31. Объясните алгоритм расчета параметров работы гидроциклона в зависимости размера частиц и вязкости бурового раствора.

Пример 2. Определим необходимое давление на входе в гидроциклон ди­аметром 150 мм при удалении из него частиц шлама размером 85 мкм. Па­раметры раствора: = 1,2 г/см³, = 10 ^-2Па-с.

На оси абсцисс графика находим точку, соответствую­щую заданному диаметру частиц (85 мкм), и восставляем из нее перпендику­ляр до пересечения с лучом, соответствующим заданной вязкости бурового раствора (10МПа-с). Из полученной точки проводим прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с лучом плотности бурового раствора (1,2 г/см³).

Проведя линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с осью ор­динат и кривой, соответствующей выбранному диаметру гидроциклона (150мм), и опустив из точки пересечения перпендикуляр на ось абсцисс графика находим необходимое давление перед гидроцикло­ном - 0,21 МПа.

Пересечение с осью ординат укажет размер отделяемых частиц в гидроциклоне соответствующего диаметра при рабо­те с использованием жидкости. В данном случае диаметр час­тиц равен 43 мкм.

Из номограммы следует, что при повышении вязкости от 0,01 до 0,4 Па•с гидроциклон диаметром 100 мм при давлении 0,25 МПа будет удалять частицы породы размерами только более 70 мкм, т.е. эффективность классификации в илоотделителе будет равна соответствующим показателям работы пескоотделителя. Поэтому важнейшее условие эффективной работы илоотделителя — поддержание минимально возмож­ной вязкости бурового раствора при подаче его в гидроцик­лон.

Рис. Номограмма для определения размера выделяемых в гидроциклонах частиц

Для удаления тонкодисперсных частиц из вязкого бурово­го раствора = 10^-2 Па-с) требуется более высокое давле­ние на входе в гидроциклон. Так, для удаления частиц шлама размером 30 мкм в гидроциклоне диаметром 100 мм при вяз­кости раствора 2-10^-2 Па • с давление должно быть 0,28 — 0,30 МПа.

Необходимо всегда помнить, что классификация твердой фазы суспензии в гидроциклоне происходит в жидкой среде. Поэтому при удалении частиц песка и ила частично захваты­вается жидкая фаза, что вполне естественно. Оптимальной эффективности работы гидроциклона можно достичь в том случае, когда разгрузка выбрасываемого шлама осуществля­ется в виде "зонтика". Разгрузку твердой фазы в виде "шнура" порой ошибочно считают показателем хорошей ра­боты.

32. Объясните необходимость дегазации бурового раствора.

Газирование бурового раствора препятствует ведению нормального процесса бурения. Во-первых, вследствие сни­жения эффективной гидравлической мощности уменьшается скорость бурения, особенно в мягких породах; во-вторых, возникают осыпи, обвалы и флюидопроявления в результа­те снижения эффективной плотности бурового раствора (а следовательно, и гидравлического давления на пласты); в-третьих, возникает опасность взрыва или отравления ядо­витыми пластовыми газами (например, сероводородом).

Попадающий в циркуляционный поток газ приводит к из­менению всех технологических свойств бурового раствора, а также режима промывки скважины. Кроме очевидного уменьшения плотности раствора изменяются также его рео­логические свойства — по мере газирования раствор стано­вится более вязким, как и всякая двухфазная система. Пу­зырьки газа препятствуют удалению шлама из раствора, по­этому оборудование для очистки от шлама работает неэф­фективно.

Кислые газы, такие как двуокись углерода, могут привести к понижению рН раствора и вызвать его флокуляцию.

Снижение гидравлической мощности вследствие присутст­вия в растворе газа отрицательно сказывается на всем про­цессе бурения. Оптимизированные программы бурения тре­буют, чтобы на долоте срабатывалось до 65 — 70 % гидравли­ческой мощности. Но снижение объемного коэффициента полезного действия насоса в результате газирования бурового раствора влечет за собой существенное уменьшение подачи насосов, так как Р - О¹'⁸⁶, N - О²'⁸⁶,

где N — гидравлическая мощность; О, р — соответственно подача и давление, развиваемые буровыми насосами.