47. Приготовление буровых растворов

Приготовление бурового раствора при бурении скважин необходимо для попол­нения циркуляционной системы в связи с увеличением объема скважины в процессе ее углубления, а также в связи с постоянными потерями бурового раствора в очистных устройствах, при подъеме труб из скважин и т.д.

Кроме того, в процессе бурения бывает необходимо заменить весь циркули­рующий раствор новым (например, насыщенный солью - пресным, водный - раство­ром на нефтяной основе и т.д.). При этом приходится приготовлять большие объемы раствора (до 100 - 150 м ). Поэтому в блоке приготовления раствора предусматриваются емкости для слива и на­капливания приготовленного раствора. Приготовление буровых растворов осуществляется в механических и гидравли­ческих мешалках.

Механические устройства

Двухвальные мешалки. Наибольшее распространение на буровых имеют меха­нические двухвальные мешалки, которые применяются для приготовления и утяжеле­ния буровых растворов, а также для приготовления водных растворов химических реа­гентов.

Двухвальные глиномешалки применяются нескольких типоразмеров и различа­ются между собой емкостью барабана (0,5; 0,75; 2; 4 и 10 м ). При бурении глубоких разведочных и эксплуатационных скважин применяются двухвальные глиномешалки емкостью 4 м .

Наша промышленность выпускает мешалки двух марок: МГ2-4 и Г2П2-4.

Глиномешалки устроены следующим образом. В горизонтальном барабане с двумя боковыми днищами проходят два вала с насаженными на них лопастями, кото­рые смещены относительно друг друга на 90°. Материал загружается через люк, обо­рудованный предохранительной решеткой с размером ячеек 10x10 мм. Готовый рас­твор периодически выпускается через клапан, удерживаемый в закрытом состоянии грузом.

Механические мешалки позволяют получать раствор с достаточной степенью диспергирования. Однако они обладают низкой производительностью (2-4 м³\ч, требу­ют применения ручного труда при загрузке материала и поэтому являются малоэффек­тивными механизмами. Техническая характеристика глиномешалок

Фрезерно-струйные мельницы. Более эффективными механическими устройст­вами являются фрезерно-струйные мельницы ФСМ-3 и ФСМ-7 (рис.8.2). Материал в этих мельницах диспергируется при ударе его смеси с водой или буровым раствором о

специальную поверхность измельчения.

Фрезерно-струйная мельница может быть использована не только для приготов­ления растворов, но и для утяжеления циркулирующего бурового раствора, а также до­бавки в него глины и глинопорошка. В этом случае в КМЦ вместо воды подается цир­кулирующий буровой раствор. К недостаткам ФСМ относятся отсутствие возможности механизировать загруз­ку материалов, а также низкая степень диспергирования глинистых частиц при одно­кратном пропускании материала.

Гидромониторные смесители

Гидромониторные смесители применяются в основном для приготовления буро­вых растворов из комовых материалов, хотя могут быть использованы и для приготов­ления растворов из порошкообразных материалов. В этих смесителях частицы глины и утяжелителя разрушаются за счет использования энергии струи жидкости, вытекающей под давлением 5,0-10,0 МПа из специальных насадок. При использовании гидромони­торных смесителей возможна механизация загрузки исходных материалов при помощи автосамосвалов и бульдозеров. Полезный объем резервуаров-смесителей колеблется от 6 до 60 м³.

Для работы двух-девяти гидромониторов в смесителе используют один-два бу­ровых насоса. Применяются гидромониторные смесители разных типов.

Гидромониторная мешалка Папировского предназначена для приготовления бу­рового раствора из комовой глины. Гидромешалка имеет форму частично развернутого цилиндра и представляет собой удлиненную металлическую емкость, внутри которой к кольцевому питателю не­симметрично подключены 10-15 труб с гидромониторными насадками. Перед каждым монитором имеются запорные вентили, при помощи которых можно изменять число одновременно работающих мониторов. Обвязка гидромешалки позволяет осущестнлч 11. замкнутую циркуляцию, буровой насос - емкость гидромешалки - буровой насос Большинство гидромониторов расположено в той части емкости, куда автосамосвалы или бульдозеры загружают глину.

Гидромешалка Папировского позволяет в короткое время приготовить большое количество раствора из комовой глины или другого материала, Аналогичную конст­рукцию имеет смеситель ГВТФ-1, однако у него много недостатков: он не может быть использован для утяжеления бурового раствора, цикличность его работы не позволяет механизировать и автоматизировать весь процесс приготовления раствора.

Гидромониторный смеситель ГСТ (рис .8.3) состоит из резервуара 2 и загрузоч­ного трапа 1, по которому бульдозером подаются в резервуар исходные материалы.

Резервуар разделен перегородкой на два отсека А и Б. В отсек А встроены шесть, гидромониторов, направленных под углом к оси емкости, которые обеспечивают ин­тенсивное размывание твердых кусков глины или утяжелителя. Отсек Б оборудован тремя гидромониторами. Суспензия, полученная в результате работы шести гидромониторов, движется в отсек по лабиринту, образованному четырьмя перегород­ками. Проходя по лабиринту, жидкость теряет нераспустившиеся комки глины или утяжелителя, которые под действием струй трех гидромониторов возвращаются в отсек А или диспергируются. Освобожденная от комков суспензия поступает в барабанный фильтр, а оттуда через сливную трубу — в приемную или запасную емкость.

Смеситель ГСТ обеспечивает несколько лучшее диспергирование исходного ма­териала, но для получения раствора высокого качества требуется многократная цирку­ляция раствора через него. В остальном же установке ГСТ присущи все недостатки ме­шалки Папировского.

Эжекторные смесители. Эти смесители являются более современными аппаратами, позволяющими при использовании порошкообразных материалов (утяжелителей, глинопорошков и порош­кообразных химических реагентов) обеспечить высокую производительность процес­сов приготовления и утяжеления буровых растворов, а также механизировать и автоматизировать все процессы в глинохозяйстве.

Гидравлический смеситель ГДМ-1, называемый также гидроворонкой, нашел наибольшее распространение

К смесительной камере подводится вода или глинистый раствор под давлени­ем 2,0-6,0 МПа. При истечении жидкости из насадки в эжекторе создается вакуум, пол действием которого порошок засасывается из воронки в смесительную камеру и сме­шивается в ней с жидкостью. Образовавшаяся пульпа дополнительно диспергируется I баке. Готовая суспензия сливается через выходную трубу в верхней части бака и посту­пает в прием насоса.

Смеситель ГДМ-1 не обеспечивает достаточно тонкого диспергирования мате­риала, поэтому при использовании его необходимо длительное перемешивание обрачо-вавшейся суспензии механическим или гидравлическим путем в емкостях, многократ­ная циркуляция по схеме смеситель - емкость - насос - смеситель, а также циркуляция через скважину.

Установка УПР-Р-2 (рис.8.5.) относится к смесителям гидромониторного тини и применяется для приготовления и утяжеления буровых растворов из комовых и порош­кообразных материалов, а также для регенерации утяжелителя и регулирования состава твердой фазы в буровом растворе.

Работа установки при утяжелении или приготовлении бурового раствора произ­водится по описанной ниже принципиальной схеме.

В бункер самосвалами загружается глиноматериал или утяжелитель. Затем на одном из гидромониторов открывают задвижку, и в установку буровым насосом пода­ется раствор. Струя раствора, выходящего из гидромониторов, размывает материал, за­груженный в приемный бункер, и по его наклонному днищу образовавшаяся пульпа стекает в переднюю часть емкости. Когда раствор проходит через насадку гидроэлеватора, в последнем возникает вакуум, в результате чего пульпа из передней части емкости засасывается в гидроэлеватор, перемешивается в специальной камере с раствором и подается в циклонную гидромешалку. После перемешивания приготои-ленный раствор поступает в прием насосов.

Плотность раствора в процессе его утяжеления в установке регулируется изме­нением интенсивности размыва утяжелителя гидромонитором, а также количеством засасываемой пульпы, которое изменяется с помощью задвижки, установленной на сливе циклонной мешалки. Использование УПР-Р-2 значительно облегчает труд p;i(>o чих.

Блок приготовления бурового раствора (БПР)

В настоящее время более рациональным является приготовление, утяжеление и обработка бурового раствора в блоках приготовления бурового раствора. БПР (рис. 8,6) состоит из емкости для порошкообразных материалов и гидравлического сме­сителя, обеспечивающего их смешение с водой или циркулирующим раствором. При­менение БПР позволяет полностью механизировать процесс приготовления буровых растворов

Буровой раствор в БПР приготовляется и утяжеляется следующим образом: при приготовлении раствора к гидросмесителю от бурового насоса подается вода, при ути-желении - глинистый раствор. В камере гидросмесителя образуется разрежение, дости-точное для засасывания порошка из емкости. Количество подаваемого порошка регу­лируется поворотным шибером или изменением разрежения в гидросмесителе.

БПР может быть использован также для приготовления цементного раствори при цементировании скважин. При этом емкости загружаются цементом.