|
|
Циркуляционная система и оборудование для очистки.Циркуляционная система буровой установки служит для подготовки, хранения и нагнетания в скважину бурового раствора. В нее входят следующие блоки: приготовления раствора; очистки раствора от шлама; очистки раствора от газа; химической обработки раствора; приемный; подпорных насосов; буровых насосов, а также резервуары для хранения раствора и маннфольды. Для общего ознакомления на рис 3.2 предоставлена примерная схема расположения оборудования в МНО,
Рисунок 3.2 -Размещение технологического оборудования в МНО
но для начала ознакомимся с основными устройствами, применяемыми практически во всех системах очистки бурового раствора:
Вибросита Процесс разделения суспензий по фракционному составу путем просеивания через вибрирующие сетки применяется в различных отраслях промышленности. Очистка бурового раствора от шлама с помощью вибрационных сит является также механическим процессом, в котором происходит отделение частиц определенного размера с помощью просеивающего устройства.Главными факторами, определяющими глубину очистки и пропускную способность вибросита, являются размер ячеек сетки и просеивающая поверхность. Основные элементы вибросита следующие (рис. 3.3): основание 1, поддон для сбора очищенного раствора 7, приемник с распределителем потока 2, вибрирующая рама 5 с сеткой 4, вибратор 3, амортизаторы 6. Вибрирующие рамы располагают как в горизонтальной, так и в наклонной плоскости, а их движение может быть возвратно-поступательным по прямой, эллипсообраз- ным, круговым и комбинированным. По числу вибрирующих рам различают одинарные, сдвоенные и строенные вибросита с одно-, двух- и трехярусными горизонтально либо наклонно расположенными ситами.
Рисунок 3.3- вибросито
Наибольшая производительность вибросита в том случае, когда шлам состоит из песка, наименьшая — когда шлам представлен вязкими глинами. В зависимости от типа и дисперсного состава шлама производительность вибросита может существенно изменяться. Опыт применения вибросит для очистки бурового раствора показал, что эффективность очистки возрастает по мере увеличения времени нахождения частиц на сетке. Этого можно достичь увеличением длины сетки, снижением скорости потока, уменьшением угла наклона сетки, изменением направления перемещения частиц, уменьшением амплитуды колебаний сетки, одновременным использованием двух последовательных или параллельных сеток. Эффективность работы вибросита (пропускная способность, глубина и степень очистки) зависит прежде всего от типа и рабочего состояния вибрирующей сетки. В настоящее время в отечественном бурении для очистки бурового раствора используют нержавеющую сетку с размером ячейки 0,7 х2,3; 1 х 2,3; 1 х 5; 0,16 х 0,16; 0,2 х 0,2; 0,25 х 0,25; 0,4 х 0,4; 0,9 х 0,9; 1,6 х 1,6; 2 х 2 и 4 х 4 мм. Для очистки бурового раствора используют сетки с переплетениями проволок четырех типов: квадратным, прямогольным, диагональным и двойным голландским. Наиболее часто используется квадратное переплетение, затем — прямоугольное, реже — диагональное и очень редко — голландское. При прочих равных условиях с помощью сеток с квадратным переплетением удаляют больше шлама, чем сетками с прямоугольным переплетением. Но при прямоугольном переплетении появляется возможность плести сетку из более толстой проволоки, поэтому такие сетки более долговечны. Считают, что только правильно установленная и нормально эксплуатируемая вибрирующая сетка позволяет использовать все технологические возможности вибросита. На средства грубой очистки, т.е. вибросита, приходится большая часть очистки бурового раствора от шлама, поэтому именно им следует уделять наибольшее внимание. Для утяжеленных буровых растворов это, в сущности, единственный высокоэффективный аппарат.
Гидроциклон. Последующая, после вибросит, более тонкая очистка бурового раствора осуществляется гидромеханическим способом. Для этого применяются конические гидроциклоны. Гидроциклон это простое и недорогое устройство, которое было разработано для горной промышленности а затем адаптировано для очистки буровых растворов. В качестве шламоотделителей гидроциклоны часто могут конкурировать даже с виброситами. Так, при удалении частиц шлама размером менее 0,5 мм экономическая эффективность гидроциклонов и вибросит одинакова, если обрабатывается неутяжеленный буровой раствор. С уменьшением размера частиц шлама эффективность гидроциклонов повышается, а преимущества их при удалении шлама с размером частиц менее 74 мкм становятся абсолютно бесспорными. Гидроциклон представляет собой цилиндр, соединенный с усеченным перевернутым конусом (рис.3.4). Нижняя часть конуса заканчивается насадкой для слива песков, а цилиндрическая часть оборудуется входной насадкой, через которую нагнетается буровой раствор, и сливным патрубком, через который отводится очищенный раствор. Буровой раствор насосом подается через входную насадку в цилиндрическую часть гидроциклона по касательной к внутренней поверхности. Обладая сравнительно большой скоростью на входе, частицы шлама под действием инерционных сил отбрасываются к стенке гидроциклона и движутся к песковой насадке в соответствии с законом Стокса. Тонкодисперсные частицы шлама вместе с компонентами бурового раствора сосредоточиваются в спиралевидном потоке, движущемся снизу вверх. Попадая в сливной патрубок, очищенный раствор выводится из циклона, а шлам (пески) перемещается внешним, движущимся вниз спиралевидным потоком
Рисунок 3.4-Схема гидроциклона для очистки бурового раствора от шлама
к песковой насадке и выгружается через нее вместе с некоторой частью бурового раствора. Гидроциклон — один из наиболее сложных аппаратов, используемых для очистки флюидов от механических примесей. Его технологические характеристики меняются при изменении любого геометрического размера. Технологические показатели работы циклона при разделении суспензии на жидкую и твердую фазы ухудшаются при уменьшении напора подающего насоса, увеличении вязкости или плотности подаваемой жидкости, повышении концентрации твердых частиц в суспензии, понижении плотности твердой фазы, уменьшении размера отделяемых частиц, резком отличии формы частиц от сферической, сокращении размера отверстия песковой насадки. Гидроциклонные шламоотделители делят на песко- и ило- отделители условно. Пескоотделители — это объединенная единым подающим и сливным манифольдом батарея гидроциклонов диаметром 150 мм и более. Илоотделителями называют аналогичные устройства, составленные из гидроциклонов диаметром 100 мм и менее. Минимальный размер отделяемых частиц (точка отсечки) прямо пропорционален диаметру конуса гидроциклона:
Гидроциклон ДиаметрТочка отсечки, мкм Пескоотделитель 10” – 12” 45 – 50 Илоотделитель 4” 25 -30 Микроциклон 2” 10 – 12
Число гидроциклонов в батареях песко- и илоотделителя разное и обычно составляет 4 и 16 штук соответственно. Как и вибросита, эти аппараты должны обрабатывать весь циркулирующий буровой раствор при любой подаче буровых насосов. Считается, что производительность пескоотделителя должна составлять 125 %, а илоотделителя 150 % от максимальной подачи насоса. Это позволяет гарантировать обработку всего потока бурового раствора на гидроциклонных шламоотделителях, а иногда использовать часть очищенного раствора для разбавления неочищенного и таким образом существенно повышать эффективность работы гидроциклонов. Гидроциклонные шламоотделители обычно включают в работу с момента забуривания скважины. Уже при бурении под кондуктор система очистки бурового раствора должна работать на полную мощность. Шлам необходимо удалить из бурового раствора раньше, чем он будет подвергнут многократному истиранию и диспергированию в циркуляционной системе и стволе скважины. Только в этом случае удается сохранить стабильными параметры бурового раствора, избежать перерасхода запасных деталей к гидравлическому оборудованию, сохранить стабильным ствол и достичь высоких показателей работы долот. Рассмотрим как происходит очистка неутяжеленного незагазованного бурового раствора, используя описанное оборудование.
|
|
