Лекция № 10

Кроме устройств, предназначенных для приготовления БР, приемные емкости наземной циркуляционной системы буровой установки оснащаются еще и перемешивателями.

Основная их функция – обеспечение равномерного распределения компонентов БР во всем объеме наземной циркуляционной системы.

Перемешиватели, как и мешалки, делятся на механические и гидравлические.

Лекция № 10

Механические перемешиватели в общем виде состоят из электродвигателя, редуктора, вала и перемешивающего органа пропеллерного (ПМ) или турбинно-пропеллерного типа (ПЛ), который располагается ближе ко дну приемной емкости.

Действие гидравлических перемешивателей основано на использовании кинетической энергии струи БР, выходящего из насадки с высокой скоростью.

Различают управляемые и неуправляемые гидравлические перемешиватели.

Управляемые своей сути представляют пожарный ствол с рукояткой, поворотом которой можно направить струю БР в любую зону приемной емкости (4УПГ, ПГ).

Неуправляемые гидравлические перемешиватели работают по принципу сегнерова колеса, т.е. являются самовращающимися (ПГС).

Лекция № 10

5.2. Очистка бурового раствора от шлама

В результате разрушения горных пород на забое скважины циркулирующий в ней буровой раствор непрерывно обогащается шламом, что приводит к росту плотности, вязкости и статического напряжения сдвига бурового раствора со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями:

снижение механической скорости бурения и проходки на долото;

снижение ресурса работы гидравлического оборудования (буровых насосов, вертлюгов);

увеличение вероятности возникновения различного рода осложнений, аварий и др.

Лекция № 10

Увеличение содержания твердой фазы в БР на 1 % за счет обогащения его шламом снижает показатели работы долот на 7…10 % (главным образом за счет роста вязкости).

Если к этому еще прибавить неизбежные затраты на регенерацию свойств БР вследствие обогащения его шламом (разбавление водой, ввод реагентов - разжижителей и т.д.), то обязательность очистки БР от шлама не вызывает никаких сомнений.

Следует отметить, что эффективная очистка БР возможна только при искусственном ускорении оседания шлама, что легче всего достигается при вибрациях или за счет центробежного эффекта.

Лекция № 10

Из устройств, ускоряющих процесс очистки БР за счет вибраций, наибольшим распространением, как в нашей стране, так и за рубежом пользуется вибросита.

Принцип действия вибросита заключается в следующем: выходящий из скважины поток БР поступает равномерным слоем на натянутую на вибрирующей раме сетку, шлам по наклонной сетке сбрасывается за пределы вибросита, а очищенный буровой раствор протекает сквозь отверстия сетки в приемную емкость.

БР из скважины

шлам

очищенный буровой раствор

Лекция № 10

Источником колебаний вибрирующей рамы является, как правило, электродвигатель и эксцентриковый вал, соединенный

сэлектродвигателем клиноременной передачей.

Амплитуда колебаний вибрирующей рамы обычно составляет

от 3,5 до 8 мм, а частота – от 20 до 35 колебаний в секунду. Есть и двухъярусные сита (с двумя сетками).

Основным показателем, определяющим степень очистки, пропускную способность вибросит, величину потерь БР со шламом и срок службы сеток является размер их ячеек.

Степень очистки БР тем выше, чем меньше размер ячеек сетки. Но с уменьшением размера ячеек:

снижается пропускная способность сеток;

уменьшается срок службы сеток;

увеличиваются потери БР, сбрасываемого со шламом в отвал.

Лекция № 10

Пропускная способность сеток зависит еще и от целого ряда других факторов:

площади фильтрующей поверхности;вязкости БР (увеличение вязкости с 10 до 20 мПа·с приводит к

снижению пропускной способности на 30 %);фракционного состава шлама и его количества в буровом

растворе (зависит от характера разбуриваемых пород и типа применяемого долота);расхода БР и др.

На срок службы сеток большое влияние оказывает их натяжение (провисание не допускается).

Лекция № 10

В нашей стране серийно выпускаются вибросита ВС-1 и ВС-2. Они обеспечивают эффективную очистку БР от грубых фракций шлама (минимальный размер удаляемых частиц 0,16 мм).

За рубежом наибольших успехов в производстве вибросит достигли фирмы США, Англии, Румынии и Германии: «Бароид», «Свако», «Бранд», «Дрессер Макобар» и др.

Например, американская фирма «Бароид» выпускает вибросита, сетки которых совершают как колебательные, так и вращательные движения, описывая с большой скоростью точный круг. В результате до минимума снижается закупорка ячеек сеток и увеличивается их пропускная способность.

Лекция № 10

Однако, даже лучшие конструкции вибросит обеспечивают удаление из БР не более чем 50 % выбуренной породы.

Для очистки БР от тонкодисперсного шлама используют устройства, ускоряющие его отделение за счет центробежного эффекта (центробежное ускорение в таких устройствах может более чем в 100 раз превышать ускорение свободного падения).

Среди этих устройств наибольшим распространением пользуются гидроциклоны, которые способны отделять частицы шлама размером 0,03 мм.