Оборудование для очистки бурового раствора

В верхней внутренней части циклона, за счёт вращающейся струи создается разряжение (вакуум) 9, которое заполняется воздухом из атмосферы через шламовую насадку 8. Создающееся разряжение способствует своевременному отводу (отсосу) через сливную насадку 2 из циклона и далее в циркуляционную систему.

Рис. 3.3.1. Гидроциклон, 1-входная насадка; 2-сливная насадка; 3-улитка; 4-конус; 5-шламовая насадка; 6-"веер"; 7-шламовый нисходящий поток; 8-зона отсоса (разряжения).

4. Системы очистки бурового раствора (ЦС)

Циркуляционная система буровой установки предназначена для приготовления, очистки, регулирования свойств и циркуляции бурового раствора, обеспечивающего вынос выбуренной породы и подведение мощности к забойному двигателю и долоту. Наземная часть циркуляционной системы может быть разбита на подсистему нагнетания и регулирования подачи бурового раствора и подсистему приготовления, очистки, регенерации и регулирования свойств бурового раствора. Первая подсистема включает в себя буровые насосы, подпорные центробежные насосы, приемную емкость и обвязку всасывающих и нагнетательных линий насосов. Для хранения раствора в циркуляционной системе предусматривается несколько емкостей прямоугольного сечения, в том числе приемная емкость со средним полезным объемом 30-40 м3, которые соединены между собой трубопроводами, по которым раствор перепускается из одной емкости в другую. Каждая из подобных емкостей имеет люки для очистки от осадка и секцию растворопровода в виде желоба. Все емкости разделены на два, иногда на три отсека. Для поддержания подвижности бурового раствора используют гидравлические и механические перемешиватели. Применяют обычно механические перемешиватели пропеллерного типа с электроприводом. Гидравлические перемешиватели работают от центробежных или поршневых насосов и представляют собой погруженные под уровень насадки, направленные под различными углами друг к другу. Вторая подсистема предназначена для осуществления следующих технологических операций: приготовления основы бурового раствора в виде водоглинистой суспензии, соляробитумной смеси или водонефтяной эмульсии; утяжеления бурового раствора; регулирования и стабилизации свойств раствора с помощью химических реагентов; очистки бурового раствора от выбуренной породы и газа. В связи с повсеместным использованием порошкообразных материалов (глинопорошки, барит и др.) широко применяются при приготовлении водоглинистых суспензий и утяжелении блоки приготовления буровых растворов типа БПР. Очистка бурового раствора одна из важнейших операций в современном бурении, от которой существенно зависит эффективность всего процесса строительства скважин,. Следует отметить, что в зависимости от глубин и геолого-географических условий число элементов в циркуляционной системе может варьироваться. В качестве средств для грубой очистки используют вибросита. Для тонкой очистки бурового раствора используют гидроциклонные шламоотделители, первая ступень которых называется пескоотделителем, а вторая - илоотделителем. Для очистки от выбуренной породы утяжеленных буровых растворов используют специальные установки. Для удаления газа из бурового раствора применяют вакуумный дегазатор. В зависимости от класса буровой установки, определяемого ее грузоподъемностью и глубиной скважин, а также от сложности технологического процесса бурения буровые установки комплектуются циркуляционными системами (ЦС), включающими набор блоков, оснащенных различным оборудованием для приготовления очистки и циркуляции бурового раствора. Расположение блоков циркуляционной системы определяется размещением основного бурового оборудования. Эти комплекты включают: блок очистки, промежуточный блок, приёмный блок, блок химреагентов, блок дегазатора, блок приготовления буровых растворов, блок долива скважины, блок подпорных насосов, ёмкость для воды и другое оборудования. Блоки приготовления и обработки буровых растворов В данном разделе каталога представлены краткие технические характеристики и комплектация некоторых блоков циркуляционной системы.

Блок приготовления бурового раствора: Блок приготовления буровых растворов и спецжидкостей БПР-1(БПР-2) предназначен для приготовления буровых растворов, химических реагентов и различных технологических жидкостей при строительстве и капитальном ремонте скважин. Применяется в составе циркуляционных систем буровых установок всех классов, а также с установками для капитального ремонта скважин и другими техническими средствами. К преимуществам использования блока относятся сокращение времени приготовления растворов, возможность одновременного смешивания и диспергирования (эмульгирования) компонентов раствора за один цикл циркуляции жидкости, исключение потерь материалов, экологичность процесса приготовления химреагентов, буровых растворов и спецжидкостей, механизация и безопасность работ, простота обслуживания и эксплуатации, возможность организовать оборотное водоснабжение на буровой. Блок приготовления и обработки бурового раствора: предназначен для приготовления и обработки раствора непосредственно на буровой. Он включает в себя резервуар, насосный агрегат, смесительное устройство, диспергатор и др. Управление электрооборудованием осуществляется из одного или нескольких шкафов управления. Блок выпускается серийно для комплектации циркуляционных систем буровых установок глубиной бурения до 5000 м., и используется для приготовления буровых растворов на водной и неводной основе из порошкообразных и жидких материалов, а также регулирования их свойств в процессе бурения скважин в составе циркуляционных систем буровых установок. Блок очистки бурового раствора: Блоки очистки предназначены для ведения буровых работ по малоотходной или безамбарной технологии и входят в состав циркуляционных систем буровых установок всех классов. Они обеспечивают очистку буровых растворов от шлама с размером частиц более 5 мкм, обработку на центрифуге сливов песко- и илоотделителя с выделением шлама пониженной влажности, регенерацию барита, его многократное использование при бурении и выведение из бурового раствора избытка коллоидной фазы, а также регенерацию барита после завершения бурения скважины, переработку избытков бурового раствора с его разделением на оборотную воду и шлам пониженной влажности, дегазацию буровых растворов. При использовании полнокомплектных блоков очистки в 2-3 раза сокращается объем отходов бурения, на 40-60 % уменьшается расход барита и химреагентов. В процессе бурения из блока выходит шлам пониженной влажности, пригодный для перевозки в контейнерах или бортовых транспортных средствах. Такой шлам легко поддается обезвреживанию по известным технологиям при минимуме затрат. В зависимости от класса буровой установки блок очистки комплектуется: линейным виброситом СВ1Л - 1-3 шт.; пескоотделителем типа ГЦ 360 - 1 шт.; илоотделителем типа ИГ 45/75 - 1 шт.; ситогидроциклонным сепаратором СГС 65/300 - 1 шт.; глиноотделителем на базе центрифуги полной комплектности (два насоса, перемешиватель, приемное устройство, рама) - 1 компл.; блоком флокуляции (по спецзаказу) - 1 компл.; шламовыми насосами типа ГРА-170/40 - 1-3 шт.; дегазатором "Каскад-40" - 1 компл. Пропускная способность блока очистки соответствует классу применяемой буровой установки и может в зависимости от набора технических средств изменяться от 25 до 90 л/с. Комплект оборудования размещается на одной или двух емкостях в соответствии с условиями бурения и классом буровой установки. Гидравлическая схема блока очистки позволяет использовать очистные механизмы в зависимости от условий бурения, вести обработку бурового раствора. Основные функции, выполняемые ЦС:

· транспортирование раствора от устья скважины до очистного оборудования;

· очистка бурового раствора от частиц выбуренной породы и сброса их в амбар (или в автомобиль при без амбарном бурении);

· дегазация бурового раствора;

· регулирование содержания твердой фазы в буровом растворе с помощью центрифуги;

· химическая обработка и хранение раствора;

· подвод раствора к буровым насосам;

· подача раствора в емкость для долива;

· приготовление бурового раствора;

· сбор стоков с приямков шламовых насосов;

· сбор конденсата с паровых регистров емкостей и с отопительных агрегатов.

Электрооборудование и трассировка - выполнение с соблюдением взрывобезопасности. В модулях ЦС предусмотрена естественная и принудительная вентиляция.

1. Емкость

2. Вибросито

3. Пескоотделитель гидроциклонный

4. Илоотделитель

5. Насосный агрегат

6. Трубопроводная обвязка с запорно-распределительной арматурой

7. Укрытие

8. Блок центрифуг

9. Насос

10. Перемешиватель лопастной

Готовый буровой раствор через напорный рукав, присоединенный к неподвижной части вертлюга, закачивается в бурильную колонну буровыми насосами. Пройдя по бурильным трубам вниз, он с большой скоростью проходит через отверстия в долоте к забою скважины, захватывает частички породы, а затем поднимается между стенками скважины и бурильными трубами. Отказываться от его повторного использования экономически нецелесообразно, а использовать без очистки вновь нельзя, т.к. в противном случае происходит интенсивный абразивный износ оборудования и бурильного инструмента, снижается удерживающая способность бурового раствора, уменьшаются возможности выноса новых крупных обломков породы.

Через систему очистки необходимо пропускать и вновь приготовленные глинистые растворы, т.к. в них могут быть комочки нераспустившейся глины, непрореагировавших химических реагентов и других материалов.

Очистка промывочной жидкости осуществляется как за счет естественного выпадания частиц породы в желобах и емкостях, так и принудительно в механических устройствах (виброситах, гидроциклонах и т.п.). Использованный буровой раствор (рис. 14) из устья скважины 1 через систему желобов 2 поступает на расположенную наклонно и вибрирующую сетку вибросита 3. При этом жидкая часть раствора свободно проходит через ячейки сетки, а частицы шлама удерживаются на стенке и под воздействием вибрации скатываются под уклон. Для дальнейшей очистки буровой раствор с помощью шламового насоса 7 прокачивается через гидроциклоны 4, в которых удается отделить частицы породы размером до 10...20 мкм. Окончательная очистка раствора от мельчайших взвешенных частиц породы производится в емкости 6 с помощью химических реагентов, под действием которых очень мелкие частицы как бы слипаются, после чего выпадают в осадок.

промывка забой буровой шлам

Рис. 14. Циркуляционная система бурового раствора:

1 - устье скважины; 2 - желоб; 3 - вибросито; 4 - гидроциклон;

5 - блок приготовления бурового раствора; 6 - ёмкость; 7 - шламовыйнасос;

8 - приёмная ёмкость; 9 - буровой насос; 10 - нагнетательный трубопровод.

При отстаивании в емкостях 6 и 8 одновременно происходит выделение растворенных газов из раствора.

Очищенный буровой раствор насосом 9 по нагнетательному трубопроводу 10 вновь подается в скважину. По мере необходимости в систему вводится дополнительное количество свежеприготовленного раствора из блока 5.

3-х ступенчатая система очистки бурового раствора

Механизмы циркуляционных системы обеспечивают трёхступенчатую очистку бурового раствора. Из скважины раствор поступает на вибросито в первую ступень грубой очистки и собирается в отстойнике ёмкости, где осаждается грубодисперсный песок. Из отстойника раствор проходит в отсек циркуляционной системы и подаётся центробежным шламовым насосом в дегазатор при необходимости дегазации раствора, а затем - в пескоотделитель, где проходит вторую ступень очистки от породы размером до 0,074-0,08 мм. После этого раствор подаётся в илоотделитель - третью ступень очистки, где удаляются частицы породы до 0,03 мм. Песок и ил сбрасываются в ёмкость, откуда подаётся в центрифугу для дополнительного отделения раствора от породы. Очищенный раствор из третьей ступени поступает в приёмные ёмкости - в приёмный блок буровых насосов для подачи его в скважину.

1. Емкость объемом 40 м3

2. Насосный модуль

3. Сито вибрационное линейное ЛВС1 -- 2 шт.

4. Ситогидроциклонный сепаратор ЛСГС -- 1 шт.

5. Дегазатор "Каскад 40" -- 1 шт.

6. Горизонтальный шламовый насос ГШН150/30 -- 2 шт.

7. Калорифер КПСК 36 -- 2 шт.

8. Шнековый конвейер КШ 25/12 -- 1 шт.

9. Технологический трубопровод -- 1 комплект

10. Запорная арматура -- 1 комплект

11. Таль ручная 1 т -- 1 шт.

4-х ступенчатая система очистки бурового раствора

Применяется для ведения буровых работ по малоотходной или безамбарной технологии в составе циркуляционных систем буровых установок.

Блок очистки буровых растворов предназначается для очищения раствора от выбуренной породы, размещения и хранения бурового раствора при бурении нефтяных и газовых скважин. Блок обеспечивает очистку бурового раствора и в несколько раз сокращает объем отходов бурения.

? Емкость трехсекционная объемом 40 м3

? Насосный модуль

? Сито вибрационное линейное ЛВС1 -- 1 шт.

? Ситогидроциклонный сепаратор ЛСГС -- 1 шт.

? Дегазатор "Каскад 40" -- 1 шт.

? Горизонтальный шламовый насос ГШН150/30 -- 2 шт.

? Калорифер КПСК 36 -- 2 шт.

? Шнековый конвейер КШ 25/15 -- 1 шт.

? Технологический трубопровод -- 1 комплект

? Запорная арматура -- 1 комплект

? Таль ручная 1 т -- 1 шт.

? Центрифуга ОГШ50У с питающим насосом -- 1 шт.

? Перильные ограждения -- 1 комплект

? Лестница -- 1 комплект

? Площадки обслуживания -- 3 шт.

? Крышные вентиляторы -- 2 шт.

? Освещение блока -- 1 комплект

? Сливной люк -- 3 шт.

Заключение

Процессы очистки, приготовления и дегазации буровых промывочных жидкостей (буровых растворов) занимают важное место среди других процессов строительства и ремонта глубоких скважин. Современная буровая установка немыслима без эффективной системы удаления выбуренной породы и газа из промывочной жидкости. Длительное и многократное воздействие на буровой раствор высоких температур, сдвиговых напряжений, пластовых флюидов требуют не только глубокой очистки раствора от механических примесей, но и непрерывной обработки раствора соответствующими материалами и реагентами, что в свою очередь предполагает оснащение наземной части бурового комплекса соответствующими техническими средствами. Углубление требований к качеству строительства скважин, связанное с истощением месторождений, ужесточение природоохранного законодательства, выход в нефтедобывающие районы со сложными климатическими и геолого-техническими условиями существенно повысили в последние годы уровень требований к технике и технологии очистки и приготовления буровых растворов. Поддержание свойств бурового раствора в заданных пределах особенно важно при вскрытии продуктивных пластов. Огромные затраты, понесенные при сооружении скважины, могут оказаться напрасными, если при вскрытии продуктивного пласта не была приготовлена промывочная жидкость с требуемыми свойствами и не было уделено достаточно внимания работе средств очистки. Трудно переоценить роль средств очистки в обеспечении экологической безопасности процесса бурения. Именно средства очистки и эффективная технология химической обработки раствора обеспечивают минимизацию объемов жидких отходов бурения, позволяют перейти к прогрессивной безамбарной технологии строительства нефтяных и газовых скважин.

Для очистки бурового раствора от шлама используют комплекс различных механических устройств: вибрационные сита, гидроциклонные шламоотделители (песко- и илоотделители), сепараторы, центрифуги. Кроме того, в наиболее благоприятных условиях перед очисткой от шлама буровой раствор обрабатывают реагентами-флокулянтами, которые позволяют повысить эффективность работы очистных устройств.

Несмотря на то, что система очистки сложная и дорогая, в большинстве случаев применение ее рентабельно вследствие значительного увеличения скоростей бурения, сокращения расходов на регулирование свойств бурового раствора, уменьшения степени осложненности ствола, удовлетворения требований защиты окружающей среды.

При выборе оборудования для очистки буровых растворов учитывают многообразие конкретных условий. В противном случае возможны дополнительные затраты средств и времени.

Каждое оборудование, используемое для очистки раствора от шлама, должно пропускать количество раствора, превышающее максимальную производительность промывки скважины.

В составе циркуляционной системы оборудования должны устанавливаться по следующей технологической цепочке: скважина -- газовый сепаратор -- блок грубой очистки от шлама (вибросита) -- дегазатор -- блок тонкой очистки от шлама (песко- и илоотделители, сепаратор) -- блок регулирования содержания и состава твердой фазы (центрифуга, гидроциклонный глиноотделитель).

Список использованных источников

1. http://www.drillings.ru/oborochistki

2. http://www.ctkeuro.ru/folder246.html

3. http://www.ug.nm.ru/ochistka.htm

4. http://www.fdsc.ru/production/5/

5. http://www.neftcom.ru

6. http://stnova.ru/4-solid-control.html

7. http://energoresurs.net/neftepromyislovoe-oborudovanie/oborudovanie-dlya-ochistki-burovyix-rastvorov.html

Размещено на Allbest.ru