4. Очистка глинистых растворов

Очистке буровых растворов уделяют особое внимание, так как поступающая в буровой раствор выбуренная порода, оказывает вредное влияние на его основные технологические свойства, а, следовательно, и на технико-экономические показатели бурения скважин - на стоимость скважины через скорость проходки, гидравлику, объемы разбавления для поддержания плотности, коэффициент трения бурильного инструмента, износ бурового оборудования и инструмента и т.д. Кроме того, при накоплении шлама в буровой промывочной жидкости существенно снижается ее глинизирующая способность, что приводит к образованию толстой рыхлой корки на стенках скважины в зонах фильтрации и создает опасность обвалов.

Для обеспечения нормальных условий бурения необходимо, чтобы в очистной системе от промывочной жидкости отбиралось такое же количество горной породы, которое в нее поступает в процессе циркуляции в скважине.

Методы очистки промывочной жидкости от шлама можно классифицировать следующим образом: естественные (желобная система и отстойники); принудительные - механические (сита); принудительные - гидравлические (центрифугирование в гидроциклонах и центрифугах); физико-химические (введение флокулянтов и разбавителей); комбинированные (сочетание приведенных выше методов).

Естественные методы очистки промывочной жидкости

Естественные методы очистки промывочной жидкости заключаются

в осаждении частиц разбуренной породы под действием силы тяжести в

циркуляционной системе скважины на поверхности земли. Циркуляцион-

ная система при этом способе очистки состоит из желобов, отстойников и

приемных емкостей. Отстойники и приемные емкости (амбары), как правило, делают в открытом грунте, иногда с последующим креплением стенок досками.

Преимуществом данного метода очистки является простота конст-

рукции желобной системы и ее эксплуатации. Однако работы по очистке

желобной системы и отстойников от шлама выполняются вручную, сопро-

вождаются большими (до 10-15 %) потерями промывочной жидкости, за-

грязняют территорию, отведенную под буровую установку. Желоба и от-

стойники не очищают тиксотропную промывочную жидкость от мелкого

песка, поэтому качество жидкости, несмотря на предпринимаемые меры,

со временем ухудшается и ее приходится или заменять, или применять

другие методы очистки.

Механические принудительные методы очистки ПЖ с по-

мощью вибросит

Механические методы очистки заключаются в отцеживании буровых

растворов на сетках вибросит. Их устройства используют для грубой очистки промывочной жидкости.

Основные элементы вибросита это: основание, поддон для сбора очищенного раствора, приемник с распределителем потока, вибратор, сетка, вибрирующая сетка, амортизаторы.

Вибрирующие рамы располагаются в горизонтальной или наклонной

плоскости.

Гидравлические принудительные методы очистки ПЖ с

помощью гидроциклонов

Очистка промывочных жидкостей от выбуренных частиц горной породы (шлама) гидравлическим способом осуществляется в гидроциклонах и центрифугах. В основу гидроциклонного разделения твердых частиц и жидкости заложен принцип использования центробежных сил, возникающих в аппарате при прокачивании через него жидкости.

Принципиальная схема работы гидроциклона

Гидроциклон – это общее название данного типа оборудования, по размеру отбираемой твердой фазы они делятся на пескоотделители, илоотделители и микроклоны.

Раствор попадает под давлением во входной патрубок по касательной к стенкам

цилиндра, создавая, таким образом, спиральное движение жидкости. По мере продвижения раствора по спирали вниз по конической секции центробежные силы оттесняют твердую фазу к стенкам. По мере сужения конуса все большие слои жидкости вовлекаются в поток по направлению вверх из-за создающегося вакуума внутри гидроциклона по принципу Торнадо. Твердая фаза определенной массы, достигая низа конуса, не может подняться наверх из-за действующих на нее сил инерции и отделяется от основной массы раствора.

Гидравлический метод очистки БПЖ с помощью центрифуги

Схема устройства центрифуги

1 – редуктор;

2 – регулировочные окошки;

3 – шнек;

4 – твердосплавные вставки;

5 – шкив основного привода;

6 – питающая труба;

7 – ускорительный отсек;

8 – барабан.

Центрифуги отделяют твердую фазу из раствора за счет создания центробежных сил в жидкости, подаваемой через питающую трубу в ускорительный отсек, устроенный в шнеке, затем в барабан, вращающийся с большой скоростью. Центробежные силы, действующие на твердые частицы, прижимают их к стенкам барабана.

Физико-химические методы очистки

Эти методы очистки представлены флокуляцией, разбавлением и коагуляцией (применяется и комбинирование этих методов). Они используются также при полном выведении глинистой твердой фазы из промывочной жидкости.

Флокуляция заключается во введении реагента-флокулянта (обычно полимерного), который обеспечивает флокуляцию частиц выбуренной породы с последующим осаждением в отстойниках.

Коагуляция используется для частичного или полного вывода твердой фазы из раствора. При частичном выводе твердой фазы коагулятор вводится совместно с флокулянтом. При полном выводе твердой фазы необходимо создать условия для гидрофобной коагуляции, увеличивая концентрацию коагулянта.

Заключение

И так, можно сделать вывод, что являются одним из основных элементов в бурении различных скважин. При их изготовлении необходимо учитывать множество факторов, таких как выбор исходного материала, вид раствора, способ и механизм приготовления, очистка промывочной жидкости.

Также изучили основы физико-химии дисперсных систем, свойств глинистых

минералов как основного материала для приготовления БПЖ.

Список литературы

Рязанов Я. А. Справочник по буровым растворам. М., Недра, 1979. 215с.

Рязанов Я. А. Энциклопедия по буровым растворам.- Оренбург: издательство «Летопись», 2005.- 664 с.

Овчинников В. П., Аксенова Н.А. Буровые промывочные жидкости: Учеб. пособие для вузов.- Тюмень: Изд-во «Нефтегазовый университет», 2008. – 309 с.

Курс обучения для инженеров по буровым растворам

«Горная энциклопедия» - Изд-во «Советская энциклопедия», 1984, 5 томов