Трехступенчатая система очистки.

Сущность технологического процесса состоит в следующем (рис.). Зашламленный выбуренной породой буровой раствор, вышедший из сква­жины 1, подвергается на первой ступени грубой очистке виброситом 2 и поступает в первую емкость 10 циркуляционной системы. Затем буровой раствор подается центробежным шламовым насосом 3 в блок гидроцикло­нов пескоотделителя 4, где из него удаляются частицы песка. Отсюда рас­твор основной объем его поступает в следую­щую емкость 9, а частично (до 25%) возвращается в емкость 10 и раз­бавляет раствор, подаваемый на пескоотделение. Шлам из пескоотделителя сбрасывается в шламовый амбар. Из емкости 9 буровой раствор подается шламовым насосом 5 в блок гидроциклонов илоотделителя 6, где из него удаляется ил (частицы шлама размером 70—30 мкм). После отде­ления частиц ила очищенный раствор направляется в прием­ную емкость 8 бурового насоса 7, а ил сбрасывается в шла­мовый амбар.

Рисунок 3.4- Трехступенчатая система очистки

Для уменьшения потерь раствора при его очистке пескоотделителем или илоотделителем возможно сгущение песка и ила в цент­рифуге (не показана на рисунке) . Песок и ил подаются в нее винтовыми насосами. Из центри­фуги жидкая фаза раствора поступает в циркуляционную систему, а твер­дая фаза — в отвал.

Таким образом мы описали технологию трехступенчатой очистки бурового раствора. Особенностью технологии является, во-первых, использо­вание 25-35 % очищенного от песка раствора для разбавле­ния раствора, поступающего в пескоотделитель; во-вторых, для повышения эффективности работы илоотделителя подача в него (минуя пескоотделитель) до 10 % бурового раствора; в- третьих, разбавление (при необходимости) раствора, посту­пающего в илоотделитель, водой до минимальной вязкости, регламентированной геолого-техническим нарядом.

Для эффективной очистки бурового раствора от тонкодис­персных частиц выбуренной породы необходимо подобрать оптимальные параметры работы выбросит (подачу раствора, число сеток, размер ячеек сетки), гидроциклонных шламоот- делителей (подачу раствора, давление на входе) и поддержи­вать минимально возможными вязкость и плотность бурово­го раствора.

Четырехступенчатая система очистки.

Применяемые аппараты.

В настоящее время практически повсеместно за стандарт принята четырехступенчатая система очистки бурового раствора. В качестве четвертой ступени очистки применяется центробежный сепаратор или центрифуга.

В течение многих лет в нефтяной промышленности для ре­гулирования содержания и состава твердой фазы применяли лишь следующие методы -

а) замену части объема глинистого раствора водой, бари­том и химическими реагентами; это дорогой и малоэффек­тивный метод, так как он позволяет нормализовать состав твердой фазы лишь на некоторое время;

б) использование различных ингибиторов, позволяющих уменьшить диспергируемость шлама (известь, кальциевые глины и полимеры); период времени между частичными за­менами объемов бурового раствора за счет ингибирования удавалось несколько увеличить;

в) применение понизителей вязкости.

В качестве понизителей вязкости используются таниновые и лигниновые материалы и их модификации, а также неорга­нические диспергаторы. Это давало, скорее, кажущийся, чем действительный эффект. Указанные реагенты, как правило, способствуют диспергированию шлама и затрудняют очистку буровых растворов.

Наиболее заметный прогресс в регулировании содержания и состава твердой фазы в буровых растворах был достигнут, начиная с 50-х годов, в результате применения центрифуг- отстойников. Это оборудование, претерпев значительную мо­дернизацию, используется до настоящего времени. Основным современным аппаратом для выполнения этой технологичес­кой операции является центробежный сепаратор, представ­ляющий собой разновидность центрифуг.

Центробежный сепаратор для буровых растворов (рис.3.5) представляет собой перфорированный ротор 2, враща­ющийся внутри корпуса 1. Буровой раствор, поступая в кор­пус 1, попадает в центробежное поле ротора. Поток раствора приобретает поступательно-вращательное движение, в ре­зультате чего происходит разделение твердой фазы по массе. Наиболее массивные частицы раствора (барит, крупный шлам) оттесняются к стенкам корпуса сепаратора и переме­щаются периферийной частью потока к сливному отверстию 4 корпуса. Жидкая фаза бурового раствора с тонкодисперсными частицами движется внутри ротора и выходит из аппа­рата через полый вал 3 ротора.

Рисунок3.5 Схема центробежного сепаратора буровых растворов

Разделив буровой раствор на облегченный и утяжеленную пульпу, оператор получает возможность регулировать их воз­врат в циркуляционную систему и подачу в запасные емкос­ти, таким образом осуществляя первичное регулирование со­держания и состава твердой фазы в буровом растворе. Окон­чательное доведение раствора до кондиции производят путем добавления в него (при необходимости) свежих порций ком­понентов.

Поступающий через ввод 5 на обработку в центробежный сепаратор буровой раствор обычно разбавляют водой для того, чтобы уменьшить вязкость и таким образом улучшить условия разделения твердой фазы по массе.

Также в настоящее время для регулирова­ния содержания и состава твердой фазы широко использу­ются шнековые центрифуги (рис.3.6). Шнек вращается с определенной скоростью и транспортирует скапливающуюся у стенок корпуса сгущенную пульпу к разгрузочному устрой­ству. Такой тип центрифуги позволяет почти полностью от­делять от барита жидкую фазу и поэтому чаще всего исполь­зуется для регенерации утяжелителя из бурового раствора. Режим работы этих центрифуг регулируют подачей раствора на обработку, степенью его разбавления водой, частотой вращения ротора.

Рисунок Схема центрифуги

С помощью представленных агрегатов можно выполнять следующие функ­ции -

а)тонкую очистку раствора от шлама — для этого сепара­тор устанавливают в качестве четвертой ступени очистки по­сле илоотделителя; часть бурового раствора, очищенного на блоке гидроциклонов илоотделителя, подают в сепаратор и таким образом удаляют из раствора частицы шлама разме­ром более 4 мкм;

б)регенерацию утяжелителя — в процессе циркуляции или спускоподъемных операций сепаратор включают в работу и из избыточной части раствора извлекают пульпу утяжелителя; эту пульпу затем собирают в запасную емкость и при необ­ходимости добавляют в рабочий объем бурового раствора;

в)Регулировании)е содержания и состава твердой фазы — это основная технологическая задача, для решения которой строго контролируются подача раствора и режим работы аг­регата; утяжеленная пульпа, твердая фаза которой состоит в основном из барита, возвращается частично или полностью в циркуляционную систему, а облегченная часть раствора в слу­чае его обогащения тонкодисперсными частицами шлама сбрасывается в отстойный амбар; эта часть потока частично используется для разбавления рабочего объема бурового рас­твора;

г)сгущение пульпы из песков и илов. Иногда сепаратор используют для дополнительного сгущения пульпы из песков и илов, собираемых из нижних насадок гидроциклонных шламоотделителей; это позволяет сократить потери бурового раствора при использовании многоступенчатой гидроциклон­ной очистки; дополнительно извлеченный из песков и илов буровой раствор вместе с дорогостоящими реагентами воз­вращается в циркуляционную систему, а шлам сбрасывается в отвал.

Центробежные сепараторы наиболее эффективны при об­работке высокоутяжеленного бурового раствора, когда в процессе бурения наблюдается интенсивное обогащение его тонкодисперсными глинами. В таких случаях экономическая целесообразность применения центрифуги очевидна, по­скольку затраты на ее эксплуатацию окупаются экономией барита.

Для примера рассмотрим одну из схем четырехступенчатой системы очистки утяжеленного раствора (рис.3.7). Примерно такая схема и применяется для очистки ратвора на рассмотренной выше скважине Южно-Ошского м-я:

Буровой раствор, вышедший из сква­жины , подвергается на первой ступени грубой очистке на двух виброситах 1с крупными сеткамии поступает в первую емкость 2 циркуляционной системы, где происходит отстой, отсюда раствор перетекает в емкость 5, откуда подается центробежным шламовым насосом 8 в блок гидроцикло­нов пескоотделителя, где из него удаляются частицы песка и очищенный раствор поступает в емкость 6, из которой шламовым насосом 7 подается на блок илоотделителей. С илоотделителей очищенный от ила раствор поступает в емкость 9, откуда при необходимости забирается питающим насосом 12, для обработке на центрифуге 13. Обработку на центрифуге можно производить циклично, до получения необходимых результатов.

Рисунок 3.7 –Четырехступенчатая система очистки.

Основное отличие схемы на рис от схемы на рис в том, что здесь блоки песко- и илоотделителей расположены над виброситом. Это приводит к тому, что утяжеленный раствор из песковых насад­ок попадет на тонкоячеистое вибросито, где частицы шлама, которые крупнее частиц утяжелителя, сбрасываются в отвал, а остальная часть утяжеленного раствора просеивается через вибросито и, возвратившись в циркуляционную систему, со­единяется с неутяжеленной частью раствора в емкости 9.

Такая конструкция носит название Гидроциклонный сепаратор (ситогидроциклон)(рис .3.8 ) и используется для возвращения утяжелителя(барита) в раствор.

.

Рисунок 3.8-Гидроциклонный сепаратор(Ситогидроциклон)

В связи с тем, что поток утяжеленного раствора значи­тельно меньше потока неутяжеленного, можно использовать в сепараторах мелкоячеистые вибрирующие сетки и таким образом значительно улучшить очистку утяжеленных буро­вых растворов.

Ситогидроциклон используется на утяжеленных растворах в тех случаях когда на основных ситах сетки мельче 150меш не могут быть использованы, а также для удаления из раствора абразивной твердой фазы перед его обработкой центрифугой. Может быть использован как с пескоотделителем, так и с илоотделителем.