§ 1. Функции и устройство

Функциями насосно-циркуляционной системы буровой установки являются:

нагнетание бурового раствора в бурильную колонну для создания непрерывной циркуляции в скважине в процессе бу­рения;

подача в бурильную колонну необходимого количества бу­рового раствора для очистки забоя от выбуренной породы и создание требуемой скорости подъема раствора в затрубном пространстве для обеспечения выноса породы на поверхность;

подвод необходимой гидравлической мощности к долоту для обеспечения высокой скорости истечения (до 180 м/с) рас­твора из его сопел с целью эффективной очистки забоя от вы­буренной породы;

• подвод энергии к гидравлическому забойному двигателю; очистка бурового раствора от выбуренной породы и газа; поддержание постоянных параметров бурового раствора, за­качиваемого в скважину;

приготовление нового бурового раствора.

На рис. VII. 1 показана схема циркуляции бурового раствора. При бурении р'аствор в большинстве случаев циркулирует по замкнутому контуру.

Буровые насосы забирают раствор из емкости и по напор­ной линии через стояк, гибкий рукав и вертлюг подают его в бурильную колонну. При этом часть давления р_л расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений в наземной ли­нии. Далее буровой раствор проходит по ведущей и бурильным трубам, по УБТ, забойному двигателю к долоту. На этом пути давление раствора снижается вследствие затрат энергии на преодоление гидравлических сопротивлений р_т, ру_БТ, рая- Затем буровой раствор за счет разности динамического на­пора внутри бурильной колонны /?_д и на забое скважины р₃ (Рд—Рз=Рдол) с большой скоростью выходит из насадок до­лота и очищает забой и долото от выбуренной породы. Остав­шаяся часть энергии раствора затрачивается на подъем породы и преодоление сопротивления в кольцевом затрубном простран­стве р_к.

Рис. VII.1. Схема циркуляции бурового раствора:

1. — насос; 2 — стояк; 3 — гибкий рукав; 4 — вертлюг; 5 — ведущая труба; 6 — устье скважины; 7 — бурильные трубы; 8 — затрубное пространство; 9 — УБТ; 10 — долото;

2. — растворопровод; 12 — блок очистки; 13 — баки; 14 — подпорный насос; 15 — амбар; 16 — смеситель

На рис. VII. 1 показано примерное распределение потерь на­пора в отдельных элементах циркуляционной системы сква­жины глубиной около 3000 м при бурении роторным способом.

Поднявшийся на поверхность к устью скважины буровой раствор проходит по растворопроводу в блок очистки, где из него удаляются выбуренная порода, песок и газ. После очистки допускается содержание в растворе не более 1,0% крупных фракций породы и песка с размерами частиц от 0,02 до 0,1 мм. Фракции с размерами частиц более 0,1 мм следует удалять пол­ностью. Количество удаленной выбуренной породы и песка за­висит от свойств бурового раствора и буримых пород, диаметра скважины и скорости бурения.

Очищенный буровой раствор попадает сначала в промежу­точные резервуары, где восстанавливаются утраченные свой­ства, затем в приемный чан, откуда подпорными насосами снова нагнетается в буровые насосы. Таким образом, замыкается круг циркуляции.

П

SY\i

27

30 29

Рис. VII.2. Циркуляционная система буровой установки:/

1 — стояк; 2 и 15 — распределительное устройство; 3, 4, 5, 6, 19, 20, 23 и 24 — задвиж­ки; 7 — манометр; 8 — предохранитель; 9, 11, 12, 21 и 22 — отводы; 10 — быстросъемное соединение; 13 — датчик расхода; 14 — трубопровод; 16 — ниппель; 17 — кран четырех­клапанный; 18 и 30 — клапан обратный; 25 и 27 — трубопровод слитной и распредели­тельный; 26 — блок приготовления раствора; 28 — резервуар раствора; 29 — желоб слив­ной; 31 — головка колонная; 32 — крестовина, 33 — колонна бурильная; 34 — рукав буро­вой; 35 — вертлюг

11 !213 №15 16 17 18 19 20 212223 24 25 2Е

оскольку насосно-циркуляционная система призвана пре­жде всего обеспечивать эффективную работу долота, пара­метры раствора должны удовлетворять требованиям долота и режима бурения.

Схема наземной части циркуляционной системы показана на рис. VII.2.

Нагнетательная линия состоит из трубопровода высокого давления, по которому раствор подается от насосов к стояку и гибкому рукаву, соединяющему стояк с вертлюгом. Напорная линия оборудуется задвижками и контрольно-измерительной аппаратурой. Для работы в районах с холодным климатом предусматривается система обогрева трубопроводов.

Сливная система оборудуется устройствами для очистки и приготовления бурового раствора, резервуарами, всасывающей линией, фильтрами, нагнетательными центробежными насосами, задвижками и емкостями для хранения раствора.