§2. Оборудование для приготовления бурового раствора

Конструкция оборудования для приготовления буровых раство­ров зависит от применяемых исходных материалов — глин, утя­желителей и химических реагентов. Для приготовления раство­ров из сухих порошкообразных материалов требуется лишь тщательное перемешивание и создание условий для полного смачивания твердых частиц. Для приготовления растворов из комовых материалов или влажных порошков необходимо пред* варительное дробление кусков или слипшихся комков. Про­цессы дробления исходных твердых материалов и перемешива­ние их с водой осуществляются в механических или гидравли­ческих мешалках.

Наиболее прогрессивным и экономичным является обору­дование для приготовления растворов из сухих порошкообраз­ных материалов.

Механические двухвальные мешалки

Механические двухвальные мешалки применяют для приготов­ления и утяжеления буровых растворов из комовых мате­риалов, а также для приготовления жидких химических реа­гентов.

Буровые растворы в двухвальных мешалках можно при­готовлять из любых комовых материалов вплоть до смерз­шихся кусков глины или утяжелителя. Высокое качество при* готовления раствора сочетается с низкой производительностью. При загрузке глиномешалки комовой глиной выход суспензии составляет 2—4 м³/ч, а при загрузке глинопорощком — 6 м³/ч.

На буровых двухвальные мешалки обычно монтируют на высоких деревянных или стальных основаниях. Поэтому приго­товленная суспензия сливается в желоб самотеком. Твердые ма­териалы в мешалки в большинстве случаев подаются вагонет­ками, которые передвигаются по наклонному рельсовому пути с помощью канатов и системы блоков, связанных с валами ме­шалки. Вагонетки загружают у основания рельсового пути вручную; выгрузка их в приемную воронку мешалки осущест­вляется механически.

На многих буровых предприятиях двухвальные мешалки ис­пользуют для приготовления жидких химических реагентов из бурого угля и щелочи или других твердых компонентов.

При переходе на сухие порошки необходимость в примене­нии двухвальных мешалок отпадает.

Фрезерно-струйные мельницы

Разновидностью механических мешалок являются фрезерно­струйные мельницы (ФСМ), разработанные Воронежским ин- женерно-строительным институтом для приготовления и утя­желения буровых растворов из комовых материалов.

Техническая характеристика

Производительность, т/ч:

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

Фрезерно-струйная мельница ФСМ-3 состоит из следующих основных узлов: ротора, приемного бункера, предохранитель­ной шарнирной плиты, диспергирующей рифленой плиты, ло­вушки и лотка для отвода готовой суспензии. Она является ма­шиной непрерывного действия сравнительно высокой произво­дительности. Бесперебойная работа может быть обеспечена при наличии механизированной загрузки исходных материалов.

Суспензия, полученная во фрезерно-струйной мельнице, имеет нераспустившиеся твердые частицы и требует дополни­тельного перемешивания или многократной циркуляции по схеме мельница — резервуар — мельница. Это является сущест­венным недостатком.

Машиностроительные заводы выпускают фрезерно-струйные мельницы по заявкам.

Агрегат АППЖ-4

Агрегат АППЖ-4 предназначен для приготовления и утяжеле­ния буровых растворов из комовых и порошкообразных мате­риалов. Он состоит из фрезерно-метательной мельницы ФММ-5, пескового насоса, приемного резервуара и опорной рамы.

Агрегат АППЖ-4 работает следующим' образом: комки глины попадают в бункер и, предварительно смешавшись с во­дой, захватываются лопастями ротора, затем отбрасываются на два ряда ножей-решеток. Пройдя через решетку сливного люка, образовавшаяся суспензия попадает в приемный резервуар. При этом отдельные куски глины имеют размер 3—4 мм. Из приемного резервуара суспензия засасывается Песковым насо­сом и подается в струйную камеру.

Техническая характеристика

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

Пройдя через насадку струйной камеры, суспензия со ско­ростью 20 м/с ударяется о двухрядную броневую решетку, за­тем через тройник и вентиль поступает в циркуляционную си­стему буровой установки. Из тройника часть раствора может направляться обратно в приемный резервуар для повторного перемешивания.

Диспергация глины осуществляется в струйной камере, при­чем кратность циркуляции суспензии в ней может регулиро­ваться по желанию оператора. Таким образом может регули­роваться и дисперсность частиц глины или утяжелителя в го- товом растворе.

Агрегат АППЖ-4 изготовлялся в мастерских объединения Саратовнефть.

Установка для приготовления буровых растворов УППЖ-2

Установка предназначена для приготовления бурового раствора из комовых и порошкообразных глин, утяжеления, химической обработки и хранения раствора на буровых.

Установка (рис. VIII.6) смонтирована на автомашине 1 с прицепом 7 и состоит из спаренных фрезерно-струйных мель­ниц ФСМ 3 и 4, дизельного привода 9 и 10, ковшового элева­тора 8 со шнековым подборщиком, баков 2 для дизельного топ­лива и масла, поршневых насосов 5 и центробежного насоса 6, резервуара для хранения раствора. Фрезерно-струйная мель­ница 3 снабжена загрузочным бункером.

Глина, утяжелитель йли химические реагенты забираются шнековым подборщиком, подаются на элеватор, который до­ставляет исходный материал в загрузочный бункер фрезерно­струйной мельницы. Воду или раствор закачивают в этот же бункер насосами 5.

Элеватор и шнековый подборщик переводятся в транспорт­ное положение с помощью двух гидравлических цилиндров.

Для загрузки исходных материалов требуется бульдозер, ко­торый периодически подгребает глину или утяжелитель к шне­ковому подборщику. Раствор, приготовленный в первой мель­нице, подается для лучшего диспергирования во вторую мель­ницу, откуда по гибкому рукаву — в резервуар для хранения.

Производительность установки 50 м³/ч раствора, потребляе­мая мощность 58 кВт. Установку УППЖ-2 изготовляет Пол­тавское отделение УкрНИГРИ. По сравнению с фрезерно-струй­ной мельницей настоящая установка имеет следующие преиму- , щества: . ■

1. более высокое качество приготовления бурового ра­створа;

2. механизирована загрузка исходных материалов.

Гидромониторные смесители

Гидромониторные смесители применяют главным образом для приготовления буровых растворов из комовых материалов (глины и утяжелителя). Однако их можно применять также для приготовления растворов из порошкообразных материалов и химических реагентов.

К особенностям гидромониторных смесителей относятся: ис­пользование кинетической энергии струи жидкости для быст­рого разрушения частиц твердой фазы, а также для механиче­ского разрушения крупных комков; возможность механизации загрузки исходных материалов при помощи бульдозеров или

автомашин-самосвалов, которые загружают материалы непо­средственно в резервуары. Полезный объем резервуаров смеси­телей от б до 60 м³.

Для получения больших скоростей жидкости в насадках гид­ромониторов требуется высокое давление в подводящем трубо­проводе. При одновременной работе от двух до девяти гидро­мониторов для питания одного смесителя используют один-два буровых насоса. Давление жидкости перед насадками колеб­лется от 5,0 до 10 МПа для различных конструкций смесителей.

В буровых предприятиях применяют гидромониторные сме­сители различных типов: ГВТФ-1, ГСТ и др.

Смеситель ГВТФ-1 имеет резервуар объемом 50 м³, снабжен монитором с запорным вентилем перед каждым из них. При помощи вентилей можно изменять число одновременно рабо­тающих мониторов.

Гидромониторный смеситель ГСТ с резервуаром 14 м³ кон­структивно отличается от ГВТФ-1. Преимуществами смесителя ГСТ являются удобное расположение гидромониторов, отсут­ствие вентилей, что значительно упрощает его эксплуатацию, наличие лабиринта, обеспечивающего сепарацию нераспустив- шихся частиц материала.

Техническая характеристика

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

Смеситель ГСТ (рис. VIII.7) состоит из резервуара 2 и за­грузочного трапа 1, по которому бульдозером подаются в ре­зервуар исходные материалы.

Резервуар разделен перегородкой на два сообщающихся от­сека Л и 5. В отсек А встроены шесть гидромониторов, направ­ленных под углом к оси резервуара. Такое расположение гид­ромониторов обеспечивает' создание в отсеке А мощного по­тока, интенсивное размывание глины или утяжелителя и раз­рушение твердых смерзшихся кусков. В отсек Б встроены три гидромонитора. Образовавшаяся в отсеке А суспензия дви­жется в отсек Б, который разделен перегородками на четыре полости. Проходя между перегородками, раствор теряет нерас- пустившиеся комки глины или утяжелителя, которые под воз­действием струи трех гидромониторов возвращаются в отсек Л.

Рис. VIII.7. Гидромониторный смеситель ГСТ

Освобожденная от комков суспензия поступает в барабан­ный фильтр 3, а оттуда через сливную трубу — в приемный или запасной резервуар.

Нераспустившиеся комки материала в отсеке А снова раз­мываются и поступают вторично в отсек Б. Для предотвраще­ния засорения насадок гидромониторов перед каждым из них установлен фильтр. По окончании работы смесителя резервуар очищается от осадка глины или утяжелителя при помощи двух­шарнирного гидравлического перемешивателя 5. Образовав­шаяся пульпа удаляется через люк 4.

Гидромониторный смеситель транспортируется в собранном виде только в пределах промысла по шоссейным или грунтовым дорогам. С завода он поступает в составе трех блоков — кор­пуса 6 и двух боковин, которые привариваются к корпусу при первичном монтаже.

Конструктивные особенности смесителя ГСТ обеспечивают более высокое качество готовой суспензии. Однако и в смеси­теле ГСТ за один цикл не может быть получена высококачест­венный буровой раствор. Поэтому суспензия, полученная в сме­сителе, несколько раз циркулирует по замкнутому циклу буро­вой насос — смеситель — запасной резервуар — буровой насос до полной диспергации твердой фазы.

Большая гидравлическая мощность гидромониторного сме­сителя ГСТ, наряду с его конструктивными преимуществами, позволяет быстро заготовить значительное количество раствора, что особенно важно при замене в системе циркуляции скважины воды раствором. Поэтому смесители ГСТ широко применяются на промыслах восточных районов.

В объединении Грознефть для утяжеления буровых раство­ров используют особый гидромониторный смеситель. Он пред­ставляет собой цилиндрический резервуар, устанавливаемый обычно ниже уровня складирования утяжелителя. Рядом с ре­зервуаром на возвышении или на деревянном помосте накап-' ливается запас утяжелителя. Буровой раствор поступает из манифольда в гидромонитор, откуда струя жидкости направ­ляется на кучу утяжелителя для его размыва. Образовавшаяся при этом пульпа стекает в резервуар, где размешивается до­полнительной порцией жидкости, поступающей из второго гид­ромонитора, который расположен горизонтально, непосред­ственно у дна резервуара.

Гидромонитор соединен с вертикальной центральной трубой, установленной в подшипнике. Под действием реакции струи гидромонитор постоянно вращается в горизонтальной плоско­сти, обеспечивая одновременно с разбавлением раствора хоро­шее его перемешивание. Полученный раствор вытекает из верх­ней части резервуара.

Установка для приготовления бурового раствора УПР-Р-2

К гидромониторным смесителям следует отнести также комби­нированную установку УПР-Р-2. Она предназначена для при­готовления и утяжеления бурового раствора из комовых и влажных порошкообразных материалов: для регенерации утяжелителя и для регулирования состава и содержания твер­дой фазы в растворе.

Техническая характеристика

П

80—100

5,5—6,5

6-7

60

10

3,2

4,6

13,25

роизводительность при утяжелении раствора, м³/ч Производительность при регенерации сухого желези­стого утяжелителя, т/ч

Количество извлеченной глины из утяжеленной жид­кости за один цикл, %

Полезный объем резервуара, м³

Габаритные размеры установки, м:

длина

ширина

высота

Масса (без наклонного трапа), т

Установка состоит из открытого стального резервуара с на­клонным дном, верхняя часть которого закрыта решеткой. На решетку резервуара может въезжать по наклонному трапу са­мосвал и сбрасывать глину или утяжелитель. Внутри ре^2₁ вуара у боковых его стенок имеются два гидромонитора. В пе­редней части установки смонтированы два гидроциклона диа­метром 150 мм, один гидроциклон-смеситель диаметром 600 мм, два струйных насоса и арматура для управления гидромонито­рами, циклонами и струйными насосами.

Раствор или вода подается буровым насосом под давлением в гидромониторы и в струйный насос. Струи жидкости из гид­ромониторов размывают глину или утяжелитель и превращают их в пульпу. Проходя через струйный насос, жидкость засасы­вает из резервуара пульпу, перемешивается с ней и поступает в гидроциклон-смеситель. Здесь пульпа окончательно переме­шивается с жидкостью, происходит диспергирование частиц утяжелителя или глины. Частицы, которые не успели пол­ностью диспергироваться, поднимаются в верхнюю часть гид­роциклона и сбрасываются в резервуар. Приготовленная и ос­вобожденная от нераспустившихся комочков суспензия посту­пает по центральной трубе к приему насосов.

Гидроциклоны диаметром 150 мм используют при регене­рации утяжелителя и извлечении излишней глинистой фазы из утяжеленного раствора.

Гидравлические смесители эжекторного типа

Гидросмесители эжекторного типа применяют для приготовле­ния и утяжеления буровых растворов из порошкообразных ма­териалов, а также для химической обработки буровых раство­ров сухими порошкообразными реагентами.

В настоящее время гидравлические смесители эжекторного типа отечественные машиностроительные заводы отдельно не изготовляют, а они входят в комплект различных агрегатов, например, в цементно-смесительные машины, блок приготовле­ния БПР, блок гидросмесйтелей БГС.

Гидравлическая мешалка ГДМ-1

Гидравлическая мешалка (рис. VIII.8) состоит из воронки/ для загрузки порошков, камеры смешения 4 с насадкой 5; бака

2. и общей сварной рамы 3. К камере смешения через насадку подводится вода или раствор под давлением 2,0—3,0 МПа. В камере образуется вакуум, в результате чего туда засасы­вается порошок из воронки; порошок смешивается с жидкостью. Образовавшаяся пульпа поступает в бак и ударяется о специ­альный башмак, вследствие чего происходит дополнительное из­мельчение комков твердой фазы и перемешивание их с жид­костью.

Поднимаясь, суспензия теряет скорость, из нее выпадают на дно комки глины или утяжелители. Готовая суспензия сли­вается через выходную трубу А в верхней части бака. Кон­струкция гидромешалки ГДМ-1 рассчитана на влажные по­рошки с комками.

Гидравлические мешалки аналогичной конструкции, но без смесительного бака применяются для приготовления цемент-

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

ных растворов. В частности, они являются составной частью цементно-смесительных машин. В гидравлических мешалках цементно-смесительных машин иногда готовят буровые ра­створы из глинопорошков.

Блок гидросмесителей Б ГС

Блок гидросмесителей БГС предназначен для приготовления, утяжеления и химической обработки буровых растворов из су­хих порошкообразных материалов, а также для питания вспо­могательного трубопровода буровой установки.

Блок состоит из сварной рамы 1 (рис. VIII.9), двух центро­бежных шламовых насосов 5 с электродвигателями, двух гид­равлических смесителей эжекторного типа 3, двух столиков 2 с дисковыми ножами для разрыва бумажных мешков, нагне­тательного трубопровода 6 с поворотными шиберными заслон­ками сливного трубопровода 4 и всасывающего трубопровода 7.

Техническая характеристика

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

Центробежный шламовый насос ШН-150 имеет рабочее ко­лесо открытого типа. Рабочая полость спирального корпуса за­щищена сменными бронедисками. Зазоры между рабочим ко­лесом и бронедисками регулируются болтами.

Нагнетательный трубопровод с пятью поворотными заслон­ками обеспечивает подачу жидкости в гидравлические смеси­тели одним или двумя насосами, а также подачу раствора че­рез верхние отводы во вспомогательный трубопровод буровой установки.

Всасывающий трубопровод при монтаже блока гидросме­сителей на буровой подсоединяется к промежуточному или за­пасному резервуару циркуляционной системы. Всасывающий

и нагнетательный трубопроводы выполнены из труб диаметром 150 мм. Насадки диаметром 40 мм, которыми укомплектованы гидравлические смесители блока, могут быть заменены насад­ками других размеров.

Буровой раствор го.товится следующим образом. Бумажный мешок с порошкообразным материалом ставится на столик 2 и вручную продвигается к приемной воронке. Нижняя часть мешка при этом разрезается дисковым ножом, порошок высы­пается в приемную воронку и через открытую заслонку попа­дает в смесительную камеру. Под действием вакуума в смеси­тельной камере приемная воронка освобождается от порошка и готова к приему следующей порции.

В смесительной камере и частично в сливном трубопроводе порошок смешивается с жидкостью (водой или раствором); приготовленный буровой раствор подается по сливному трубо­проводу в один из резервуаров циркуляционной системы. В за­висимости от назначения операции приготовления в приемные

воронки гидросмесителей подается глинопорошок, сухой по­рошкообразный утяжелитель или сухой порошкообразный хи­мический реагент.

Блок приготовления буровых растворов БПР

Блок БПР предназначен для хранения на буровой сухих по­рошкообразных материалов (глины, утяжелителя, химических реагентов) и приготовления из них различных буровых раство­ров. Блок может быть использован также для приготовления цементных растворов.

Конструкцией блока предусмотрены пневматические по­грузка, выгрузка и транспортировка порошкообразных мате­риалов.

Техническая характеристика

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