15.2 Пристрої для приготування і обважніння бурових розчинів

Пристрої для приготування і обважніння бурових розчинів за принципом дії поділяються на механічні і гідравлічні. У зв'язку із зростаючим застосуванням порошкоподібних матеріалів в останній час переважне розповсюдження одержали гідравлічні пристрої. В порівнянні з механічними глиномішалками вони мають вищу продуктивність, забезпечують необхід-ну якість бурових розчинів і економну витрату матеріалів для їх приготування. Позитивно зарекомендували себе гідроежекторні змішувачі блоків приготування бурового розчину (БПР).

Виносний гідроежекторний змішувач 9 (рис. 15.1) являє собою струминний апарат, в якому для утворення гідросуміші порошкоподібних матеріалів використовується кінетична енергія рідини. Бурові насоси під тиском до 4 МПа нагнітають рідину через трубу 12 в сопло 11 змішувача, оснащеного змін-ними штуцерами діаметром 30 мм для роботи з глинопорошками і діаметром 20 мм для роботи з обважнювачами. Внаслідок звуження каналу швидкість рідини в соплі збільшується, а її тиск падає. З сопла рідина з пониженим тиском поступає в камеру всмоктування.

В результаті створюваного розрідження в камеру всмоктування із силосу 1 через шланг 7 засмоктується порошкоподібний матеріал, який затягується рідиною в камеру змішування і далі в насадок (дифузор), що конічно розходиться. При проходженні дифузором швидкість потоку зменшується, а тиск зростає і отриманий розчин через патрубок 10 зливається в приймальну ємність циркуляційної системи. За один цикл змішування густина розчину зростає на 300-350 кг/м³. При недостатній густині отриманого розчину проводиться повторне змішування. Гідроежекторний змішувач характеризується порівняно низьким ККД, однак має високу надійність завдяки відсутності рухомих частин.

Блоки для приготування бурового розчину розраховані для роботи з розсипними і затареними глинопорошками. Основна маса глинопорошків постачається автоцементовозами і під дією стиснутого повітря перевантажується по трубі 3 в силос 1. Перед подачею в гідроежекторний змішувач порошкоподібні матеріали розпушуються повітрям, що нагнітається в силос по аеродоріжках 6 системи керування 5. Надлишкове повітря виноситься в атмосферу через фільтр 2, встановлений на кришці силосу. Нижня частина силосу має конусоподібну форму і оснащена розвантажувальним пристроєм 4, що регулює подачу матеріалу в гідроежекторний змішувач. Матеріали, що використовуються в невеликих кількостях, подаються в затареному вигляді і засипаються у воронку.8, з якої поступають в камеру змішування гідроежектора. Воронка оснащена розвантажувальним клапаном для регулювання подачі матеріалу.

Рисунок 15.1 — Конструктивна схема блоку приготування бурових розчинів

В циркуляційній системі бурових установок застосовуються блоки БПР-70 та БПР-40. Блоки БПР-70 мають суцільнометалеві силоси з пневматичним розвантажувальним пристроєм. В блоках БПР-40 силоси мають телескопічну конструкцію. В транспортному положенні верхня частина силосу опускається, завдяки цьому полегшується перевезення блоку. В робочому положенні верхня частина силосу під дією стиснутого повітря піднімається і закріплюється фіксаторами.

Основні технічні дані блоків приготування бурового розчину

Модель блока	БПР-70	БПР-40
Пропускна здатність установки, м3/год: при приготуванні бурового розчину з глинопорошків при обважненні бурового розчину	100 50-100	60 30-60
Густина виготовленого розчину, кг/м3 з бентонітових глинопорошків з місцевих глинопорошків обважнювального	1050—1080 1020—1300 1300—2300
Тип силосів	Суцільний	Телескопічний
Об'єм силосу, м3	35	20
Число силосів у блоці	2	2
Спосіб завантаження силосів порошками	Пневматичний
Змішувальний пристрій	Гідроежектор
Тиск рідини на вході ежектора, МПа	2,0—2.5
Габарити блоку, мм: довжина ширина висота в робочому положенні висота в транспортному положенні	6300 3300 8000 8000	7500 2800 7200 4000

Завдяки механізації процесів завантаження і розвантаження глинопорошків пропускна здатність БПР більше ніж в 1,5 рази перевищує пропускну здатність раніше розроблених пристроїв для приготування бурових розчинів, до числа яких відносяться:

УПР-Р-2 — установка для приготування розчину, оснащена ежекторним і двома гідромоніторними змішувальними пристроями;

ГДМ-1 — гідравлічна мішалка ежекторного типу;

ГСТ — гідромоніторний змішувач "Татбурнафти" або Папіровського;

ФСМ-3 — фрезерно-струминний млин;

МГ2-4 — механічна глиномішалка.

Гідравлічний диспергатор ДГ-1 (рис. 15.2) використовується для тонкого подрібнення твердих і рідких фаз бурового розчину. Він складається з камери 2, вхідної дугоподібної труби 1 і зливного патрубка 4. На кінцях вхідної труби з допомогою накидних гайок встановлені змінні насадки 3 з твердих сплавів або металокерамічних матеріалів. Діаметр насадок вибирають залежно від подачі бурових насосів, які використовуються для нагнітання бурового розчину у диспергатор:

Подача бурових насосів, л/с	16	20	24	28	32	38
Діаметр насадок, мм	11—16	12—13	14	14—15	15—16	17

Рисунок 15.2 — Гідравлічний диспергатор

Зустрічні високошвидкісні потоки розчину, які виходять з насадок 3, утворюють гідродинамічну кавітацію. Ультразвукові коливання, які створюються у кавітуючому розчині, підсилюють диспергування твердих і рідких фаз.

Технічна характеристика диспергатора ДГ-1

Робочий тиск, МПа	12—15
Подача по готовому буровому розчину, м3/год	15—20
Діаметр насадок, мм	9, 11, 13, 16
Маса, кг	76

В приймальних ємностях циркуляційної системи встановлюють гідравлічні і механічні змішувачі, які забезпечують рівномірний розподіл компонентів бурового розчину і запобігають його розшаровуванню.

Гідравлічні змішувачі діють подібно гідромонітору. Розчин з допомогою бурового або відцентрового насоса подається в приймальний патрубок 1 (рис. 15.3.) гідравлічного змішувача. Звідти розчин поступає в стовбур 2, який обертається на шарикопідшипниках замкового типу. Між приймальним патрубком і стовбуром встановлені ущільнення, які запобігають утічку і попадання розчину в підшипники. На кінці стовбура з допомогою накидної гайки 3 встановлюється конічна насадка 4 для підвищення швидкості, дальності дії і сили удару струменю розчину, що викидається із стовбура.

Рисунок 15.3 — Гідравлічний змішувач

На рис. 15.3 показано конструкцію самообертального змішувача ПГС. Реактивна пара сил, яка виникає при високошвидкісному витіканні розчину з насадок 4, розташованих на протилежно спрямованих колонках 6, надає обертового руху хрестовинi 5. Завдяки цьому перемішування і розмивання згустків відбуваються в усьому об'ємі бурового розчину.

Гідравлічний змішувач 4УПГ має ручне керування поворотом стовбура в двох взаємно перпендикулярних напрямках. Змішувачі типу ПГ на відміну від 4УПГ оснащені пристроєм для фіксації напрямку струменю.

Технічна характеристика гідравлічних змішувачів

Тип змішувача	ПГС	4УПГ	ПГ
Найбільший робочий тиск, МПа	4	4	6
Діаметр насадки, мм	20, 25, 30, 40	16, 20, 30, 40	20, 25, 30
Об'ємна подача, л/с	—	15—20	—
Висота, мм	1777	2200	2000
Маса, кг	38	33,5	23,8

Механічний змішувач (рис. 15.4), який складається з моторредуктора 1, вала 4 і мішалки 5, встановлюється на рамі 2, яка кріпиться болтами до верхньої площадки ємності для бурового розчину. Вал складеної конструкції обертається на конічних підшипниках 3, які встановлені в стакані 7 і захищені від попадання розчину кожухом 6. Мішалка розміщується на невеликій відстані від дна ємності і при обертанні створює потоки, які перемішують буровий розчин і перешкоджають зсіданню обважнювачів. Турбінно-пропелерні мішалки в змішувачах ПЛ створюють перехресні потоки, які підсилюють перемішування бурового розчину. Лопатеві мішалки, які застосовують в змішувачах ПМ, працюють менш ефективно.

Технічна характеристика механічних змішувачів

Тип змішувача	ПЛ1	ПЛ2	ПМ
Потужність приводу, кВт	5,5	3	5,5
Частота обертання мішалки, хв	130	60	45
Діаметр мішалки,мм	700	1240	950
Тип мішалки	Турбінно-пропелерна		Лопатева
Число лопастей	3х4	6х6	6
Габарити	700х1320х2700	1240х1320х2700	1430х950х3260

Рисунок 15.4 — Механічний змішувач з турбінно-пропелєрною мішалкою