система очистки буровых растворов

Формула изобретения

СИСТЕМА ОЧИСТКИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ, содержащая приемные емкости с разделительными отсеками, соединенными желобной системой, вибросита с поддоном, с разделительным патрубком, с шиберами, связывающими вибросита с манифольдом, последовательно установленные пикоотделители, илоотделители, дегазатор, шламовые насосы и лотки, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности в работе системы очистки буровых растворов при бурении в вязких глинистых отложениях, она снабжена дополнительным шибером и дополнительным виброситом с поддоном, индивидуальным приводом и сеткой с размерами ячеек 1,51,5 мм и амплитудой колебаний не более 1,5 и не менее 1,0 мм, при этом основные вибросита имеют размеры ячеек меньше размера ячеек дополнительного вибросита, уровень дна поддона дополнительного вибросита размещен ниже уровня слива с поддона основных вибросит в емкость, поддон дополнительного вибросита имеет сливы на основные вибросита, а дополнительный шибер размещен в разделительном патрубке и связывает дополнительное вибросито с манифольдом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, точнее к нефтегазоперерабатывающей, и может быть использовано при очистке буровых растворов от выбуренной породы при бурении скважин.

Известно вибросито, содержащее основание, предназначенное для сбора и распределения очищенного раствора, вибрирующую раму с вибратором и двумя ярусами сеток для очистки бурового раствора и сброса шлама в отвал [1]. Недостатком данного вибросита является закупорка ячеек ситового полотна верхнего яруса глинистыми частицами выбуренной породы, что приводит к большим потерям бурового раствора и невозможности прохождения полного объема раствора для более тонкой очистки на нижнем ярусе сеток, а также сложность по уходу и замене мелкоячеистых сеток нижнего яруса, так как стойкость мелкоячеистых ситовых кассет (с размером ячеек 0,16х0,16; 0,2x0,2; 0,25х0,25 мм) в 5-10 раз ниже стойкости крупноячеистых ситовых кассет (с размером ячеек 0,4х0,4 мм; 0,55х0,55 мм и 0,9х0,9 мм).

Известна также система очистки буровых растворов, содержащая емкости с разделенными отсеками, соединенные желобной системой, два вибросита, два пескоотделителя и илоотделитель вибросита через разделительный патрубок с двумя шиберами связаны с манифольдом, шламовые насосы, дегазатор, лотки для сбора шлама в амбар [2]. Недостатком данной системы является низкое качество очистки бурового раствора на первой ступени при разбуривании глинистых пород из-за закупорки ячеек ситового полотна вибросита частицами вязких глин. Это приводит к большим потерям бурового раствора, преждевременному выходу из строя ситового полотна. Подача неочищенного раствора, минуя сетки, ведет к нарушению технологии очистки на гидроциклонных установках. Из-за большого содержания фазы в буровом растворе насадки гидроциклонов забиваются ее сгустками, что является основной причиной отключения батарей гидроциклонов от очистной системы.

Эффективность работы трехступенчатой системы очистки буровых растворов определяется на первой ступени, когда используются вибросита. С помощью вибросита удаляется основная масса выбуренной породы и создаются условия для эффективной очистки на гидроциклонных установках. Известно, что наибольшая производительность вибросита в том случае, когда шлам состоит из песка, наименьшая, когда шлам представлен вязкими глинами. При бурении в глинистых отложениях закупорка ячеек частицами выбуренной породы приводит к большим потерям раствора. Однако из практического опыта бурения нефтяных и газовых скважин на месторождениях Западной Сибири, Белоруссии известно, что из-за присутствия в верхнем интервале (300-800 м) геологического разреза пропластков вязких глин, переслаивающихся с песчанистыми отложениями, очистка раствора от выбуренной породы на виброситах неэффективна из-за постоянного прилипания частиц вязких глин к вибрирующей поверхности ситового полотна. Это приводит к закупорке ячеек сетки, уходу раствора в амбар и быстрому разрыву ситового полотна. Во избежание потери значительного объема прокачиваемого раствора, циркуляции, приходится через приоткрытое отверстие в приемной емкости вибросита подавать неочищенный раствор, минуя сетки, в емкости циркуляционной системы. Это ведет к зашламлению приемных емкостей блока вибросит и гидроциклонов крупными частицами выбуренной породы, закупорку насадок гидроциклонов; снижение качества тонкой очистки буровых растворов и скорости бурения.

Исследовательские работы показали, что причиной закупорки ячеек сетки вибросита (ВС-1, ВС-2) являются частицы вязких (пластичных) глин, а также чрезмерная величина силы соударения их о вибрирующую поверхность ситового полотна, где на частицы шлама действуют направленные силы (вверх и вперед) с их одновременным проворачиванием (эффект комкования). При испытаниях было установлено, что предотвращение закупорки ячеек ситового полотна частицами вязких глин достигается при амплитуде колебаний не более 1,5 мм и не менее 1,0 мм; для обеспечения прохождения (фильтрации) полного объема прокачиваемого раствора необходимо использование крупноячеистых сеток с размером ячеек 1,5х1,5 мм. Однако в данном случае применение крупноячеистых сеток на виброситах не позволяет осуществить более тонкую очистку бурового раствора от твердой фазы (песка) на первой ступени и создать нормальные условия (при очистке раствора на гидроциклонном пескоотделителе ПГ-45 объемное содержание песка должно быть не более 2%) надежной и эффективной очистки на последующих ступенях, т.е. на гидроциклонных пескоотделителях и илоотделителях. Таким образом, повышение эффективности и надежности очистки буровых растворов на первой ступени при бурении интервалов скважины, представленных вязкими глинами, можно достигнуть путем поэтапной грубой и более тонкой очистки раствора на виброситах, установленных последовательно.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы системы очистки буровых растворов при бурении вязких глинистых отложений.

Достигается это тем, что система очистки буровых растворов, содержащая приемные емкости с разделительными отсеками, соединенными желобной системой, вибросита с поддоном, с разделительным патрубком, с шиберами, связывающие вибросита с манифольдом, последовательно установленные пескоотделители, илоотделитель, дегазатор, шламовые насосы и лотки, снабжена дополнительным шибером и дополнительным виброситом с поддоном, индивидуальным приводом и сеткой с размерами ячеек 1,5х1,5 мм и не менее 1,0 мм, при этом основное вибросито имеет размеры ячеек меньше размера ячеек дополнительного вибросита, уровень дна поддона дополнительного вибросита размещен не ниже уровня слива с поддона основных вибросит в емкость, поддон дополнительного вибросита имеет сливы на основные вибросита, а дополнительный шибер размещен в разделительном патрубке и связывает дополнительное вибросито с манифольдом.

На чертеже изображена предлагаемая система очистки.

Она содержит емкости 1 и 2 с разделительными отсеками 3, 4, 5, 6 и 7, соединенными желобной системой 8, основные вибросита 9, 11 с поддоном и дополнительное вибросито 10 с поддоном, индивидуальным приводом и сеткой с размерами ячеек 1,5х1,5 мм и амплитудой колебаний не более 1,5 мм и не менее 1,0 мм, при этом основные вибросита 9, 11 имеют размеры ячеек меньше размера ячеек дополнительного вибросита 10. Уровень дна поддона дополнительного вибросита 10 размещен не ниже уровня слива с поддона основных вибросит 9, 11 в емкость 1, поддон дополнительного вибросита 10 имеет сливы на основные вибросита 9, 11.

В системе предусмотрены два пескоотделителя 18, илоотделитель 19, дегазатор 20, шламовые насосы 21, 22 и 23, лотки 24, 25.

Данная система очистки буровых растворов работает следующим образом.

В процессе бурения интервалов вязких глинистых отложений (при появлении признаков прилипания шлама к вибрирующей поверхности ситового полотна) буровой раствор, выходящий из скважины, по манифольду 12 поступает к разделительному патрубку 13, а затем через открытый дополнительный шибер 15 (шибер 14 и 16 на разделительном патрубке 13 при этом перекрыты в сторону основных вибросит 9, 11) направляется на дополнительное вибросито 10 с поддоном, индивидуальным приводом и сеткой с размерами ячеек 1,5х1,5 мм и амплитудой колебаний не более 1,5 мм и не менее 1,0 мм. Здесь крупные фракции глинистого шлама задерживаются сеткой и сбрасываются по лотку 24 в амбар, а раствор, содержащий частицы выбуренной породы меньше размера ячеек фильтрующей сетки, поступает в поддон дополнительного вибросита 10, и затем через имеющиеся в нем сливы - на основные вибросита 9, 11. При этом буровой раствор подвергается более тонкой очистке на сетках с размером ячеек меньше размера ячеек сетки дополнительного вибросита 10.

Выделенный шлам на сетках основных вибросит 9, 11 сбрасывается в отвал, а очищенный раствор поступает в отсеки 3, 4 емкости 1, в дегазатор 20 (при необходимости) и далее через желобную систему 8 в приемный отсек 6 емкости 2. С помощью шламовых насосов 22, 23 буровой раствор подается на пескоотделители 18, а затем из отсека 5 шламовым насосом 21 на илоотделитель 19. После илоотделителя очищенный раствор направляется в отсек 7 и далее в приемный блок циркуляционной системы. Выделенные на гидроциклонных установках (18, 19) частицы породы по лотку 25 сбрасываются в отвал (контейнер).

После прохождения (бурения) интервала вязких глинистых отложений и при бурении плотных глинистых, песчаных, карбонатных и других крепких пород очистка бурового раствора от выбуренного шлама осуществляется на виброситах 9, 11. При этом шиберы 14 и 16 открыты, а шибер 15 закрыт. При необходимости вибросито 10 выводится на оптимальный режим вибрации и используется мелкоячеистая сетка. В данном случае шибер 15 открывается.