4.3. Дегазация буровых растворов

Бурение глубоких скважин в различных районах нередко осложняется поступлением газа из пласта в скважину, что приводит к потере буровым раствором своих эксплуатационных свойств. Рост глубины и сложность геологических условий бурящихся скважин требует применения высококачественных буровых растворов с минимальным содержанием газовой фазы для получения истинных эксплуатационных свойств пласта и снижения их коррозийного воздействия на буровой инструмент. Поэтому эффективность применения каждого способа дегазации следует оценивать не только количеством извлекаемого газа, но и наименьшим диаметром газового пузырька, который может быть извлечен из данного раствора при прочих равных условиях.

Все средства дегазации, применяющиеся в настоящее время в бурении нефтяных и газовых скважин, по назначению и механизму своего воздействия на промывочную жидкость могут быть подразделены на механические, физико-химические, вакуумные и термические. Используемые способы дегазации не равноценны, они иногда самоисключают друг друга, а иногда полезно дополняют.

В отечественной и зарубежной практике бурения скважин применяются различные способы дегазации, но преимущественное распространение получили вакуумные. Их применение основано на воздействии вакуума (Р_вак = 0,8-0,9 кг/см²) с одновременным низкооборотным механическим перемешиванием.

Основными недостатками вакуумных способов и аппаратов являются их низкая эффективность при дегазации буровых растворов с повышенными структурно-механическими показателями и плотностью, отсутствие автоматической системы настройки оптимального режима работы и недостаточная надежность при эксплуатации в зимний период.

Механический способ дегазации

Механический способ дегазации позволяет интенсивно перемешивать или разбрызгивать раствор в различного вида машинах и сосудах, что способствует сепарации и удалению газовой фазы из потока промывочной жидкости. Реализуется этот способ путем применения различных машин, имеющих вращающийся ротор (фрезерно-струйные мельницы, глиномешалки и пр.); гидроциклонов; различного вида сепараторов и трапов, имеющих штуцерные насадки. Этот способ нельзя использовать при дегазации вспенивающихся растворов, так как его применение в этом случае дает прямо противоположный результат – раствор насыщается газом

Механические способы дегазации направлены на уменьшение сил внутреннего воздействия в структурированном растворе, т. е. на разрушение структуры, на снижение начала его текучести. Поэтому сама поверхностная циркуляционная система буровой – желоба, глиномешалки, вибросито, насосы, гидроциклоны – может рассматриваться как дегазационное устройство. К специальным устройствам относятся: трап с радиальным вводом жидкости на дегазацию и трап с тангенциальным вводом жидкости на дегазацию. Эффективность дегазации у них значительно выше, чем у обычного оборудования циркуляционной системы. Конструкция трапов проста в изготовлении и не требует применения дефицитных материалов. Они выполняются без нижнего днища и при монтаже крепятся в таком положении, чтобы нижняя часть их была погружена в жидкость, которая является гидравлическим затвором против проникновения газа, а газовая выкидная труба выводится на безопасную высоту. Основной недостаток применения трапов с тангенциальным вводом – это выпадение утяжелителя при работе с утяжеленными промывочными жидкостями.

Растворные пушки, или гидромониторы, являются обязательным элементом оборудования буровых в США. Гидромониторы устроены по типу брандспойтов и имеют сменные сопла диаметром 13-50 мм. Укрепляются гидромониторы шарнирно, благодаря чему угол наклона и направления струи можно изменять.

Для перемешивания и дегазации глинистых растворов в зарубежной практике используются гидромониторы различных конструкций и мешалки, погруженные под уровень жидкости. Эти устройства устанавливаются непосредственно в приемных чанах буровых насосов.

Для перемешивания и частичной дегазации промывочных растворов в американской практике применяют специальные мешалки пропеллерного типа, устанавливаемые в емкостях для хранения глинистого раствора.

Описанные установки незаменимы при бурении в осложненных условиях, когда в качестве промывочной жидкости применяют утяжеленные глинистые растворы, часто имеющие неудовлетворительную стабильность и высокую вязкость.