Оборудование для приготовления бурового раствора кратко
Обновлено: 04.07.2024
Приготовление буровых растворов может осуществляться в механических мешалках и гидравлических смесителях.
В настоящее время в отечественной практике для приготовления буровых растворов широко применяются порошкообразные материалы. Для приготовления буровых растворов из этих материалов используют следующее оборудование: блок приготовления раствора (БПР), выносной гидроэжекторный смеситель, гидравлический диспергатор, емкости ЦС, механические и гидравлические перемешиватели, поршневой насос.
В механических глиномешалках можно приготовить растворы из сырых глин, глинобрикетов и глинопорошков.
Более эффективны, чем глиномешалки, фрезерно-струйные мельницы ФСМ-3 и ФСМ-7.
Фрезерно-струйная мельница может быть использована не только для приготовления растворов, но и для утяжеления бурового раствора, а также для добавки в него глины и глино-порошка. В этом случае в ФСМ вместо воды подается буровой раствор. Техническая характеристика ФСМ приведена ниже.
Для очистки бурового раствора от шлама используется комплекс различных механических устройств: вибрационные сита, гидроциклонные шламоотделители (песко- и илоотделители), сепараторы, центрифуги. В составе циркуляционной системы все эти механические устройства должны устанавливаться в строгой последовательности. При этом схема прохождения бурового раствора должна соответствовать 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) — буровые насосы — скважина.
Оборудование для цементирования скважин.
К оборудованию, необходимому для цементирования скважин, относятся: цементировочные агрегаты, цементно-смесительные машины, цементировочная головка, заливочные пробки и другое мелкое оборудование (краны высокого давления, устройства для распределения раствора, гибкие металлические шланги и т. п.).
Цементировочные агрегаты. При помощи цементировочного агрегата производят затворение цемента (если не используется цементно-смесительная машина), закачивают цементный раствор в скважину, продавливают цементный раствор в затрубное пространство. Кроме того, цементировочные агрегаты используются и для других работ (установка цементных мостов, нефтяных ванн, испытание колонн на герметичность и др.).
Цементно-смесительные машины. Цементирование осуществляется при помощи цементно-смесительных машин. Применяются различные типы цементно-смесительных машин: СМ-10, 2СМН-20, СПМ-20 др. В данном случае цифры 10, 20 и т. п. обозначают количество цемента (в т), которое возможно поместить, в бункер смесительной машины.
Цементировочные головки предназначены для промывки скважины и проведения цементирования. Спущенная обсадная колонна оборудуется специальной цементировочной головкой, к которой присоединяются нагнетательные трубопроводы (манифольды) от цементировочных агрегатов.
В настоящее время применяются цементировочные головки ЦГЗ, ГЦК, ГЦ5-150, СНПУ, 2ГУЦ-400 и др.
Принцип работы вертлюга.
Вертлюг — важный элемент буровой установки, который обеспечивает возможность свободного вращения долота с одновременным подводом промывочной жидкости в буровую колонну. Вертлюг устанавливается между талевой системой и буровым инструментом, предотвращая скручивание каната.
Существует три типа вертлюгов:
Вертлюг буровой представляет собой связующее звено двух частей механизма (или звеньев цепи), позволяющее каждой из них вращаться вокруг своей оси.
Вертлюг промывочный предназначен для подачи промывочной жидкости от насоса к забою скважины и обеспечения возможности вращения труб при ремонтных работах в нефтяных, газовых скважинах.
Силовой вертлюг используется для капитального ремонта нефтяных и газовых скважин, включая зарезку боковых стволов. Обеспечивает высокую эффективность и безопасность работ на основе применения технологии верхнего привода.
ПВО. Назначение.
Противовыбросовое оборудование предназначено для герметизации устья скважин в следующих случаях:
при спуске и подъеме НКТ;
в процессе строительства и ремонта скважин.
Основная цель установки противовыбросового оборудования:
обеспечение безопасных условий труда персонала;
предупреждение выбросов и открытых фонтанов;
охрана окружающей среды.
Режим работы: при температурах от -40°С до +55°С.
Превентор относится к противовыбросовому оборудованию. Устанавливается на устье скважины при бурении. Превентор предотвращает возникновение фонтана нефти, пожара, и, как следствие, предотвращает загрязнение окружающей среды. В настоящее время его установка является обязательным требованием при буровых работах.
К важнейшим операциям технологического процесса бурения скважин в нефте- и газодобывающих отраслях относятся: приготовление, утяжеление и обработка (очистка) применяемых буровых растворов. От качественного состояния буровых растворов в определяющей степени зависит эффективность процесса проводки разрабатываемых скважин.
Оборудование для приготовления бурового раствора
В настоящее время для приготовления бурового раствора наиболее широкое применение получили порошкообразные материалы, представляющие собой механические смеси соответствующих реагентов требуемого класса дисперсности.
В приготовлении буровых растворов, как правило, задействуются следующие разновидности технологического оборудования:
- специальные блоки и комплексы по приготовлению растворов;
- выносные гидроэжекторные смесители;
- гидравлические диспергаторы;
- емкости циркуляционной системы;
- механические мешалки или специальные перемешиватели буровых растворов, например, гидравлические смесители;
- поршневые насосы и пр.
Особое место в вышеприведенном перечне занимают перемешиватели буровых растворов.
Самый простой тип перемешивателя – это механическая глиномешалка, в которой достаточно эффективно и качественно можно приготовить буровую суспензию на основе сырой глины или же специально приготовленных глинопорошков или глинобрикетов.
Более сложным, но и более эффективным оборудованием по сравнению с глиномешалками являются фрезерно-струйные мельницы, с помощью которых также готовятся буровые растворы и производится их утяжеление.
Оборудование для очистки бурового раствора
Буровой раствор, прошедший цикл промывки скважины, выводится на поверхность. Чтобы отработанная промывочная жидкость могла быть снова использована в процессе бурения скважины, ее необходимо подвергнуть очистке от частиц выбуренной породы, т.е. шлама.
Содержащаяся в растворе выбуренная порода существенно снижает комплекс физико-механических и технологических свойств промывочной жидкости. Помимо этого, частицы шлама, представляющие собой мелкие абразивные включения, существенно снижают эффективность работы бурильного инструмента, а также гидроприводных забойных двигателей, буровых насосов и прочего оборудования. По этой причине качественная реализация процесса очистки бурового раствора имеет решающее значение для эффективности всего комплекса буровых работ.
На этапе очистки бурового раствора от шлама задействуется целый ряд механизмов и машин, в частности: вибрационные сита; гидроциклонные шламоотделители; сепараторы; центрифуги и пр.
Обязательным условием качественной очистки бурового раствора является установка перечисленного выше оборудования в строгой последовательности в пределах общей циркуляционной системы. Таким образом, буровой раствор должен последовательно проходить следующую технологическую цепочку:
- скважина;
- газовый сепаратор (аппарат, предназначенный для фазового разделения бурового раствора, поступающего в виде газожидкостной смеси);
- блок грубой очистки от шлама (реализуется на виброситах, которые представляют собой механические устройства, обеспечивающие характерные частотные колебания);
- дегазатор (практически то же, что и газовый сепаратор);
- блок тонкой очистки от шлама (песко– и илоотделители, сепаратор);
- блок регулирования содержания и состава твердой фазы (центрифуга, гидроциклонный отделитель глинистой составляющей);
- буровые (шламовые) насосы;
- скважина.
Вибросита – принцип работы и классификация
Принцип работы типового вибросита заключается в следующем: буровой раствор, выводимый из устья скважины, самотеком поступает в специальный распределитель, а из него – на виброраму с ситовой панелью. Шламовые частицы, размер которых больше размера ячеек ситовой панели, перемещаются к краю виброрамы за счет колебательного движения сетки, совершаемого одновременно с виброрамой, и далее сбрасываются в специальный приемный амбар. При этом буровой раствор проходя через ситовую панель очищается от частиц шлама соответствующих размеров и поступает на дальнейшие уже более тонкие этапы очистки.
В основу классификации вибросит заложен тип вибрации, определяющий характер траектории, описываемой каждой точкой вибросита в процессе его колебательного движения. Исходя из этого выделяют следующие модификации вибросит:
- круговые – это одни из первых модификаций вибросит, имеющие минимально развиваемую гравитационную силу;
- эллиптические (модификация сит кругового типа) – конструктивно центр вибрации вынесен над рамой, а для создания эллиптического движения используется система противовесов, смонтированных на специальном вибраторе;
- линейные – используется по два вибратора на одном сите, которые вращаются в противоположном направлении и создают при этом силу, направленную вверх или вниз в момент, когда противовесы находятся в вертикальном или горизонтальном положениях.
В современной практике механическим средствам грубой очистки уделяют большое внимание. Ряд всемирно известных производителей (Derrick, Brandt, SWACO, Scomi, Kemtron, FSI и др.) выпускают вибросита самых разнообразных конструкций: одинарные, сдвоенные и строенные, одно-, двух- и трехъярусные, комбинированные, двухступенчатые и пр. Каждый тип вибросита имеет индивидуальный спектр преимуществ и конкретную область применения.
§2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА
Конструкция оборудования для приготовления буровых растворов зависит от применяемых исходных материалов — глин, утяжелителей и химических реагентов. Для приготовления растворов из сухих порошкообразных материалов требуется лишь тщательное перемешивание и создание условий для полного смачивания твердых частиц. Для приготовления растворов из комовых материалов или влажных порошков необходимо предварительное дробление кусков или слипшихся комков. Процессы дробления исходных твердых материалов и перемешивание их с водой осуществляются в механических или гидравлических мешалках.
Наиболее прогрессивным и экономичным является оборудование для приготовления растворов из сухих порошкообразных материалов.
Для приготовления бурового раствора из комковатых материалов необходимо сначала провести процедуры предварительного дробления, что достигается при помощи гидравлического диспергатора.
Рис.1 Диспергатор гидравлический ДГ-40
Гидравлический диспергатор - составляющая смесителя активно применяется при строительстве и капитальном ремонте скважин в нефтяной и газовой промышленности, в частности для процедур тонкого измельчения твердых и жидких фаз бурового раствора
Порошкообразные материалы для приготовления бурового раствора используются чаще, нежели комковатые.
Для работы с обоими упомянутыми материалами могут использоваться смесители и перемешивающие устройства с механическими и гидравлическими мешалками, однако предпочтение отдается гидравлическим смесителям в силу более высокой производительности и экономного расхода материалов.
В ряду гидравлических мешалок широкое применение находят гидроэжекторные смесители блоков приготовления бурового раствора (БПР)
Гидроэжекторные смесители БПР - это струйный аппарат, использующий кинетическую энергию жидкости для формирования гидросмеси. При недостаточной плотности бурового раствора проводится повторное смешение.
Гидроэжекторный смеситель характеризуется невысоким КПД, однако обладает высокой надежностью благодаря отсутствию подвижных частей.
Механические смесители больше подходят для работы с буровыми растворами из комковатых материалов
Их применяют для:
- приготовления и утяжеления буровых растворов из комковатых структур
- приготовления жидких химических веществ-реагентов
Механические смесители характеризуются высоким качеством приготовления наряду с низкой производительностью.
В общем случае мешалки бывают:
- горизонтальными с боковым монтажом
- горизонтальными с боковым креплением
- вертикальными с верхним монтажом
- вертикальными с верхним креплением
Также выделят такие виды мешалок как:
- ускорители потока
- погружные мешалки
Рис. 2 ускоритель потока XSB 2750
К смесителям буровых растворов предъявляются следующие требования:
- низкий шумовой фон, стабильный привод
- функционирование при низкой температуре
- нормальный радиационный уровень
- герметичность
- высокие показатели приводной мощности
Рис. 3 Смеситель бурового раствора Huanghai Machinery
Смесители - это специальное оборудование для приготовления и увеличения веса буровых растворов путем добавления и перемешивания бентонита, изменения плотности жидкости, изменения плотности бурового раствора, вязкости и обезвоживания.
Струйный смеситель - это агрегат, используемый вместе с системой контроля содержания твердых частиц для бурения нефтяных скважин и горизонтально-направленного бурения (ГНБ). Устройство включает в себя 1 насос для песка, 1 бункер для смешивания бурового раствора Вентури и 1 бункер для смешивания бурового раствора и насос, которые установлены в основании с трубными клапанами.
Нередко строят сдвоенный бункер с 2 мя насосами в соответствии с требованиями пользователя.
Бурение с промывкой является одним из наиболее распространенных методов проведения работ и продолжает считаться весьма эффективным, несмотря на то, что принцип работы не менялся уже почти 200 лет. Функцией бурового раствора при бурении является очистка забоя и ствола скважины от частиц породы, а также охлаждение находящегося в скважине инструмента. Такая важная роль бурового раствора диктует требования к его качеству и соответствию его состава условиям проведения буровых работ. И одну из ведущих ролей в создании эффективного бурового раствора играет применяемое для его приготовления оборудование.
Для приготовления буровых растворов применяются устройства гидравлического и механического типов, а также так называемые фрезеро-струйные мельницы.
С помощью механических устройств ведется работа по приготовлению буровых растворов на основе глины, как сырой, так и в брикетах или порошках. Наиболее эффективным инструментом механического типа также считается фрезеро-струйная мельница, в конструкции которой предусмотрены вращающаяся емкость с приемным отсеком, размещенный внутри нее лопастной ротор, ловушка для отделения элементов твердой фазы, предохранительная шарнирная и рифленая диспергирующая плиты. Подаваемая по перфорированной трубе вода смешивается с глиной в два этапа: сначала в узком зазоре между диспергирующей плитой и ротором устройства, а затем при ударе образуемой ротором струи о выходную решетку и прохождении через нее.
После изготовления такой буровой раствор все же требует дополнительного перемешивания, поскольку в нем еще содержатся твердые частицы, поэтому нередко раствор проходит многократную обработку по циклической схеме ФСМ – резервуар – ФСМ.
Фрезерно-струйные мельницы демонстрируют свою эффективность не только как оборудование для приготовления буровых растворов, но и как инструмент для утяжеления раствора. При этом принцип работы мельницы не меняется, единственное отличие состоит в том, что вместо воды изначально подается буровой раствор.
При использовании буровых растворов, изготавливаемых на основе порошковых смесей, применяются преимущественно гидравлические смесители. Как правило, конструкция подобных устройств подразумевает наличие блока, в котором происходит приготовление бурового раствора, выносного смесителя (гидроэжекторного типа), различные устройства для перемешивания состава (как механические, так и гидравлические), емкости для получаемого раствора, диспергатор гидравлический, а также поршневой насос.
При приготовлении буровых растворов, особенно содержащих опасные для здоровья человека компоненты (такие как щелочи или кислоты), важно помнить о безопасности, а потому неотъемлемыми атрибутами такой работы являются средства индивидуальной защиты: перчатки, фартуки, специальные сапоги и очки.
Читайте также: