Результаты производственных испытаний осушающе-охлаждающего агрегата
Температура атмосферного воздуха, 0С |
Температура сжатого воздуха, 0С |
|||
из компрессора |
после I ступени |
после II ступени |
на выходе из скважины |
|
- 1,7 |
+ 50 |
+ 11 |
- 6,4 |
- 1,8 |
- 4,0 |
+ 52 |
+9 |
- 8,5 |
- 5,5 |
+ (6 ÷ 11) |
+ 67 |
+ 13 |
- 2,0 |
- 0,7 |
+ 8 |
+ 76 |
+ 16 |
- 4,4 |
- 2,0 |
+ 8 |
+ 62 |
+16 |
- 12,0 |
- (5 ÷ 7) |
+ 1,7 |
+ 62 |
+ 18 |
- 12,0 |
- 7,5 |
+ 8 |
+ 62 |
+ 17 |
- 4,5 |
- 3,5 |
+ 15 |
+ 62 |
+ 19 |
- 1,6 |
- 2,0 |
+ 14 |
+ 62 |
+ 18 |
- 8,0 |
- 3,5 |
Испытания агрегата проводились в процессе производственного бурения пневмоударником по мерзлым породам на участке Колонковая Берелехской КГРЭ. В процессе испытаний усовершенствованного осушающе-охлаждающего агрегата (при трехсменной работе) показатели его работы тщательно измеряли лишь при проходке отдельных интервалов в разных скважинах.
6.4 Очистка воздуха от шлама.
Очистка воздуха от шлама показана на рис. 6.7. От компрессора по трубе 1 через влагоотделитель 2 воздух по трубам 3, напорному шлангу 4 и бурильным трубам 5 подается к забою, и поток воздуха поднимает продукты разрушения в шламовую трубу 6 и по стволу скважины через превентор 8 (сальниковое устройство) и выкидную трубу 9 на поверхность. С целью улавливания шлама к концу выходной трубы 9 подсоединяют шламоочистители циклонного типа.
Шламоочиститель состоит из центробежного циклона 11 и гидравлического фильтра, соединенных между собой трубой. Циклон, в который поступает воздух по трубе 10, состоит, в свою очередь, из трубы 12 со спиральным каналом 13, конуса 14 и бункера 15 с заглушкой 16. Гидравлический фильтр 17 имеет трубу 18, перфорированную в нижней части, горизонтально расположенные тарельчатые сетки 19 и выходной патрубок 20.
Таким образом, воздух из трубопровода 9 через патрубок 10 поступает в спиральный канал 13. Здесь резко падает скорость потока и шлам под действием центробежной силы и силы тяжести отделяется и перемещается в бункер 15. Далее воздух с очень мелкими частицами шлама, двигаясь по трубам 12 и 18, попадает в гидравлический фильтр 17, заполненный на высоту 0,7 – 0,9 м водой. Здесь происходит окончательная очистка воздуха от частичек шлама (пыли). Из бункера 15 через заглушку 16 периодически отбирают шлам, который может служить материалом для геологических исследований.
Рис. 6.7. Схема обвязки устья скважины и циркуляционной системы при бурении прямой продувкой воздух
Глава 7 газожидкостные смеси.
7.1 Общие сведения . Область применения
К газожидкостным смесям относят аэрированные жидкости и пены. Это весьма эффективные очистные агенты не зслуженно забытые в последие годы ,но требующие более значительного внимания и совершенствования .
Газожидкостные смеси обладают рядом достоинств перед промывочными жидкостями. Основным их отличительным свойством является невысокая вязкость и плотность, способствующая снижению гидростатического давления на забой скважины и повышению механической скорости бурения.
Пена обладает повышенной закупоривающей и несущей способностью (в 7–8 раз выше способности воды), низкой водоотдачей, низкой теплоемкостью и теплопроводностью, высокими антифрикционными свойствами. Пены не загрязняют продуктивные пласты, как другие промывочные растворы.
Кроме того, по сравнению с продувкой скважин отмечается снижение энергии на вращение снаряда .По сравнению с промывкой снижаются затраты на материалы и приготовление очистного агента.
Механическая скорость бурения с применением пены по сравнению с промывкой буровыми растворами в 1,5 раза выше.
При бурении мерзлых пород большим преимуществом использования пен по сравнению с другими очистными агентами (промывочными жидкостями и воздухом) является отсутствие необходимости их охлаждения .
В районах вечной мерзлоты температура воды даже в летний период не превышает 6–10 0С и при температуре охлажденного первой ступенью воздуха +30 0С температура пены составляет 8–15 0С. Из-за малых массовых расходов и особых теплофизических свойств пена несет малый запас тепла. Поэтому в скважине она быстро приобретает температуру окружающих пород.
Пена представляет собой дисперсную систему, в которой дисперсионной средой являются пленки воды, а дисперсной фазой – газ, составляющий основную часть объема системы – 99 %. Соотношение фаз в дисперсных системах воздух-жидкость определяется степенью аэрации α, представляющей собой отношение расходов газа Уг и жидкости Уж при атмосферном давлении.А=У/У .
Дисперсионная система при α ≤ 50 представляет аэрированную жидкость, а при α = 50–350 – пену.
Существуют различные способы получения пены. Наибольшее распространение получил способ, при котором пена получается при помощи компрессора низкого давления и дожимного устройства, смонтированного на буровом насосе.
Бурение с очисткой забоя пеной сочетает преимущества бурения с продувкой воздухом и с промывкой эмульсиями.
Пены применяют при бурении скважин на твердые, жидкие и газообразные полезные ископаемые. Они широко используются при бурении геологоразведочных скважин в многолетнемерзлых, трещиноватых, перемежающихся по твердости породах; породах, подверженных эрозийному износу при высоких скоростях восходящего потока жидкости или воздуха; в мореных отложениях; в интервалах поглощения очистного агента; в дренированных зонах разреза; в высокогорных, пустынных, арктических районах с затрудненными условиями обеспечения буровых установок технической водой.
Пену не следует применять при бурении по несцементированным рыхлым породам, в сильно обводненных породах и в высоконапорных пластах, где давление превышает давление столба пены. В Красноярском крае в Норильской комплексной геологоразведочной экспедиции пены нашли широкое распространение в 1987 г. За это время накоплен определенный опыт, позволяющий судить о достоинствах и недостатках данного метода очистки забоя скважин.
К достоинствам, наряду с перечисленными выше, можно отнести следующие:
высокую смазывающую способность ;
более высокую, чем при промывке скважин механическую скорость бурения;
высокую удерживающую способность ;
значительное снижение расходов материалов на приготовление очистного агента и, следовательно, снижение общих затрат по скважине;
возможность бурения многолетнемерзлых и трещиноватых пород ;
сокращение затрат времени на предупреждение и ликвидацию поглощений промывочного агента в скважине;
Недостатком является невозможность обеспечения устойчивости стенок скважины при бурении осадочных пород, склонных к обрушению.
Верхняя часть разреза скважин, бурящихся в Норильском районе, в основном представлена устойчивыми породами эффузивной толщи, изобилующими зонами поглощений промывочной жидкости, поэтому весьма целесообразно развивать и расширять область применения бурения скважин с очисткой забоя пеной.
Начиная с момента внедрения способа бурения с очисткой забоя пеной и до 1987 г. в Норильской КГРЭ наблюдался неуклонный рост механической скорости бурения этим способом.
В последние годы в связи с перестройкой и кризисом в стране зтот эффективный высокопроизводительный способ, как и везде в России не применяют, хотя многие исседователи продолжают работать по его совершенствованию.