4.4 Короткі теоретичні відомості

Надлишок ТФ (як вибуреної при проходці свердловин, так і цілеспрямовано внесеної при виготовленні) в промиваль-ній рідині:

- погіршує показники бурових робіт взагалі і відпрацю-вання бурових доліт зокрема;

- призводить до ускладнень у відкритому стовбурі свердловини;

- ускладнює виклик припливу з пласта при освоєнні і випробуванні;

- зменшує ресурс бурильної колони, вибійних гідравліч-них двигунів і наземного обладнання циркуляційної системи;

- збільшує витрати на промивання свердловини.

АНІ (Американським нафтовим інститутом) запропоно-вано наступну класифікацію частинок ТФ в залежності від їх розміру D_тф: D_тф 1020мкм  шлам; 1020 D_тф > 74мкм  пісок; 74  D_тф > 2мкм – мул; D_тф  2мкм  колоїдні частинки. Вентворт і Буркарт класифікують ТФ за такими ж принципа-ми, але з дещо відмінними величинами D_тф (таблиця А.1). Розмір частинок ТФ визначає вибір ефективного технологіч-ного процесу їх сепарації  видалення з промивальної рідини.

Очищення бурових розчинів здійснюється шляхом послідовного видалення великих і малих частинок вибуреної породи та інших домішок, які містяться в буровому розчині, що надходить із свердловини. Для відокремлення ТФ від про-мивальних рідин застосовуються різні технологічні процеси: відстоювання, механічна і хімічна обробки, їх комбінації.

Нині розроблено, виробляється і вживається вельми роз-маїте обладнання для механічної очистки промивальних рідин від ТФ, яке виконує свою функцію призначення за принципом фільтрування (просіювання крізь ситове полотнище) або штучно-гравітаційної сепарації в полі дії відцентрових сил.

Для повної очистки бурових розчинів циркуляційні систе-ми обладнуються комплексом очисних пристроїв. Первинна очистка проводиться вібраційними ситами, за допомогою яких видаляються великі частинки (розміром більше 75 мкм). Дрібні частинки шкідливих домішок видаляються за допомогою піско-відділювача (40 мкм), муловідділювача (25 мкм) і центрифуги (5 мкм), які використовуються в наступних ступенях очистки.

Основними параметрами такого обладнання є:

• продуктивність  пропускна здатність Q, м³/с;

• сепараційна спроможність  найменший розмір части-нок ТФ, що сепаруються не менше, ніж на 90 % від початкового вмісту, D_{тф мін}, 10^{– 6} м;

• залишковий вміст ТФ в обробленій промивальній рідині, % від початкової концентрації;

• втрати промивальної рідини із відсепарованою ТФ, % від обробленого вихідного об’єму;

• питоме енергоспоживання Е_пит, кВт·год/ м³.

4.5 Порядок виконання роботи

4.5.1 Детально і уважно розглянути зображене на виданій викладачем ілюстрації вібраційне сито.

4.5.2 За результатами огляду скласти детальний опис конструкції зображеного вібросита, користуючись класифіка-ційною таблицею А.2.

4.5.3 Описати переваги і недоліки конструкції вибраного вібросита.

4.5.4 Ознайомитися з комплексом паспортних технічних характеристик вібросита даної моделі, наведеним в роздаваль-них матеріалах або рекомендованих джерелах інформації. Виписати в робочий зошит основні характеристики.

4.5.5 Обчислити питоме енергоспоживання Е_пит на обро-бку 1м³ промивальної рідини віброситом зображеної на одер-жаній ілюстрації моделі за номінальною потужністю встано-вленого приводного двигуна N_ном (кВт) і продуктивністю Q_ном (пропускною здатністю) (м³/с) вібросита за формулою

(4.1)

4.5.6 Визначити питому матеріаломісткість m_п (кгс/м³) вібросита розгляданої моделі за його масою М і продуктивні-стю Q_ном

. (4.2)

4.5.7 Уважно оглянути виданий для вивчення натурний взірець (фрагмент) ситового полотнища вібросита. Скласти детальний опис взірця, користуючись класифікаційною таблицею А.3 та консультуючись при потребі з викладачем.

4.5.8 На взірці в його площині виміряти розміри d_o і d_y перерізів основних (поздовжніх) і утокових (поперечних) дротин, з яких виготовлено сітку (можливий варіант d_o = d_y).

4.5.9 Розмітити на сторонах рамки взірця відрізки визначеної довжини L_o і L_y (50 або 100 мм).

4.5.10 Порахувати число z_о і z_y дротин основи і утоку, що розміщуються в межах відрізків L_o i L_y.

4.5.11 Обчислити кроки t_o i t_y переплетіння дротин основи і утоку за формулами, мм

, (4.3) . (4.4)

4.5.12 Визначити розміри сторін чарунки сітки, мм

, (4.5)

. (4.6)

4.5.13 Знайти площу отвору S (в просвіті) чарунки сітки, мм²

. (4.7)

4.5.14 Обчислити коефіцієнт густини сітки k та пов’яза-ний з ним коефіцієнт m

, (4.8)

. (4.9)

Показником k визначається за рядом інших рівних умов продуктивність (пропускна здатність) сітки, від показника m залежать її міцність, зносостійкість та деформативність.

4.5.15 Віднести досліджувану сітку за віднайденим значенням k до однієї з наступних груп: k < 0,25  малої; 0,25 k < 0,50  нормальної; 0,50  k < 0,70  великої; k0,70  особливо великої густини.

4.5.16 Обчислити число отворів n, розміщених на одини-ці поверхні сітки (1 см²)

. (4.10)

4.5.17 Користуючись таблицею А.1 визначити наймен-ший розмір D_{тф мін} частинок ТФ, для сепарації яких досліджу-вавна сітка є найвідповіднішою.

4.5.18 Виписати з таблиці А.1 умовне позначення сітки, пояснити його зміст.

4.5.19 Уважно і детально оглянути натурний взірець одиничного конуса гідроциклона, встановити призначення кожного з конструктивних елементів, за результатами огляду скласти його опис, користуючись класифікаційною таблицею А.4 та консультуючись при потребі з викладачем.

4.5.20 Виміряти на досліджуваному взірці:

- внутрішній діаметр D_к циліндричної частини корпусу;

- внутрішній діаметр d_ж патрубка живлення;

- при наявності насадки в патрубку живлення – її діаметр d_нж (круглий отвір) або сторони a і b (прямокутний отвір ) на вході в корпус;

- діаметр d_р розвантажувальної (піскової) насадки на виході з корпусу або межі d_{р мін} < d_р < d_{р макс}, в яких можливе його регулювання.

- внутрішній діаметр d_з зливального патрубка;

- висоти h_ц і h_к циліндричної і конічної частин корпусу;

- глибину h_з занурення зливального патрубка під кришку циліндричної частини корпусу;

- відстань R між осями корпусу і потоку, який виходить з насадки живлення (тільки при тангенційному вводі).

4.5.21 Виконати ескіз досліджуваного гідроциклона, позначити на ньому названі розміри, напрямки масопотоків, скласти експлікацію.

4.5.22 За величиною D_к віднести гідроциклон до однієї з груп (пісковідділювач  D_к  150 мм; муловідділювач  D_к  100 мм).

4.5.23 Якщо насадка живлення гідроциклона має прямокутний вихідний отвір, обчислити її еквівалентний діаметр за формулою

. (4.11)

4.5.24 Знайти кут  при вершині конуса нижньої частини корпуса (в радіанах)

. (4.12)

4.5.25 Обчислити найменший розмір D_тф частинок, які ефективно (не менше, ніж на 90 % від їх початкового вмісту) сепаруються з промивальної рідини за формулами (4.13) i (4.14), знайти той самий показник за графіком (рисунок А.1), порівняти одержані вказаним шляхом чисельні значення

, 4.13)

(4.14)

де = (1620-2360) – коефіцієнт пропорційності;

 дослідний коефіцієнт;

 діаметри зливної i розвантажувальної насадок гідроциклона, см;

 об'ємна концентрація сепарованої твердої фази у вхідному продукті, %;

 тиск на вході в гідроциклон, МПа; = 0,2-0,5 МПа;

і  густина твердої і рідкої фаз розчину, г/см³.

4.5.26 Обчислити продуктивність (л/с) досліджува-ного гідроциклона за формулою М.Ш.Вартапетова

(4.15)

де – дослідний коефіцієнт;

і  діаметри патрубків (насадок) живлення і зливу, см;

 діаметр гідроциклона, см;

 тиск на вході в гідроциклон, МПа.