МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ. Конспект лекций.

Монтаж и эксплуатация бурового оборудования (мэбо) конспект лекций

2011

Тема №6. Комплекс оборудования для циркуляции бурового раствора Лекция №6.1 Циркуляционная система. Состав оборудования. Методика расчета. Оборудование для приготовления бурового раствора

Назначение

• транспортирование бурового раствора от устья скважины через вибросито, гидроциклонные установки, центрифуги на вход буровых насосов, а далее от насоса через манифольд, вертлюг, колонну бурильных труб и снова к устью скважины;

• очистка бурового раствора от частиц выбуренной породы и газа – дегазации бурового раствора;

• приготовление бурового раствора и растворов из порошковых химреагентов, утяжеление бурового раствора;

• подача в раствор приготовленных химреагентов;

• хранение бурового раствора и поддержание стабильных его свойств;

• подача раствора на вход буровых насосов подпорными насосами;

• перекачка бурового раствора из одного блока хранения в другой;

• долив скважины при подъеме бурильной колонны.

Состав оборудования

1. Блок приготовления раствора:

• глиномешалка;

• перемешиватели;

• фрезерно-струйная мельница;

• гидроэжекторный смеситель;

• диспергатор;

• емкости для раствора;

• емкости для порошка (силос, бункер).

2. Блок очистки раствора:

• вибросито (1…3);

• пескоотделитель (батарея гидроциклонов 2…4);

• илоотделитель (блок гидроциклонов 10…16);

• центрифуга;

• шламовые насосы;

• ежекторно-гидроциклонные устройства;

• газовый сепаратор (до вибросита);

• дегазатор (после вибросита);

• шнековый конвейер.

3. Другое оборудование:

• блок подпорных насосов (подпор буровых насосов);

• резервуарный блок (емкости на которые установлены 2 перемешивателя: гидравлический и механический);

• мерный отсек (емкости для долива раствора и центробежный насос);

• блок обработки раствора;

• приборы контроля (уровнемеры, расходомеры, манометры, тахометры, приборы для контроля газосодержания и для контроля плотности раствора).

Параметры

1. Полезный объем: 120…600 м³.

2. Пропускная способность средств очистки:

• вибросит – 90…135 л/с;

• пескоотделителей – 45…90 л/с;

• илоотделителей – 45…90 л/с;

• цинтрифуги – 25 л/с.

3. Количество ступеней очистки:

• на стационарных буровых установках – 3;

• на кустовых буровых установках – 4.

4. Производительность блока приготовления раствора – 15 м³/ч.

5. Производительность подпорных насосов – 300...600 м³/ч.

6. Производительность шнекового конвейера.

7. Условный проход растворопровода – 300 мм.

Оборудование для приготовления бурового раствора. Конструкция узлов

В состав оборудования входят:

• глиномешалка;

• перемешиватели;

• фрезерно-струйная мельница;

• гидроэжекторный смеситель;

• диспергатор;

• емкости для раствора;

• емкости для порошка (силос, бункер).

Глиномешалка

Глиномешалка предназначена для приготовления буровых растворов.

Применяются глиномешалки типа Г2-П2-4 и МГ-2-4, которые состоят из сварного овального сечения барабана, смонтированного на раме. Внутри барабана на подшипниках установлены параллельно два вала, на которых закреплены рабочие лопасти. На одних концах валов посажены зубчатые колёса, находящиеся между собой в зацеплении, привод валов осуществляется от электродвигателя плоскоременной передачей через ведомый шкив и расположенной на одном с ним валу шестерни.

Воду, глину и другие компоненты подают в барабан глиномешалки через загрузочный люк, в верхней части которого имеется решётка. Конструкция глиномешалки позволяет непрерывно или периодически выпускать раствор через впускной клапан, расположенный в нижней части барабана. Параметры приготовляемого раствора регулируют соответствующими порциями компонентов, подаваемых в барабан.

Для механизированной загрузки глиномешалки монтируют специальное загрузочное устройство, состоящее из тележки, путепровода, расположенного на трапе и приспособления для подачи тележки к загрузочному люку. Для подачи тележки используют электродвигатель с редуктором и барабаном для троса или электродвигатель привода глиномешалки. Для этого на торце рабочего вала глиномешалки устанавливают шинно-пневматическую муфту ШПМ-300 с барабаном. Трос от барабан пропускают через направляющие ролики и соединяют с загрузочной тележкой. К люку глиномешалки подводят водопровод и устанавливают задвижку.

1 – шкив; 2 – редуктор; 3 – вал; 4 – люк; 5 – емкость; 6 – сливной патрубок;

7 – лопасти

Рисунок – Механическая глиномешалка

Блок приготовления бурового раствора (БПР)

Предназначен для приготовления и утяжеления буровых растворов и хранения порошкообразных материалов на буровой установке, а также для приготовления жидких химреагентов из различных порошкообразных компонентов и приготовления цементных растворов.

Принцип действия блока БПР состоит в следующем. Порошкообразный материал (глина, барит и др.), привезенный на скважину авто­цементовозом, загружается в силосы пневмотранспортом при помощи компрессора. Поступая в силос, материал отделяется от воздуха, а воздух выходит в атмосферу через фильтр. При необходимости подачи порош­кообразного материала в гидроэжекторный смеситель вначале аэрируют материал в силосе, чтобы исключить его зависание при опорожнении сило­са, затем открывают шиберную заслонку, в результате чего обеспечивается доступ материалов в гофрированный шланг.

БПР включает: силосы в сборе (блок емкостей), гидросмеситель, технологическую обвязку.

Блок емкостей состоит из рамы, на которой смонтированы две телескопических емкости. Рама сварная из профильного проката имеет конструкцию типа саней с клиренсом 100 мм. Емкости блока состоят из двух частей: низа емкости и выдвижной части емкости.

Низ емкости представляет собой увеличенный конус, обращенный меньшим основанием вниз и укрепленный с помощью ребер на четырех опорах, выполненных из швеллера. В верхней части опор имеются пазы для установки осей, фиксирующих в рабочем положении подвижную часть емкости. На горловине конуса имеется фланец для крепления аэрирующего устройства. Низ емкости приварен к раме.

Подвижная часть емкости представляет собой цилиндрическую обечайку, переходящею в верхней части в усеченный конус, оканчивающийся крышкой. На крышке емкости имеются две горловины с фланцами. Большая центральная горловина служит для крепления установки фильтра, а меньшая, радиально расположенная, является смотровым люком и имеет крышку.

1 – фильтр, 2 – блок емкостей (силосов), 3 – аэрирующие устройства,

4 – разгрузочные устройства, 5 – основание, 6 – ограждение, 7 – гидросмеситель.

Рисунок – Общий вид БПР-70

В конусную часть емкости вварен тангенциальный загрузочный патрубок, к которому подведена загрузочная труба. Тангенциальный ввод позволяет равномерно загружать объем емкости.

Установка фильтра состоит из цилиндрического корпуса с фланцем, внутри которого размещен фильтрующий элемент из ткани, выполненный в виде конусов. Для защиты фильтрующего элемента от прямого воздействия атмосферных осадков к верхней части корпуса крепится колпак.

Аэрирующее устройство предназначено для улучшения истечения порошкообразного материала из емкости. Аэрирующее устройство состоит из корпуса с аэрирующим элементом и поворотного шибера. Аэрирующий элемент выполнен из ткани в несколько слоев и имеет форму кольца.

Гидросмеситель (гидроэжекторный смеситель)

Предназначен для приготовления бурового раствора путем смешения воздушно-порошковой смеси, поступающей из блока, с водой или ранее приготовленным раствором, для утяжеления и для обработки раствора химреагентами.

1 – загрузочный патрубок; 2 – воронка; 3 – приемная камера; 4 – штуцер; 5 – выкидная труба; 6 – задвижка; 7 – корпус; 8 – заглушка.

Рисунок – Гидросмеситель

Гидросмеситель состоит из корпуса, загрузочного патрубка, выкидной трубы и основания. Корпус выполнен из толстостенной трубы и разделен на две камеры: нагнетательную и эжекционную. Ввод жидкости в нагнетательную камеру производится через радиальный патрубок, имеющий задвижку. Ввод порошка в эжекционную камеру производится по наклонному патрубку, на котором смонтирована воронка для химреагентов.

Фрезерно-струйная мельница

Предназначена для приготовления буровых растворов из комовых или порошкообразных глин, утяжеленных растворов и регулирования их параметров.

Состоит из корпуса, смонтированного на раме и вращающегося от электродвигателя ротора со сменными лопастями, который является основным рабочим органом мельницы. В верхней части корпус имеет загрузочный бункер с двумя щелевыми насадками, к которым присоединен трубопровод для подачи в мельницу воды и раствора. В корпусе расположен отражающий подвижный щиток, служащий для предотвращения выброса раствора в бункер. В нижней части корпуса установлена сменная диспергигующая рифленая плита, прилегающая с небольшим зазором к ротору, которая способствует измельчению твердых компонентов раствора. На уровне с ротором расположен сливной лоток и решетка для фильтрации готового раствора.

К боковой стенке загрузочного бункера шарнирно присоединена предохранительная плита, предназначенная для предотвращения поломок ротора при попадании в мельницу твердых предметов. Сближение плиты с ротором регулируется штангой и втулкой, жестко связанных между собой предохранительным сменным штифтом. При попадании между ротором и плитой твердых предметов срезается предохранительный штифт. Плита отходит к задней стенке корпуса мельницы, а посторонние предметы проваливаются в ловушку, закрытой снизу откидной крышкой с резиновым уплотнением. Крышка открывается затвором.

1 – диспергирующая рифленая плита; 2 – лопастной ротор; 3 – горизонтальный вал; 4 – лопатки; 5 – отражательный щиток; 6 – выходная решетка; 7 – лопасть; 8 – борты; 9, 13 – шарнир; 10 – приемный бункер; 11 – подвижный щиток; 12 – перфорированная труба; 14 – предохранительная труба; 15 – сменные штифты; 16 – регулирующая планка; 17 – ловушка; 18 – резиновая прокладка; 19 – откидная крышка; 20 – механизм для открывания и закрывания крышки ловушки; 21 – рама

Рисунок – Фрезерно-струйная мельница

Гидравлический диспергатор

Используется для тонкого измельчения твердых и жидких фаз бурового раствора.

Состоит из камеры, входной дугообразной трубы и сливного патрубка. На концах входной трубы с помощью накидных гаек установлены сменные насадки из твердых сплавов или металлокерамических материалов.

Встречные высокоскоростные потоки раствора, выходящие из насадок, приводят к гидродинамической кавитации. Ультразвуковые колебания, создаваемые в кавитирующем растворе, усиливают диспергирование твердых и жидких фаз.

1 – входная труба; 2 – камера; 3 – керамические насадки; 4 – выходной патрубок

Рисунок – Гидравлический диспергатор

Перемешиватели

Обеспечивают равномерное распределение компонентов бурового раствора и предотвращают его расслоение. Выделяют гидравлические и механические перемешиватели.

Гидравлические перемешиватели действуют подобно гидромонитору. Раствор посредством бурового или центробежного насоса подается в приемный патрубок перемешивателя. Оттуда раствор поступает в ствол, вращающийся на шариковых подшипниках замкового типа. Между приемным патрубком и стволом установлены уплотнения, предотвращающие утечку и попадание раствора в подшипники. На конце ствола при помощи накидной гайки устанавливается конически сходящаяся насадка для повышения скорости, дальности действия и силы удара струи раствора, выбрасываемого из ствола.

1 – приемный патрубок, 2 – ствол, 3 – накидная гайка, 4 – насадка, 5 – крестовина, 6 – колонки

Рисунок – Гидравлический перемешиватель ПГС

Механический перемешиватель состоит из мотор-редуктора, вала и мешалки, устанавливается на раме, которая крепится болтами к верхней площадке емкости для бурового раствора. Вал составной конструкции вращается на конических подшипниках, установленных в стакане и защищенных от попадания раствора кожухом. Мешалка располагается на небольшом расстоянии от дна емкости и при вращении создает потоки, перемешивающие буровой раствор и препятствующие его утяжелению. Турбиннл-препеллерные мешалки в перемешивателях ПЛ создают перекрестные потоки, усиливающие перемешивание бурового раствора. Лопастные мешалки, применяемые в перемешивателях ПМ, обладают менее эффективным действием.

1 – мотор-редуктор; 2 – рама; 3 – подшипники; 4 – вал; 5 – мешалка; 6 – кожух; 7 – стакан

Рисунок – Механический перемешиватель