Приготовление и регулирование свойств промывочной жидкости

В практике бурения скважин используются разнообразные технологические приемы для приготовления буровых растворов.

Рисинок 10.1 - Простейшая схема приготовления бурового раствора.

 

Приготовление раствора с использованием наиболее простой технологической схемы (рисунок 10.1) осуществляется следующим образом. В емкость для перемешивания компонентов бурового раствора 1, оснащенную механическими и гидравлически перемешивателями 9, заливают расчетное количество дисперсионной среды (обычно 20-30 м³) и с помощью центробежного или поршневого насоса 2 (обычно один из подпорных насосов) по нагнетательной линии с задвижкой 3 подают ее через гидроэжек-торный смеситель 4 по замкнутому циклу. Мешок 6 с порошкообразным материалом транспортируется передвижным подъемником или транспортером на площадку емкости, откуда при помощи двух рабочих его подают на площадку 7 и вручную перемещают к воронке 5. Ножи вспарывают мешок, и порошок высыпается в воронку, откуда с помощью гидровакуума подается в камеру гидроэжекторного смесителя, где и происходит его смешивание с дисперсионной средой. Суспензия сливается в емкость, где она тщательно перемешивается механическим или гидравлическим перемешивателем 9. Скорость подачи материала в камеру эжекторного смесителя регулируют шиберной заслонкой (затвором) 8, а значение вакуума в камере - сменными твердосплавными насадками.

В практике используют прогрессивную технологию приготовления и утяжеления буровых растворов из порошкообразных материалов. Технология основывается на применении серийно выпускаемого оборудования: блока приготовления раствора (БПР), выносного гидроэжекторного смесителя, гидравлического диспергатора, емкости циркуляционной системы (ЦС), механических и гидравлических перемешивателеи, поршневого насоса. Выпускается несколько типов БПР, различающихся вместимостью бункеров для хранения материалов.

Наиболее широко применяется БПР-70, выпускаемый Хадыженским машзаводом. Он представляет собой два цельнометаллических бункера, которые оборудованы разгрузочными пневматическими устройствами, резинотканевыми гофрированными рукавами и воздушными фильтрами. В комплект БПР входит выносной гидроэжекторный смеситель, который монтируется непосредственно на емкости ЦС и соединяется с бункером гофрированным рукавом.

Бункера предназначены для приема, хранения и подачи порошкообразных материалов в камеру гидроэжекторного смесителя. Они представляют собой цилиндрические резервуары с коническими днищами и крышей, которые установлены на четырех приваренных к раме стойках. Порошкообразный материал подается в них из автоцементовозов по трубе, закрепленной на внешней поверхности цилиндрической части бункера.

Принцип действия БПР состоит в следующем (рисунок 10.2). Порошкообразный материал (глина, барит и др.), привезенный на скважину автоцементовозом, загружается в силосы 1 пневмотранспортом при помощи компрессора. Поступая в силос, материал отделяется от воздуха, а воздух выходит в атмосферу через фильтр 2. При необходимости подачи порошкообразного материала в гидроэжекторный смеситель вначале аэрируют материал в силосе, чтобы исключить его зависание при опорожнении силоса, затем открывают шиберную заслонку, в результате чего обеспечивается доступ материалов в гофрированной шланг.

Жидкость, прокачиваемая насосом через штуцер гидросмесителя, в камере последнего создает разрежение, а так как в силосе поддерживается атмосферное давление, то на концах гофрированного шланга возникает перепад давления, под действием которого порошкообразный материал перемещается в камеру гидросмесителя, где смешивается с прокачиваемой жидкостью. Воронка гидросмесителя служит для ввода материала в зону смешивания вручную. В обычном случае е патрубок закрыт пробкой.

Рисунок 10.2 - Блок приготовления бурового раствора

1- Силос, 2-фильтр, 3-загрузочная труба, 4-разгрузочное устройство, 5-система аэрирования, 6-аэродорожка, 7-подводящий шланг, 8-гидросмеситель, 9-емкость ЦС

 

Выбор числа вибросит

Выбор сит зависит от гранулометрического состава шлама, которые следует определить опытным путем по результатам ситового анализа пробы глинистого раствора, выходящего из скважины. В любом случае следует применить сетки, обеспечивающие удаление из раствора частиц, содержание которых в растворе велико. Сопоставим подачу бурового раствора насосами пропускной способностью сетки. Необходимо использовать два параллельно работающих вибросита. Наименьший размер удаленных частиц выбуренной породы составит 160 мкм. На вибросите удаляются частицы крупнее 80-150мкм. Пропускная способность вибросит должна быть больше подачи буровых насосов. На буровой целесообразно установить не менее 2-х вибросит.

Различают четыре вида очистки:

а) прямая;

б) ступенчатая;

в) двухсекционная прямая;

г) трехсекционная ступенчатая.

Рисунок 10.3 - Виды очистки

 

Буровой раствор, выходящий из ствола скважины, проходит через вибросито, где шлам отделяется от раствора. Вибросито состоит из вибрационных сеток, ячейки которые достаточно велики для прохождения бурового раствора и его твердой фазы, но достаточно малы для удерживания шлама. Шлам собирают в резервуар, откуда, где выбрасывают, либо геологи проводят исследование параметров пласта.

Главными факторами, определяющими глубину очистки и пропускную способность вибросита, являются размер ячеек сетки и просеивающая поверхность. Основные элементы вибросита следующие (рисунок 10.3): 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, эллипсообразным, круговым и комбинированным. Оптимальное соотношение между длиной и шириной просеивающих устройств составляет 2:1, а размеры сетки не должны превышать следующих: длина 2,6 м, ширина 1,3 м. Наибольшую производительность вибросито имеет в том случае, когда шлам состоит из песка, наименьшую - когда шлам представлен вязкими глинами. В зависимости от типа и дисперсного состава шлама производительность вибросита может существенно изменяться. 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.

 

Рисунок 10.4 - Схема вибросита

 

Эффективность работы вибросита (пропускная способность, глубина и степень очистки) зависит прежде всего от типа и рабочего состояния вибрирующей сетки. В отечественном бурении для очистки бурового раствора используют нержавеющую сетку с размером ячейки 0,7x2,3; 1x2,3; 1x5; 0,16x0,16; 0,2x0,2; 0,25x0,25; 0,4x0,4; 0,9x0,9; 1,6x1,6; 2x2 и 4x4 мм.

На средства грубой очистки, т.е. вибросита, приходится большая часть очистки бурового раствора от шлама, поэтому именно им следует уделять наиболыпе внимание. Для утяжеленных буровых растворов это, в сущности, единственный высокоэффективный аппарат.