Очищення бурових промивальних рідин

Промивальну рідину необхідно очищати від вибуреної породи, абразивних частинок, що містяться у вихідному матеріалі, а деколи і від надлишкової твердої фази. Це пов’язано з тим, що частинки вибуреної породи негативно впливають на технологічні властивості промивальної рідини. Крім того, наявність в рідині абразивних частинок значно погіршує показники роботи доліт, гідравлічних вибійних двигунів, умови руйнування породи на вибої.

Очищення промивальної рідини проводиться двома способами: гідравлічним і примусовим.

Гідравлічний спосіб очищення оснований на природному осіданні уламків вибуреної породи під дією сили тяжіння. При цьому способі рідина самостійно звільняється від уламків вибуреної породи, протікаючи по жолобній системі. Однак жолобна система не забезпечує достатнього ступеня очищення промивальної рідини.

При примусовому способі промивальна рідина очищається за допомогою спеціальних механізмів. Механізми, що застосовуються для очистки, за принципом дії поділяються на пристрої, в яких:

а) уламки вибуреної породи відділяються під дією сили тяжіння (вібраційні сита, сепаратори);

б) уламки вибуреної породи відділяються під дією відцентрової сили (гідроциклони, центрифуги).

Основним механізмом в очисній системі для видалення з промивальної рідини великих фракцій частинок вибуреної породи є вібраційне сито. Найпростіше вібраційне сито являє собою металеву раму, встановлену за допомогою амортизаторів на міцній основі під певним кутом до горизонту. На рамі змонтоване решето з прогумованою поверхнею і натягнутою зверху сіткою з нержавіючого сталевого дроту, часто із спеціальним протиабразивним покриттям. У поперечному напрямку сітка розтягнута, і її бічні поверхні закріплені на прогумованих краях решета.

Рама приводиться в рух з частотою від 1000 до 2000 коливань за хвилину з допомогою електродвигуна через ексцентричний вал. Промивальна рідина надходить на вібруючу сітку через розподілювач потоку (рисунок 7.8).

1 - ексцентричний вал;

2 - електродвигун;

3 - розприділювач потоку;

4 - піддон;

5 - амортизатори;

6 - основа;

7 - металічна рама;

8 – сітка

Рисунок 7.8 – Вібраційне сито

Вібрації сприяють руйнуванню тіксотропної структури і зменшенню умовної в’язкості промивальної рідини, полегшують проціджування її через сітку і забезпечують переміщення великих частинок розбурюваної породи вздовж сітки. Звільнена від таких частинок промивальна рідина надходить в піддон, який встановлений під сіткою, а з нього у відстійник.

Широке застосування знайшли вібросита, в яких є дві-три сітки, розміщені одна за одною, а також сита з двома сітками, розміщеними одна під одною.

Найдосконаліші вібросита дозволяють вилучати частинки розміром (80-150) мкм.

Гідроциклон (рисунок 7.9) складається з вертикального циліндра з тангенціальним увідним патрубком, конуса, зливної труби і регулювального пристрою з насадкою. Промивальну рідину з відстійника подають спеціальним відцентровим насосом через патрубок в циліндр під надлишковим тиском (0,2-0,3) МПа. Оскільки патрубок приварений до циліндра тангенціально, то промивальна рідина набуває в циліндрі обертового руху. Під дією відцентрової сили рідина розшаровується: найважчі частинки відкидаються до периферії, а найлегші концентруються ближче до центра, в середніх ділянках поперечного перерізу гідроциклону.

1 - вертикальний циліндр; 2 - зливна труба; 3 - конус; 4 - регулювальний пристрій з насадкою; 5 - тангеціальний увідний патрубок   Рисунок 7.9 – Схема гідроциклона

При високій частоті обертання рідини в гідроциклоні вздовж осі утворюється повітряний стовп, тиск в якому нижчий за атмосферний. Осьова швидкість на межі цього стовпа максимальна і направлена вверх, а на стінках гідроциклону - вниз. Внаслідок такого розподілу швидкостей в гідроциклоні утворюється поверхня, на якій осьова швидкість дорівнює нулю. Вона відділяє периферійну частину потоку з найважчими фракціями твердої фази, що зсувається по стінках гідроциклону вниз, від внутрішньої, найлегшої частини рідини, яка піднімається вверх. Фракцію найважчих частинок твердої фази, яка спускається вниз по спіральній траєкторії, разом з невеликою кількістю рідини видаляють через насадку в контейнер або відвал. Основний об’єм промивальної рідини з найдрібнішими фракціями твердої фази, в тому числі з найдрібнішими частинками розбурених порід, з гідроциклону через зливну трубу направляють в жолоб і дальше у відстійник або а прийомну ємність бурових насосів. Діаметр насадки вибирають із врахуванням найбільшого діаметра частинок, які повинні бути видалені з промивальної рідини.

Для вилучення частинок, більших 40 мкм, використовують батарею гідроциклонів діаметром 150 мм і більше, в якій паралельно працюють декілька гідроциклонів. Умовно батарею гідроциклонів діаметром не менше 150 мм називають пісковідділювачем. Для вилучення твердих частинок розміром від 25 мкм до 40 мкм використовують гідроциклони діаметром меншим, ніж 100мм, батарею яких називають муловідділювачем.

Продуктивність гідроциклону залежить від його діаметра і надлишкового тиску на вході. Для нормальної роботи очисної системи продуктивність пісковідділювача повинна приблизно на 25 %, а муловідділювача - на 50 % перевищувати най­більшу витрату бурових насосів при бурінні свердловини.

Для очищення необважнених промивальних рідин застосовується триступенева система очищення: грубе очищення проводиться на віброситі, тонке очищення на піско- і муловідділювачах (рисунок 7.10). При цій системі з промивальної рідини вилучається до (80-90) % частинок розбурених порід, а деколи і більше.

Технологія очищення необважненого бурового розчину за триступеневою системою це ряд послідовних операцій. Буровий розчин зі шламом після виходу із свердловини піддається на першому ступені грубому очищенню на віброситі і збирається в ємності. Із ємності відцентровим насосом розчин подається в батарею гідроциклонів пісковідділювача, де з розчину видаляються частинки піска. Очищений від піска розчин надходить через верхню зливну трубу в ємність, а пісок скидається у відвал. З ємності відцентровим насосом розчин подається для остаточного очищення в батарею гідроциклонів муловідділювача. Після відділення частинок мула очищений розчин направляються в приймальну ємність бурових насосів, а мул скидається у відвал.

1 - свердловина; 2 - вібросито; 3, 5 - відцентровані насоси;

4 - пісковідділювач; 6 - муловідділювач; 7 - буровий насос;

8 - ємність муловідділювач; 9 - ємність пісковідділювача;

10 - ємність вібросита

Рисунок 7.10 – Схема триступеневого очищення промивальної рідини

Для очищення обважнених промивальних рідин, як правило, використовують тільки вібросита, оскільки в гідроциклонах разом з частинками породи видаляються частинки обважнювача розміром більшим, ніж 15 мкм.

Якщо при бурінні існує небезпека інтенсивних газопроявлень, то в систему очищення включають газовий сепаратор або дегазатор, які призначені для видалення газу з промивальної рідини.

Дата добавления: 2014-01-07