Базовый курс по механике

Глава 1

Оборудование системы очистки бурового раствора

1 Дегазатор 442 2 Пескоотделитель 446 3 Илоотделитель 449 4 Центрифуга 450 5 Центробежный насос 462 6 Перемешиватель 470

1Дегазатор

При бурении долото проникает в пласты, содержащие небольшое количество газа, который попадает в буровой раствор. Газ необходимо высвобождать перед тем, как насосы закачают раствор обратно в скважину. Для этой цели используется установка дегазации.

Рисунок 1 – Вакуумный дегазатор.

Буровой раствор пропускают через вакуумный дегазатор, который и служит для сепарирования газа. Если газ оставить в растворе, он станет легким и потеряет плотность, требуемую для контроля скважины. Это приводит к попаданию жидкости из пласта внутрь скважины. В целях предотвращения НГВП ситуацию необходимо контролировать.

Другая проблема: если бурильщик подаст раствор, содержащий газ, на промывку, газ может задерживаться в буровом насосе, заставляя не корректно работать клапаны и пружины что увеличивает нагрузку и приводит к деформации деталей.

Загазованный раствор попадает сверху на рефлекторные пластины дегазатора, называемые распределительными, через них проходит раствор. Распределенный равномерно раствор проходит через значительную по площади поверхность, что позволяет удалить больше газа. Откачивающий насос создает вакуум внутри дегазатора, это приводит к формированию пузырьков газа, которые выводятся через отводной патрубок. Выталкиваемый из раствора газ попадает в выпускное отверстие и проходит по каналу в безопасную область. Буровой раствор, очищенный от газа, стекает на дно корпуса дегазатора и возвращается в емкость под дегазатором.

Откачивающий насос служит для создания вакуума, выталкивания газа и рассеивания его на безопасном расстоянии от буровой установки. Создаваемый вакуум помогает раствору поступать в емкость и формировать крупные пузыри газа. Вместимость вакуумного насоса обычно значительно превышает объем закачиваемого раствора.

Для контроля вакуума и уровня раствора в емкости предусмотрен трехходовой поплавковый клапан. При увеличении уровня раствора клапан срабатывает и позволяет вакуумному насосу затягивать воздух, что снижает вакуум внутри дегазатора. При исчезновении вакуума, происходит сброс раствора из дегазатора, затем клапан снова закрывается, предотвращая поступление воздуха внутрь дегазатора , что позволяет вакуумному насосу снижать внутреннее давление, т.е. создавать вакуум, и снова начинается забор газосодержащего раствора в емкость.

Рисунок 2 – Новая установка дегазатора с распределителем.

Рисунок 3 – Требуется инспекция внутренней поверхности.

Вакуумный дегазатор

Вакуумный дегазатор оснащен откачивающим насосом, который создает вакуум в специальной камере. Газосодержащий буровой раствор засасывается из наклонного желоба или может засасываться из емкости. В результате разности давления, и раствор попадает в вакуумную камеру, в которой газ в растворе начинает расширяться и собираться в пузырьки.

Вертикальная труба имеет ряд каналов, по которым проходит загазованный раствор. Отсюда он распределяется по нескольким отражающим пластинам, имеющим рифленую поверхность, и ударяется о стенки и пластины. Отражающие пластины обеспечивают прохождение потока бурового раствора по поверхности большой площади, это предусматривает возможность высвобождения максимально большего количества газа из раствора. Выходящий из раствора газ проходит через откачивающий насос, а очищенный раствор собирается на дне камеры.

При увеличении уровня, активируется трехходовой клапан, предназначенный для контролирования уровня бурового раствора и вакуума в камере. Соответственно, через дренажное отверстие проходит больше раствора, и количество газа, которое поступает в вакуумный насос, уменьшается. Это в свою очередь снижает способность насоса создавать вакуум, и давление внутри камеры увеличивается. Ввиду снижения эффекта всасывания, в вертикальную трубу попадает меньше газосодержащего раствора, тем самым сокращается объем раствора, который подается в камеру. В обратном случае, то есть при снижении уровня, внутреннее давление уменьшается.

Установка оснащена эжектором, который контролирует уровень раствора в камере. Эжектор создает эффект присасывания, во время просасывания дегазатором загазованного раствора через него. Под действием присасывания очищенный от газа раствор из камеры транспортируется обратно в активную систему.

Такие присасывающие устройства подвержены сильному износу. Само действие закачки жидкости под давлением через небольшое отверстие вызывает эрозию, в особенности, если раствор содержит твердые частицы. Небольшое увеличение диаметра отверстия ввиду износа снижает эффективность вакуума. В связи с этим проводят регулярные инспекции в целях обнаружения износа.

Рисунок 4 – Принцип работы дегазатора и типичная установка.

Работы по техническому обслуживанию дегазаторов значительно отличаются, в зависимости от марки и модели установки. В руководстве по эксплуатации от производителя содержится информация по техническому обслуживанию. В целом придерживаются следующего алгоритма:

Основное обслуживание:

• Проверить фильтры всасывающей стороны на предмет засоров.

• Проверить уровень масла вакуумного насоса. Заменить масло, если оно загрязнено или при попадании в него влаги. Замена масла должна производиться согласно инструкции от производителя. Для промывки картера нельзя использовать керосин или бензин, так как это опасно и должно быть строго запрещено. Для этой цели применяют масло, специально предназначенное для очистки.

• Слить воду из водоотстойников.

• Проверить клиновые ремни и шкивы на износ и настроить нужное натяжение.

• Регулярно проверять на износ и смазывать детали насоса.

• Все нагнетательные линии должны оставаться свободными для прохождения и не забитыми твердыми частицами, скапливающимися вокруг клапанов.

• Если дегазатор вакуумный, следует содержать его в должном рабочем режиме, то есть сохранять производительность и вес раствора согласно рекомендациям производителя.

• Проверить все фитинги на герметичность и отсутствие утечек воздуха.

• Если в составе установки предусмотрена гидравлическая система, ее проверяют на герметичность, достаточный уровень масла и отсутствие воздуха в системе.