6.11 Очистка бурового раствора

Буровой раствор, выходящий на поверхность из скважины, может быть вновь использован, но для этого он должен быть очищен от обломков выбуренной породы (шлама). Частицы выбуренной породы, поступаю­щие в буровой раствор, оказывают вредное влияние на его основные технологические свойства, а, следовательно, на технико-экономические показатели бурения. Очистке буровых растворов от вредных примесей должно уделяться особое внимание.

При очистке бурового раствора от шлама используют комплекс разных механических устройств для многоступенчатой очистки (рисунок 33):

• вибрационные сита,

• гидро­циклоны,

• песко- и илоотделители,

• дегазаторы.

Рисунок 33. Схема ступенчатой очистки бурового раствора

В составе циркуляционной системы все эти механические устройства необходимо устанавливать в строгой последовательности. При этом схема прохождения промывочной жидкости должна соответ­ствовать следующей технологической цепочке: скважина - блок грубой очистки от шлама (вибросита) - блок тонкой очистки от шлама (песко- и илоотделители) - дегазаторы - буровые насосы - скважина.

Вибросита. На виброситах происходит механическая очистка бурового раствора от шлама (рисунок 34). Основной технической характеристикой вибросита является пропускная способность, которая зависит от размера ячеек.

Вибросито установлено на основании. Рама, на которую натягивается сетка, устанавливается в наклонном положении для самопроизвольного сброса шлама в шламовый амбар. Угол наклона сетки 12-18⁰. Для лучшего отделения бурового раствора от шлама, рама совершает колебательные движения за счет вибратора, который приводится в действие через маховик от электродвигателя.

Техническая характеристика вибросита ВС-1:

1. Максимальная пропускная способность - 135 м³/час

2. Рабочая поверхность сетки - 2,6 м²

3. Частота колебаний вибрирующей рамы – 1040 колебаний/мин

4. Размер ячеек - от 0,16х0,16 до 0,9х0,9 мм

Раствор, очищенный от шлама, стекает вниз в емкость. Из емкости для дальнейшей очистки раствор подается в гидроциклоны с помощью ВШН (вертикальный шламовый насос).

Рисунок 34. Вибросито

Гидроциклоны. В гидроциклонах происходит вторая ступень очистки бурового раствора от песка (рисунок 35).

Рисунок 35. Гидроциклон

Под действием центробежной силы происходит

отбрасывание более тяжелых частиц к стенкам

гидроциклона, которые стекают вниз и

выбрасываются из гидроциклона через нижнюю

насадку в шламовый амбар. Более легкий

очищенный буровой раствор концентрируется в центре и, поднимаясь наверх, выходит из гидроциклона через сливной патрубок.

Для повышения скорости подачи бурового раствора входное отверстие сужено. При этом давление, при котором работает гидроциклон – 0,2-0,5 МПа.

Для увеличения срока службы гидроциклонов на предприятии ЮНПБС г.Нефтеюганска разработана новая технология покрытия внутренних стенок карбидо-кремниевым составом.

Далее по манифольду раствор поступает в насосный блок для дальнейшей очистки.

Песко и илоотделители. При повышенном содержании песка в буровом растворе происходит абразивный износ деталей бурового оборудования и инструмента, а также изменяется вязкость раствора. Поэтому буровой раствор проходит третью ступень очистки.

Пескоотделители – это объединенная единым подающим и сливным манифольдом батарея из 4-х гидроциклонов диаметром 150 мм и более. Количество илоотделителей в батарее больше до 12-16 диаметром 75-100 мм. В песко и илоотделителях происходит более тонкая очистка бурового раствора. Производительность илоотделителей – 120м³/час.

Дегазация промывочных жидкостей. Газирование промывочной жид­кости препятствует ведению нормального процесса бурения, поэтому дегазацию бурового раствора необходимо производить:

1. В результате снижения плотно­сти бурового раствора и уменьшения гидростатического давления в скважине могут возникнуть осыпи, обвалы и проявления пластовой жидкости и газа на пласты;

2. Из-за снижения эффективной гидравлической мощности уменьшается скорость бурения;

3. Возникает опасность взрыва или отравления ядовитыми пластовыми газами (например, сероводородом).

4. Пузырьки газа препят­ствуют удалению шлама из раствора, поэтому оборудование для очист­ки работает неэффективно.

Газ в промывочной жидкости может находиться в свободном, жидком и растворенном состояниях. Свободный газ легко удаляется из промы­вочной жидкости в поверхностной циркуляционной системе путем пере­мешивания в желобах и емкостях на виброситах. При устойчивом газировании свободный газ из промывочной жидкости удаляют газовым сепаратором.

Газовый сепаратор представляет собой герметичный со­суд, оборудованный системой манифольдов, клапанов и приборов. Буровой раствор из скважины поступает по тангенциальному вводу в полость газового сепаратора, где скорость потока резко снижается. Из промывочной жидкости интенсивно выделяется газ, который скап­ливается в верхней части сепаратора и отводится по трубопроводу на факел.

Рисунок 36. Газовый сепаратор

Применяющиеся сепараторы вместимостью 1-4 м³

рассчитаны на давление до 1,6 МПа. Они оборудуются

предохранительным клапаном 6, регулятором уровня

промывочной жидкости поплавкового типа 3 (рисунок 36). Для контроля за давлением верхняя часть сепаратора оборудуется манометром.

При наличии в промывочной жидкости ток­сичного газа (например, сероводород) поток из сепаратора по закрытому трубопроводу сразу подается на дегазатор для очистки от газа.

Контрольные вопросы:

1. Назовите основные узлы вибросита.

2. Для чего рама вибросита устанавливается под углом?

3. От каких частиц происходит очистка бурового раствора на виброситах и куда сбрасывается шлам?

4. С помощью чего подается очищенный раствор после вибросита в гидроциклоны?

5. Как происходит очистка раствора в гидроциклонах?

6. Почему боковые поверхности гидроциклона быстро изнашиваются?

7. Что делают на предприятии ЮНПБС для увеличения срока службы гидроциклона?

8. Чем отличаются пескоотделители от илоотделителей?

9. Сколько ступеней очистки бурового раствора?

10. Для чего нужно проводить дегазацию раствора и по какому принципу работает дегазатор?

11. Какой вместимостью и на какое давление рассчитаны дегазаторы?