густина нижнього продукту зливу повинна бути на 0,30-0,42 г/см³ вище густині очищеного розчину.

У зв'язку з високою ефективною в'язкістю розчинів на вуглеводневій основі (РВО) ефективність роботи гідроциклонних апаратів знижується. Густина згущуючого продукту при очищенні необважнених бурових розчинів на вуглеводневій основі при одній і тій же кількості піску, що видаляється, буде менше, ніж при очищенні розчину на водній основі. Наприклад, згущуючий продукт, що містить 25 % твердої фази, при густині розчину 1,14 г/см³ має густину 1,48 г/см³, тоді як в РВО густиною 1,02 г/см³ згущуючий продукт має густину 1,39 г/см³.

Звичні муловідділювачі не застосовують для очищення бурових розчинів, що обважнюють, оскільки, видаляючи частинки шламу розміром 25 мкм, вони також видаляють з розчину практично весь барит з частинками розміром більше 16 мкм і частина бариту з частинками меншого розміру. При очищенні муловідділювачем важких розчинів 95 % шламу складатимуть крупні частинки і одночасно втрачатиметься до 50 % бариту.

Останніми роками для очищення обважнених бурових розчинів застосовуються так звані сепаратори (рисунок 6.32), які складаються з гідроциклонного муловідділювача 1, встановленого над вібруючою мілкоячейною просіваючою сіткою 2. Буровий розчин, що обважнює, очищений за допомогою вібросита, подається відцентровим насосом в батарею гідроциклонів, де він розділяється на той, що обважнює і не обважнює. Потік, що не обважнює, повертається в циркуляційну систему, а той, що обважнює через пестикові насадки потрапляє на мілкоячейне вібросито, де частинки шламу, які крупніші за частинки обважнювача, скидаються у відвал, а решта частини обважненого бурового розчину просівається через вібросито і, повернувшись в циркуляційну систему, з'єднується з необважненою частиною розчину.

Рисунок 6.32 - Схема та загальний вигляд гідроциклонного сепаратора

У зв'язку з тим, що потік обважненого розчину значно менше потоку не обважнює, можна використовувати в сепараторах мілкоячейнівібруючі сітки і таким чином значно поліпшити очищення обважнених бурових розчинів.

В даний час розроблена технологія очищення бурових розчинів по триступінчатій системі, яка успішно упроваджена у ряді районів країни. Ця технологія передбачає очищення: грубу — на віброситі, тонку — на піско- і муловідділювач. В результаті з бурового розчину віддаляється не менше 60 % вибуреної породи, зокрема частинки розміром до 30 мкм.

6.12.4 Регулювання вмісту і складу твердої фази в буровомурозчині

Тверді частинки в буровому розчині, як правило, необхідні, але вони істотно утрудняють процес буріння свердловини. Вони приводять до підвищення його в'язкості, збільшення гідравлічних опорів, посиленого зносу деталей гідравлічного устаткування, в першу чергу бурових насосів, елементів підземного устаткування, бурильних труб і циркуляційної системи, а також до зростання витрати палива і (або) електроенергії.

Коли в не обважненому розчині в результаті його зашламування накопичується велика кількість твердої фази і видалити її очисними пристроями важко, буровий розчин просто замінюють свіжо приготованим.

Основна частка вартості розчинів, що обважнюють, доводиться на барит, тому навіть в тих випадках, коли вміст твердих частинок настільки великий, що розчин стає практично не прокачуваним, його прагнуть не замінювати, а відрегулювати в ньому вміст і склад твердої фази.

Якщо не протидіяти забрудненню бурового розчину твердими частинками, то витрати на його обслуговування різко зростуть.

Найпомітніший прогрес в регулюванні вмісту і складу твердої фази в бурових розчинах був досягнутий, починаючи з 50-х років минулого століття, в результаті застосування центрифуг-відстійників. Це устаткування, зазнавши значну модернізацію, використовується до теперішнього часу. Основним сучасним апаратом для виконання цієї технологічної операції є відцентровий сепаратор, що є різновидом центрифуг.

Відцентровий сепаратор для бурових розчинів(мал. 6.21) є перфорованим ротором 2, що обертається усередині корпусу 1. Буровий розчин, поступаючи в корпус 1, потрапляє у відцентрове поле ротора. Потік розчину придбаває поступально-обертальний рух, внаслідок чого відбувається розділення твердої фази по масі. Наймасивніші частинки розчину (барит, крупний шлам) відтісняються до стінок корпусу сепаратора і переміщаються периферійною частиною потоку до зливного отвору 4 корпуси. Рідка фаза бурового розчину з тонкодисперсними частинками рухається усередині ротора і виходить з апарату через порожнистий вал 3 ротори.

Розділивши буровий розчин на полегшений і пульпу, що обважнює, оператор дістає можливість регулювати їх повернення в циркуляційну систему і подачу в запасні ємності, таким чином здійснюючи первинне регулювання змісту і складу твердої фази в буровому розчині. Остаточне доведення розчину до кондиції виробляють шляхом додавання в нього (при необхідності) свіжих порцій компонентів.

Поступаючий через введення 5 на обробку у відцентрового сепаратора буровий розчин звичайно розбавляють водою для того, щоб зменшити в'язкість і таким чином поліпшити умови розділення твердої фази по масі.

За допомогою агрегату можна виконувати наступні функції:

1) тонке очищення розчину від шламу - для цього сепаратор встановлюють як четвертий ступінь очищення після муловідділювача; частина бурового розчину, очищеного на блоці гідроциклонів муловіддільника, подають в сепаратора і таким чином видаляють з розчину частинки шламу розміром більше 4 мкм;

2) регенерацію обважнювача — в процесі циркуляції або спуско–підйомних операцій сепаратори включають в роботу і з надмірної частини розчину витягують пульпу обважнювача; цю пульпу потім збирають в запасну ємність і при необхідності додають в робочий об’єм бурового розчину;

3) регулювання вмісту і складу твердої фази — це основна технологічна задача.

Сучасна центрифуга при нормальному режимі роботи здатна обробляти до 1,5 л/с бурових розчинів. На форсованому режимі допускається подача до 2 л/с; робочий діапазон пропускної спроможності 45 — 75 л/хв.

Центрифуга — високоефективний апарат для розділення суспензій, але і вона має недоліки: конструкція її складна і потрібна висока кваліфікація обслуговуючого персоналу. Тому найбільш доцільно апарати використовувати короткочасно. Наявність численних деталей, що обертаються, абразивне робоче середовище, високі частоти обертання (1800 — 2300 об/хв.), сальникові ущільнення, гвинтові насоси — все це вимагає ретельного відходу і високої культури експлуатації.

Центрифуга в 10-11 разів дорожча за піско- і муловіддільників.

При обробці бурового розчину, що обважнює, перед подачею в центрифугу його необхідно розбавляти водою. Інакше втрати обважнювача будуть істотними. Сучасні умови експлуатації центрифуг такі, що кожні один-два об'єму бурового розчину треба розбавляти одним об'ємом води. Тому, по-перше, полегшену частину розчину разом з реагентами доводиться викидати, а по-друге, виникає необхідність в спеціальній системі оборотного водопостачання і похованні (або нейтралізації) освітленого продукту, що скидається. Все це свідчить про необхідність строгого аналізу межзастосовності центрифуги в певних геолого-технічних умовах буріння свердловин.

У практиці буріння свердловин для регулювання змісту і складу твердої фази широко використовуються шнекові центрифуги(рисунок 6.37). Шнек обертається з певною

Рисунок 6.37 - Принципова схема та загальний вигляд центрифуги

швидкістю і транспортує згущуючу пульпу, що накопичується біля стінок корпусу, до розвантажувального пристрою. Такий тип центрифуги дозволяє майже повністю відділяти від бариту рідку фазу і тому найчастіше використовується для регенерації обважнювача з бурового розчину.

Дата добавления: 2014-10-15