ЛекцииПЖ_1_2013

2.ПГ-50 D= 4х150 мм Q = 50 л/сек

3.

ПГ-45 D= 4х150 мм Q = 45 л/сек

- конус выполнен из полиуретана

4.ПГК-65/300 D=2х300 мм Q = 65 л/сек

2. ИЛООТДЕЛИТЕЛИ

1.	ИГ-45/75	16х75 мм	Q = 45 л/сек
2.	ИГ-45М	4х150 мм	Q = 45 л/сек	- конус выполнен из полиуретана.

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ГИДРОЦИКЛОННОЙ ОЧИСТКИ

1.Перед подачей в гидроциклон весь буровой раствор должен пройти предварительную очистку на виброситах

2.В случаях газированного раствора он должен пройти вакуумную дегазацию для того чтобы не уменьшилась подача центробежного насоса и чтобы не было кавитации в рабочей зоне насоса.

3.Пропускная способность гидроциклона должна быть больше подачи бурового насоса, тогда весь раствор будет пропущен через гидроциклон.

Qгц=(1,10-1,25) Qбур. насоса

4.Очищенный буровой раствор должен сливаться в следующую по ходу емкость или отсек

5.Между отсеками откуда буровой раствор подается в циркуляционную систему (ЦС) устанавливается гидроциклон и куда сливается раствор должно быть сообщение через окно или патрубок в нижней части гидроциклона.

6.Гидроциклон должен быть включен в очистную систему с самого начала буровых работ.

7.Все конуса аппаратов установленных в ГЦ должны работать при зонтичном выбросе через песковые насадки. Если в гидроциклоне (ГЦ) наблюдается веревочная или шнурковая струя –это означает что ГЦ засорился и его надо немедленно очистить. Если это происходит часто, то ограничить скорость проходки или ввести в систему дополнительный гидроциклон.

8.Все отсеки и все емкости, кроме отстойника под виброситами, должны быть оснащены механическими перемешивателями, чтобы не допускать отстоя твердых частиц на дне отстойника.

ТРЕХСТУПЕНЧАТАЯ СИСТЕМА ОЧИСТКИ НЕУТЯЖЕЛЕННЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ.

Особенности очистки утяжеленных БР с помощью гидроциклона.

Используется формула Стокса для оценки скорости перемещения частиц твердой фазы к стенке гидроциклона

U = α2 (ρш − ρ) * V 2

18ηэфф r

61

Любая частица будет перемещаться от оси гидроциклона к его стенке, но в утяжеленном БР есть частицы имеющие относительную плотность = 2,6-2,8 г/см3 и есть утяжелитель с плотностью = 4,0-4,3 г/см3, так как плотность разная скорость перемещения частиц твердой фазы тоже разная К примеру имеем две частицы

1- имеет диаметр шлама

2 – имеет диаметр утяжелителя Обе частицы имеют одну и ту же скорость перемещения от оси к стенке ГЦ, т.е. они движутся

вместе, тогда U

ш =

α2

(ρш − ρ) V 2

=Uц

=

α2

(ρц −

ρ) V 2

18ηэфф

r

18ηэфф

r

α2

(ρ

− ρ) =α2

(ρ

− ρ) α

=α

ρш − ρ

ш

ш

ц

ц

ц

ш ρ

ц

− ρ

Предположим, что ρш

= 2,6 г/см3, а ρц

= 4,2г/ см3 ,

δ50 = 30 мкм, тогда

αц = 30 4,22,6 −−11 = 30 * 0,71 = 21мкм Это показывает, что если пропускать утяжеленный раствор через илоотделитель, то размер

утяжеленных частиц αц будет составлять 2/3 αш а, следовательно до 90% утяжеленных частиц имеет

размер до 70 мкм , т.е. через песковую насадку гидроциклона будет выброшена большая часть частиц утяжелителя. Это делает нецелесообразным использование гидроциклона при очистке утяжеленного глинистого раствора, тогда после очистки утяжеленного раствора придется его утяжелять, что неэффективно.

КОМБИНИРОВАННЫЙ ОЧИСТИТЕЛЬ ДЛЯ ОЧИСТКИ УТЯЖЕЛЕННЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

Он представляет из себя комбинацию гидроциклона и илоотделителя и вибросит, оснащенных мелко ячеистой сеткой.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

На вибросита устанавливают мелкоячеистые сетки с размерами ячеек от 74х74 мкм до 102х102 мкм Почему 74х74 мкм потому что утяжелитель имеет размеры примерно 70 мкм – до 90% частиц утяжелителя и только 5% имеют больший размер. Комбинированный очиститель утяжеленного БР позволяет удалять некоторое количество выбуренной породы , но к сожалению есть потери части утяжелителя потому что плотность немного меньше и приходится раствор доутяжелять. Отечественная промышленность разработала 2 типа комбинированных очистителей УБР.

62

СГС 65/300 – D= 2х300 мм Q= 65 л/с сетки имеют размер ячейки 94х94 мкм. СГС 45/150 D= 6х150 мм Q= 45 л/с сетка имеет размеры ячеек 94х94 мкм

УДАЛЕНИЕ ИЗ УТЯЖЕЛЕННОГО БУРОВОГО РАСТВОРА ИЗБЫТКА КОЛЛОИДНОЙ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ.

Так как при разбуривании интервалов, содержащих глинистые породы часто выбуренные глины диспергируют и изменяют реологические свойства бурового раствора(БР), он начинает загустевать и тогда приходится часть бурового раствора сбрасывать в амбар, а оставшуюся часть БР разбавлять водой, что неизбежно ведет к уменьшению содержания легкой твердой фаза в буровом растворе а, следовательно, к снижению его плотности после этого его приходится утяжелять посредством добавления утяжелителя для получения рабочей плотности утяжеленного бурового раствора(УБР) Такая методика избавления от избыточной твердой фазы экономически очень невыгодна, поэтому нашли другой способ сохранения в системе утяжелителя.

Для этих целей были придуманы три устройства.

УСТРОЙСТВА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ИЗБЫТКА КОЛЛОИДНОЙ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ ИЗ УТЯЖЕЛЕННОГО БУРОВОГО РАСТВОРА.

1.Гидроциклон-глиноотделитель

2.Центрифуги

3.Роторный сепаратор или сепаратор с перфорированным ротором

Использование глиноотделителя для удаления коллоидной твердой фазы из утяжеленного БР.

Такие установки были разработаны и испытаны в Краснодаре , и они позволили реже разбавлять раствор , что стало экономически более выгодно.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕНТРИФУГИ

Она была предложена в 1953 году в США. Центрифуга представляет собой конический корпус внутри которого размещается горизонтальный шнек.

Принцип работы центрифуги.

63

1 — редуктор;

2 — регулировочные окошки;

3 — шнек;

—твердосплавные вставки;

—шкив основного привода; 6 — питающая труба; 7 — ускорительный отсек; 8 — барабан

Разбавленный раствор через вал шнека подается внутрь центрифуги. Под действием центробежных сил жидкая и твердая фазы отбрасываются на стенки корпуса центрифуги. Уровень жидкостного кольца ( его толщина) в расширенной части центрифуги определяется наличием сливных отверстий, выделенное жидкостное кольцо занимает только часть боковой поверхности корпуса. Остальная часть боковой поверхности жидкости не содержит.. Шнек вращается относительно корпуса, сгребает ( перемещает) твердую фазу в сторону меньшего диаметра корпуса центрифуги, а жидкость – в противоположную сторону за счет центробежных сил. Когда твердая фаза достигает разгрузочных окон корпуса на ней остается только адсорбированная жидкая фаза. Эта твердая фаза , которая называется кек – выбрасывается через разгрузочные окна, а жидкая фаза сливается через сливные отверствия в широкой части центрифуги(торце), при этом

Число оборотов центрифуги nк =1500-3500 об/мин, nш = 79 об/мин Разбавление раствора 1:0,5 на 1 литр раствора 0,5 литра воды

δ50III = 3-10 мкм

δ50ш = 2-6 мкм

ПРИНЦИП РАБОТЫ ЦЕНТРИФУГИ

7.3. СЕПАРАТОР С ПЕРФОРИРОВАННЫМ РОТОРОМ.

64

На суспензию внутри кожуха под действием вращающегося ротора действует центробежная сила отсюда твердые частицы стремятся сместиться к стенкам кожуха, где образуется суспензия обогащенная частицами твердой фазы и наоборот у основания аппарата остается суспензия обедненная твердой фазой и эта обедненная утяжелителем система выходит через полый вал ротора.

ПРЕИМУЩЕСТВА СЕПАРАТОРА

1.Так как илоотделитель и центрифуга должны устанавливаться обязательно над емкостью ЦС а

усепаратора на входе и на выходе жидкая суспензия, то его можно устанавливать в любом месте.

2.С помощью сепаратора отрегулировав штуцер можно просто понижать плотность бурового раствора ( т.е. менять нижний и боковой выходы бурового раствора местами.

НЕДОСТАТКИ СЕПАРАТОРА

1.Значительно больший размер по сравнению с центрифугой объем разбавления водой ( необходимо наличие большого количества воды.)

2.большой объем отходов( создает большие неудобства при эксплуатации)

3.Так как δ50 ротора >δутяжел. большие потери утяжелителя.

Этот вид сепаратора был разработан в 60-е годы не широко не использовался т.к. экологически опасен.

Из 3-х устройств представленных выше наиболее эффективной и широко используемой является сегодня центрифуга.

ТРЕХСТУПЕНЧАТАЯ СИСТЕМА ОЧИСТКИ УБР.

Если буровой раствор содержит растворенный газ(газированный БР), то необходимо установить дегазатор.

Если ведется очистка глинистого раствора достаточно 2-х ступеней очистки, если объем значительный, то устанавливают центрифугу.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕНТРИФУГИ ДЛЯ ВТОРИЧНОЙ ОБРАБОТКИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

9.1. Обработка пульпы, выходящей из песковых насадок гидроциклона.

65

Пульпу, выходящую из песковых насадок гидроциклона надо разбавлять очищенным буровым раствором и пропускать повторно через центрифугу, твердую фазу, которая выходит из центрифуги выбрасывают , а жидкую фазу БР возвращают обратно в установку, таким образом удается уменьшить скорость выброса больших частиц.

9.2 Удаление тонкодисперсной твердой фазы из части циркулирующего БР.

Центрифуга с большой пропускной способностью до 15 л/сек включают в систему очистки и он очищает БР. Такие центрифуги имеют δ50 = 6-9 мкм

Если это так , то в центрифуге может быть удалена твердая фаза с частицами размером больше 6- 9 мкм. Такие центрифуги используются для вторичной очистки, тогда кек выбрасывается , а очищенный буровой раствор(БР) возвращается в циркуляционную систему(ЦС).

ВТОРИЧНАЯ ОБРАБОТКА УТЯЖЕЛЕННОГО БУРОВОГО РАСТВОРА В ЦЕНТРИФУГАХ.

Ее применяют в условиях, когда вторичная обработка производится для того чтобы:

1.провести регенерацию и возврат в ЦС жидкой фазы БР,это необходимо когда: а) жидкая фаза дорогая б) если существует дефицит воды ( пустыня и т.п.)

в) жесткие экологические ограничения, когда объем отходов должен быть сведен до минимума.

В этих трех случаях используют центрифугу для регенерации жидкой фазы.

Центрифуга 1 ступени работает с n=1900 об/мин и создает ускорение примерно равное 500g, а центрифуга 2 ступени имеет число оборотов n =3200 об/мин и ускорение = 2100 g – при таком ускорении удаляются самые мелкие частицы твердой фазы. Такую систему очистки используют на Западе при работе с глинистыми буровыми растворами на углеводородной основе.

Очистка бурового раствора от газа

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 агент газ приводит к изменению всех технологических свойств бурового раствора, а также режима промывки скважины. Кроме очевидного уменьшения плотсности бурового раствора изменяются также и его реологические свойства – по мере газирования раствор становится более вязким, как и вся двухфазная система. Пузырьки газа препятствуют удалению шлама из раствора, поэтому оборудование по очистке от шлама работает неэффективно.

66

Размер	Стандарт	ВС с	Пескоотделител	Илоотделител	Глиноотделител	Комбин.оч-ль	Центрифуга 1	Центрифуга 2
уд.частиц	ВС	мелкояч	ь	ь	ь		ст.	ст.
		еистой
		сеткой					≤ 6 −10
Исх.тв.фаз	>180	> 74	> 60	>30	>10	> 74мкм		≥ 2 −3мкм
а
1	+		+	+
							+
2	+		+	+
3	+	+ *)				+ *)	+
4	+	+ *)				+ *)		+
5	+	+ *)				+ *)	+
6	+		+	+	+

*) – устанавливается одно из 2-х устройств

Область применения

Неутяжеленные БР на водной осно неограниченном снабжении водой отсутствием жестких экологически ограничений Неутяж.БР с дорогой жидкой фазо

основе и УВ основе. Р-ры с дефици и жесткими эк.требованиями

УБР при бурении глинистых пород переходящих в БР УБР с дорогой жидкой фазой, раст

дефицитом воды или жесткими эко требованиями Буровые растворы с малым содерж

Твердой фазы, неутяжеленные раст при неограниченном снабжении в отсутствием эк. ограничений

67

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ.

Стандартизация циркуляционных систем(ЦС)

1.ЦС-100 – это циркуляционная система для буровых установок класса БУ-1600. Блок монтируется на резервуаре объемом 30 м3

Блок очистки состоит из 1-го ВС и 1-го пескоотделителя

2. 1ЦСМ-2500ЭП – для БУ-2500

Резервуар V= 30м3 , но 2 блока очистки, которые включают 2 ВС + пескоотделитель + илоотделитель, кроме того предусмотрено устройство дегазации БР

3. ЦС—3000УК – для БУ-3000

Два блока очистки как и в 1ЦСМ-2500ЭП

4. ЦС-5000Р – для БУ-5000 3 блока очистки, причем начиная с этого класса резервуар должен иметь объем = 50м3

Блоки состоят из 3ВС+пескотделитель+илоотделитель(или глинотделитель)+дегазатор

5. ЦС-6500 для БУ-6500 и БУ-800

система очистки аналогична ЦС-5000Р Центрифуги в наших ЦС не предусмотрены. Они приспособлены только для горнообогатительных производств. ОГШ-502К

Схема циркуляционной системы оборудованием для приготовления и очистки буровых растворов 1 – скважина; 2 – желоб; 3 – вибросито; 4 – гидравлический перемешиватель;

5, 7, 9- резервуары; 6 – задвижка высокого давления; 8 – буровые насосы; 10 – механический перемешиватель; 11 – задвижка; 12 – гидравлический диспергатор; 13 – фильтр; 14 – бункер БПР; 15 – шибер; 16 – аэратор; 17 – площадка рабочая;

18 – камера гидросмесителя; 19 – воронка для ручной загрузки

ЗАРУБЕЖНЫЕ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

За рубежом выпускаются компактные очистные системы, где предусмотрено все очистное оборудование.

Блок очистки SWACO где все смонтировано в одном блоке с использованием одного резервуара. Очистные устройства содержат 2 и более вибросит + пескоотделитель+илоотделитель+ комбинированный очиститель + глиноотделитель + центрифуга 1 ступени(модель 414) + центрифуга 2 ст. ( модель 518)+дегазатор.

Это как правило универсальная система очистки, которая может быть использована с любым БР и любым буровым станком в любых условиях.

68