Циркуляційна система бурової установки

15.1 Призначення і основні вимоги

Циркуляційна система бурових установок включає в себе наземні пристрої і споруди, що забезпечують промивку свердловин шляхом багатократної примусової циркуляції бурового розчину по замкненому колі: насос — вибій свердловини — насос. Багатократна замкнута циркуляція дає значну економічну вигоду завдяки скороченню витрати хімічних компонентів та інших дорогих матеріалів, що входять в склад бурових розчинів. Важливо також відзначити, що замкнена циркуляційна схема запобігає забрудненню навколишнього середовища стоками бурового розчину, що містить хімічно агресивні і токсичні компоненти.

Циркуляційні системи бурових установок складаються із взаємопов'язаних пристроїв і споруд, призначених для виконання наступних основних функцій: приготування бурових розчинів, їх очищення від вибуреної породи та інших шкідливих i небажаних домішок, прокачування і оперативного регулювання фізико-механічних властивостей бурового розчину. До складу циркуляційної системи також входять всмоктувальні і напірні лінії насосів, ємності для зберігання розчину і необхідних для його приготування матеріалів, жолоби, відстійники, контрольно-вимірювальнi прилади та ін. Циркуляційні системи монтуються з окремих блоків, що входять в комплект поставки бурових установок. Блочний принцип виготовлення забезпечує компактність циркуляційної системи, спрощує її монтаж і технічне обслуговування.

Найважливіші вимоги, що ставляться до циркуляційних систем бурових установок — якісне приготування, контроль і підтримання необхідних для даних геолого-технічних умов складу і фізико-механічних властивостей бурового розчину. При виконанні цих вимог досягаються високі швидкості буріння і в значній мірі попереджується багато аварій і ускладнень в свердловині. Продуктивність установок для приготування бурового розчину визначається з умов, що забезпечують своєчасне поповнення запасів бурового розчину:

де — продуктивність установок для приготування бурового розчину, м³/год;

— об'єм вибуреної породи за 1 год., м³;

— втрати бурового розчину за 1 год. в результаті поглинань в свердловині і у тічок при очищенні бурового розчину від вибуреної породи, м³.

Приблизний об'єм бурового розчину, який необхідний для проводки свердловини без врахувань поглинань і втрат за рахунок фільтрації:

де — найбільший об'єм свердловини, м; — втрати бурового розчину при проводці свердловини, м.

Втрати зростають із збільшенням об'єму вибуреної породи і утічок бурового розчину при його очищенні.

На вибої і у відкритому стовбурі свердловини буровий розчин забруднюється уламками вибуреної породи, глинистими і твердими частинками. Надмірний вміст у ньому твердих і великих глинистих частинок приводить до зниження швидкостей буріння. Встановлено, що при збільшенні вмісту твердої фази в розчині на 1% показники роботи доліт знижуються на 7-10%. Внаслідок абразивної дії твердих частинок прискорюється зношення і відповідно зростає витрата вузлів і деталей насосів, вертлюгів і вибійних двигунів. В результаті цього збільшуються трудові і матеріальні витрати на ремонтні роботи, що негативно впливає на техніко-економічні показники бу-ріння. Тому очисні пристрої повинні забезпечувати якісне видалення вибуреної породи та інших забруднень, що містяться в буровому розчині. Досвід показує, що для підтримання оптимального складу бурового розчину в ньому не повинні міститись вибурені частинки породи, піску та мулу розміром 5 мкм і більше. Пропускна здатність очисних пристроїв повинна бути не меншою найбільшої подачі насосів.

В числі вимог, що ставляться до циркуляційних систем, важливе значення мають механізація і автоматизація процесів приготування і очищення бурових розчинів. Виключення важкої і низько-кваліфікованої ручної праці при виконанні цих трудомістких процесів має не тільки виробниче, але й важливе соціальне значення, так як перетворює працю буровиків, роблячи її більш продуктивнішою і привабливішою.