§ 1. Оборудование для очистки бурового раствора

Оборудование для очистки бурового раствора, выходящего из скважины, должно обеспечивать не только удаление из него твердых частиц выбуренной породы, но и газа, ила и посторон­них примесей. Очистка раствора играет большую роль в про­цессе бурения. Чем меньше в растворе твердой фазы, тем эф­фективнее бурение. ¹

Для очистки буровых растворов от выбуренной породы при­меняют устройства двух типов: 1) устройства для механиче­ской очистки с помощью сит, в которых размер удаляемых ча­стиц зависит от величины ячеек сита; 2) устройства, в которых разделение твердых частиц и жидкости осуществляется за счет центробежных сил.

\ При очистке ситами с небольшими размерами ячеек вяз­кий раствор плохо проникает через них, поэтому сита не могут

осуществлять тонкую очистку. В устройствах, основанных на действии центробежных сил, из раствора могут удаляться ча­стицы практически любой величины. Поэтому такую очистку можно назвать тонкой в отличие от грубой механической очи­стки ситами. Очистка раствора может также осуществляться за счет естественного выпадения выбуренной породы, однако этот способ малоэффективен и для вязких растворов непри­годен, поэтому здесь он не рассматривается.

Вибросита для механической очистки

Для механической очистки буровых растворов применяют виб­рирующие сита, ситоконвейеры, самовращающиеся сепараторы. Наибольшее распространение получили вибросита.

Вибрационное сито СВ 2 (рис. VIII. 1) состоит из двух виб­рирующих рам 3, смонтированных на станине 6 с распредели­тельным желобом 8 и двумя электродвигателями 7.

Каждая рама с вибратором 5, укрепленная на рессорах 4, имеет на концах два барабана /, на которые намотана сетка 2. Храповые устройства на барабанах обеспечивают стопорение барабанов в нужном положении.

Между барабанами расположены промежуточные резино­вые опоры. Сетка натягивается на барабанах и плотно приле­гает к промежуточным опорам, принимая по длине выпуклую форму. По мере износа отдельных нитей сетка 2 перепускается с одного барабана на другой. Таким образом обеспечиваются полная сработка всего запаса сетки, имеющегося на первом ба­рабане, и уменьшение расхода сетки на 1 м проходки.

Техническая характеристика
Пропускная способность при очистке бурового рас­
твора вязкостью до 45 с (сетка 1X5 мм), л/с . .	50—60
Перепад высот между подводящим и отводящим же­
лобами, мм	750
Частота колебаний сетки в 1 мин	1600—2000
Рабочая площадь сетки, м2	2,6
Длина сетки одной вибрирующей рамы, м ....	4,5
Тип электродвигателя	А02-31
Установленная мощность, кВт
Габаритные размеры, м:
	2,45
ширина	2,65
высота	1,53
Масса, кг	138

Это вибросито обеспечивает:

1. возможность изменять угол наклона сетки по длине виб­рирующей рамы. Этот угол увеличивается по мере продвиже­ния шлама от верхнего барабана к нижнему, что создает ус­ловия для лучшего сбрасывания шлама;

2. упрощение замены износившихся сеток; кусок сетки дли­ной 4,5 м отрезается от рулона и наматывается на барабаны;

3. возможность применения как стальных сеток, так и се­ток из синтетических материалов.

На вибрирующей раме расположен эксцентриковый вибра­тор 5 со шкивом, который соединен клиноременной передачей с ведущим шкивом электродвигателя. Обе вибрирующие рамы .соединены с опорной неподвижной рамой при помощи кольце­вых резиновых амортизаторов.

Вибросито СВ-2Б (рис. VIII.2) является модификацией виб­росита СВ-2. Вибрирующие рамы у него унифицированы. Виб­росито СВ2Б рассчитано для установки непосредственно на ре­зервуаре блока очистки, поэтому оно не имеет ванны для очи­щенной жидкости. Кроме того, оно отличается конструкцией приемной коробки. Последняя имеет форму неправильной усе­ченной четырехгранной пирамиды с двумя вертикальными стен­ками.

В ибросито СВ-2Б состоит из станины 1, барабанов для на­тяжения сеток 2, опорных амортизаторов 3, вибрирующих рам 4, двух клиноременных передач 5, электродвигателей 6 и рас­пределительной коробки 7. К последней приварены два па­трубка диаметрами 325 мм (приемный) и 60 мм. Приемный па­трубок соединен с трубопроводом, подающим раствор из сква­жины. Патрубок диаметром 60 мм соединен с вспомогатель­ным нагнетательным трубопро­водом блока очистки.

К внутренней стенке прием­ной коробки приварены два слив­ных лотка. В каждом из них рас­положен выравниватель, пред­ставляющий собой поворотную Рис. VIII.2. Вибросито СВ2Б

прямоугольную заслонку с фиксатором. Выравниватели обес­печивают равномерное распределение жидкости по ширине се­ток. В крайнем нижнем положении выравниватели полностью перекрывают слившде лотки. 6 днище приемной коробки преду­смотрен люк, перекрытый шибером. При перекрытых сливных лотках и приподнятом шибере раствор сливается из распреде­лительной коробки в резервуар блока очистки, минуя сетки.

При необходимости повторной очистки раствор может по­даваться в распределительную коробку через вспомогательный нагнетательный трубопровод и патрубок диаметром 60 мм. Тех­нические характеристики вибросит СВ-2 и СВ-2Б аналогичны.

Гидроциклоны и центрифуги для очистки с помощью центробежных сил

Фракции твердой фазы суспензий с помощью центробежных сил разделяются в гидроциклонах и центрифугах. При средней плотности 2,5 г/см³, которую обычно имеют горные породы, в том числе глины, в гидроциклонах и центрифугах фракции разделяются по их гранулометрическому составу. Этот процесс происходит при тонкой очистке буровых растворов от выбурен­ной породы. Одну фракцию составляют песок и другие породы, другую — очищенный раствор.

В утяжеленных растворах фракции разделяются по их плот­ности. Этот процесс происходит при регенерации утяжелителя и регулировании состава твердой фазы* Тонкая очистка буро­вых раствора в Советском Союзе осуществляется в основном в гидроциклонах. Ими комплектуются пескоотделители, состоя­щие из одного или нескольких циклонов и шламового насоса.

Пескоотделитель 1ПГК (рис. VIII.3) состоит из батареи гид­роциклонов 1, вертикального шламового насоса 4, резервуара 3 и соединительной трубы 2 между насосом и батареей. Батарея включает сварную раму, четыре гидроциклона, крестовину и че­тыре отвода с резиновыми рукавами. Внутренняя часть рамы выполнена в виде лотка с наклонным дном и люком, шибером в передней торцовой стенке. При закрытом шибере песковые насадки погружены в шлам, который вытекает через верхнюю кромку передней торцовой стенки. При открытом шибере шлам свободно вытекает через люк.

Гидроциклон (рис. VIII.4) состоит из металлического кор­пуса /, внутри которого закреплен резиновый цельнолитой по­лый конус 3, резинового питающего сопла 5 и металлической сливной насадки 2. Резиновая песковая насадка 4 крепится к нижнему концу резинового конуса при помощи бурта в на­садке' и стального кольца 6. Песковая насадка поставляется с выходным отверстием двух диаметров 15 и 25 мм.

Раствор в гидроциклон подается вертикальным шламовым насосом ВШН-150, который представляет собой центробежный

5

Е

Рис. VIII.4. Гидроциклон диаметром 150 мм

насос погружного типа с открытым колесом. Вместо обычного сальника насос снабжен разъемной резиновой втулкой, которая выполняет роль уплотнительного устройства и одновременно является опорой нижнего конца вала насоса.

Основные опоры вала насоса (два шарикоподшипника) рас­положены в верхней части корпуса насоса выше уровня пере­качиваемого раствора и надежно защищены от попадания жид­кости. Шарикоподшипники смазываются вязкой смазкой.

Привод насоса осуществляется от вертикального электро­двигателя через упругую пальцевую муфту. Электродвигатель крепится к корпусу насоса. Последний имеет два опорных крон­штейна с приваренными цапфами, с помощью которых насос устанавливается на резервуаре. Такое устройство обеспечивает возможность перевода насоса из вертикального положения (при котором спиральный корпус полностью погружен в перекачи­ваемый раствор) в горизонтальное для ревизии или ремонта на­соса. Всасывающее отверстие предохраняется сеткой от попа­дания в насос крупных частиц.

Действие пескоотделителя показано на рис. VIII.5. Буровой раствор, предварительно очищенный в вибросите, поступает по

желобу 1 в правый отсек резервуара 2. Из отсека жидкость подается шламо­вым насосом 3 в батарею гидроциклонов 4. Очищен­ный раствор из верхних сливных насадок циклонов сливается в левый отсек ре­зервуара 5 и по желобу 6 направляется в приемный резервуар буровых насосов. Раствор в резервуаре не опускается ниже дна жело­бов 1 и 6.

П

Рис. VIII.5. Схема работы пескоотдели- теля 1ПГК

ерегородка 7, разде­ляющая резервуар на два отсека, имеет в нижней части окно. Шламовый насос 3 по­стоянно погружен в жидкость независимо от расхода через же­лоб 1 или даже остановки насоса. При работе циклонов с по­груженными в шлам Песковыми насадками, т. е. при закрытом шибере лотка, обеспечивается минимальная потеря жидкости через песковые насадки. При этом шлам, вытекающий из лотка, имеет максимально возможную плотность.

Техническая характеристика пескоотделителя 1ПГК

ьал. 1

ьтч 1

БУРОВЫЕ МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ 2

Установка БУ-2500 (БУ-80БрД) 19

Установка БУ-3000БД (Уралмаш125БД-70) 23

Установка БУ-5000ДГУ (Уралмаш 160ДГУ) 40

P. = Pk+0™ + -^-. (Ill) 54

Я«Л₁+А₁+Лз + в, (II.6) 58

р JjE + Ore. _{(Ш 3)} 82

^р.⁼ здГ ⁼⁰'^197МН' ^(Ш-⁴⁾ 82

41 ⁴⁷ 140

п₄ 191

s=-5-W-4), 195

Я'ад. 232

м„ = -^ -j- ² 373

Гидроциклонный пескоотделитель состоит из одного чугун­ного гидроциклона диаметром 350 мм и двух шламовых насо­сов ШН2-200. Установленная мощность пескоотделителя 110 кВт.

Насосы смонтированы на раме и устанавливаются в кры­том помещении, гидроциклон — на одном из резервуаров цир­

куляционной системы. Обычно работает один насос, второй — резервный.

Принцип действия этого гидроциклона аналогичен вышеопи­санному.

Ситогидроциклонная установка 4СГУ-2 является агрегатом, в котором соединены одинарное вибросито и пескоотделитель.

Техническая характеристика установки 4СГУ-2

ьал. 1

ьтч 1

БУРОВЫЕ МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ 2

Установка БУ-2500 (БУ-80БрД) 19

Установка БУ-3000БД (Уралмаш125БД-70) 23

Установка БУ-5000ДГУ (Уралмаш 160ДГУ) 40

P. = Pk+0™ + -^-. (Ill) 54

Я«Л₁+А₁+Лз + в, (II.6) 58

р JjE + Ore. _{(Ш 3)} 82

^р.⁼ здГ ⁼⁰'^197МН' ^(Ш-⁴⁾ 82

41 ⁴⁷ 140

п₄ 191

s=-5-W-4), 195

Я'ад. 232

м„ = -^ -j- ² 373

Батареи гидроциклонов и шламового насоса ситогидроцик- лонной установки 4СГУ-2 унифицированы с пескоотделителем 1ПГК. Фактически конструкции пескоотделителя 1ПГК и сито- гидроциклонной установки одинаковы за исключением резер­вуара.

Ситогидроциклонная установка состоит из вибросита, пес­коотделителя 1ПГК и общего резервуара. Вибросито отлича­ется от вибросита СВ-2 меньшей площадью сетки, имеющей более крупные ячейки.

Ситогидроциклонные установки можно применять в тех слу­чаях, когда нужно очищать от выбуренной породы только не- утяжеленные буровые растворы. Установка 4СГУ-2 имеет мень­шие габаритные размеры и массу по сравнению с очистными блоками.

При очистке утяжеленных растворов только в вибросите, имеющем ячейки 4x4 мм, большая часть шлама попадает в при­емные резервуары и через буровые насосы снова в скважину. Более универсальным является комплекс из сдвоенного вибро­сита СВ-2 и пескоотделителя 1ПГК. Этот комплекс можно при­менять для очистки как утяжеленных, так и неутяжеленных ра­створов. Раствор может очищаться последовательно в вибро­сите и гидроциклонном пескоотделителе, причем пропускная способность вибросита и пескоотделителя может иметь любые соотношения.

При очистке утяжеленных растворов пескоотделитель от­ключается заслонками и раствор из вибросита направляется по обводному желобу в приемный резервуар. Для облегчения монтажа и транспортировки описанный комплекс очистного обо­рудования выпускается промышленностью в виде транспорта­бельных блоков очистки растворов БОР.