Лекция 5. Приготовление и очистка бурового раствора

В практике бурения используются разнообразные технологические приемы для приготовления бурового раствора.

Наиболее простая схема (рис. 1) включает в себя:

Рис. 1

Емкость для перемешивания компонентов бурового раствора (1), оснащенную механическими и гидравлическими перемешивателями (9), гидроэжекторный смеситель (4), оснащенный загрузочной воронкой (5) и шиберным затвором (8), центробежный или поршневой насос (2) и манифольды.

Приготовление бурового раствора с использованием этой схемы осуществляется следующим образом: в емкость (1) заливают расчетное количество дисперсионной среды (обычно 20-30 m³) и с помощью насоса (2) по нагнетательной линии с задвижкой (3) подают ее через гидроэжекторный смеситель (4) по замкнутому циклу. Мешок (6) с порошкообразным материалом транспортируется передвижным подъемником или транспортером на площадку емкости (7) и вручную перемещают к воронке (5). Ножи вспарывают мешок и порошок высыпается в воронку, откуда с помощью гидровакуума подается в камеру гидроэжекторного смесителя, где и происходит его смешивание с дисперсионной средой. Суспензия сливается в емкость, где она тщательно перемешивается механическим и гидравлическим иеремешивателем (9). Скорость подачи материала в камеру регулируют с помощью шиберной задвижки (8), а величину вакуума в камере - сменными твердосплавными насадками.

Круговая циркуляция прекращается лишь тогда, когда смешано расчетное количество компонентов и основные технологические показатели свойств раствора близки к расчетным. Если раствор готовят впрок, то его готовят порционно, а порции откачивают в другие емкости циркуляционной системы.

Утяжеление бурового раствора и обработку порошкообразными химическими реагентами осуществляют аналогично после приготовления порции исходной коллоидной системы (например, водоглинистой). Основной недостаток этой технологии - слабая механизация работ, неравномерная подача компонентов в зону смешения, слабый контроль за процессом. Принцип работы гидроэжекторного смесителя: в результате высокой скорости истечения жидкости из насадки в камере эжектора образуется вакуум, благодаря которому из воронки засасывается порошок и смешивается с жидкостью.

В настоящее время широко используют прогрессивную технологию приготовления бурового раствора из порошкообразных материалов.

Вусловиях МНГС используют следующую схему приготовления буровых растворов (рис. 2). Глинопорошки доставляются и перегружаются в специальные резервуары 1 (рис.2) при помощи пневмотранспорта по трубе 3, избыточный воздух удаляется через фильтр 2. Перед подачей в систему приготовления порошкообразные глинопорошки разрыхляются воздухом, подаваемым в резервуары по аэродорожкам 6 системы аэрирования 5.

Рис. 2

Резервуар снабжен разгрузочным устройством 4. Компоненты бурового раствора, используемые в небольших количествах (химреагенты), засыпаются в воронку 8, также снабженную разгрузочным устройством, и далее подаются в камеру смешения гидроэжекторного смесителя 9. Гидроэжекторный смеситель представляет собой струйный аппарат, в котором для образования гидросмеси порошкообразных материалов используется кинетическая энергия жидкости. По трубе 12 в сопло 11 смесителя, снабженного сменными штуцерами (диаметром 30 мм для работы с глинопорошками и диаметром 20 мм для работы с утяжелителями) подается жидкость. Вследствие сужения струи скорость жидкости в сопле увеличивается, а давление падает, в камере всасывания создается разрежение и по шлангу 7 в нее засасывается порошкообразный материал из резервуара 1.

Полученная в гидроэжекторном смесителе гидросмесь по патрубку 10 сливается в приемный резервуар циркуляционной системы, где осуществляется ее перемешивание. Перемешивание осуществляется механическими, гидравлическими перемешивателями или перемешивателями вентиляторного типа.