Очистка бурового раствора от шлама.
Твердые частицы выбуренной породы, поступающей в буровой раствор, оказывают вредное влияние на его основные технологические параметры, а следовательно, на технико-экономические показатели бурения. Очистке бурового раствора от шлама уделяют особое внимание. Так, уменьшение содержания твердой фазы в буровом растворе на 1% улучшает показатели работы долот на 7- 10%. В условиях высоких забойных температур избыток твердой фазы приводит к снижению термостойкости бурового раствора, резкому росту процессов пептизации и коагуляции. Низкое качество очистки бурового раствора - основная причина аварий и осложнений, связанных с поглощениями, прихватами, осыпями и обвалами стенок скважины. Эффективная очистка - важнейший фактор, способствующий снижению затрат материалов на регулирование свойств бурового раствора, а также повышению технико-экономических показателей бурения.
Для очистки бурового раствора от шлама используется комплекс различных механических устройств: вибрационные сита, гидроциклонные шламоотделители (песко- и илоотделители), сепараторы, центрифуги. В наиболее неблагоприятных условиях, когда буровой раствор интенсивно обогащается тонкодисперсным шламом, его перед очисткой обрабатывают реагентами - флокулянтами, которые позволяют повысить эффективность работы очистных устройств. При выборе оборудования для очистки бурового раствора необходимо учитывать конкретные условия. К оборудованию предъявляются следующие требования:
Каждый аппарат должен пропускать количество раствора, превышающее максимальную производительность промывки скважины (исключая центрифугу).
В составе циркуляционной системы аппараты должны устанавливаться в строгой последовательности. При этом схема прохождения бурового раствора должна соответствовать следующей технологической цепочке: скважина - газовый сепаратор - блок грубой очистки (вибросита) - блок тонкой очистки (песко- и илоотделители, сепаратор) - блок регулирования содержания и состава твердой фазы (центрифуга).
Обычно в буровом растворе в процессе бурения скважин присутствуют твердые частицы различных размеров: бентонитовые глинопорошки - от единицы до десятков мкм.; барит - 5-75 мкм.; шлам – 10 мкм до 25 мм. Но в результате механического измельчения (диспергирования) частицы шлама постепенно превращаются в коллоидные частицы (размером менее 2-х мкм) и играют весьма заметную роль в формировании технологических параметров бурового раствора.
При идеальной очистке из бурового раствора должны удаляться вредные механические примеси размером более 1 мкм. Но технические возможности аппаратов и объективные технологические причины не позволяют достичь в настоящее время этого предела.
При увеличении содержания твёрдой фазы в буровом растворе на 1% механическая скорость бурения снижается (%):
барит – 2,6
буровой шлам – 4,8
глина – 6,7
Т. о. при необходимости увеличения плотности бурового раствора следует использовать материалы с большей плотностью (например, барит), стремясь всегда к минимизации объёмного содержания твёрдой фазы в буровом растворе.
Классификация частиц твёрдой фазы (США) и методы их удаления из бурового раствора.
|
Категории частиц по размерам |
Размер частиц, мкм |
Методы и устройства удаления частиц из бурового раствора |
|
Крупнозернистые |
2000 |
Вибросита |
|
Промежуточные |
250-2000 |
Вибросита |
|
Средние |
74-250 |
Гидроциклонный пескоотделитель |
|
Мелкие |
44-74 |
Гидроциклонный илоотделитель |
|
Сверхмелкие |
2-44 |
Центрифуги; осаждение с применением флокулянтов селективного действия |
|
Коллоидные |
2 |
Центрифуги; осаждение с применением флокулянтов селективного действия |