Модернизация системы очистки раствора буровых установок в условия работ ООО «Буровая компания «Евразия»

- не высокая производительность и степень очистки бурового раствора

В связи с наличием этих явных, а также срытых, недостатков  невозможно обеспечить надёжную работу всего оборудования системы очистки, а именно вибросит ЛВС-1М и СГУ  на их основе. Также данные вибросита  не отвечают полностью предъявляемым к ним требованиям, в том числе не развивают необходимую мощность (производительность), что ведёт к снижению технико-экономических показателей при бурении скважины.

 

1.1.2 Четырёхступенчатой система очистки бурового раствора

 

Четырёхступенчатой система очистки наиболее часто применяется в современных буровых установка для бурения скважин глубиной более 2500 м. В процессе бурения производится очистка бурового раствора от выбуренной породы и поддержание его заданных параметров с помощью оборудования: 2х - 3х вибросит, дегазатора «Каскад-40», 2-х гидроциклонов ГЦК-360, песко- и илоотделителя производства «Swaco», центрифуги «Брандт». Сброс шлама от оборудования блока очистки осуществляется через шнек. Для уменьшения сброса жидкой фазы вместе с выбуренным мелким шламом в блоке очистки установлено осушающее вибросито, работающее в режиме сито-гидроциклонной установки, на котором установлены гидроциклоны ГЦК-360 и пескоотделитель. Работу оборудования системы очистки обеспечивают шламовые насосы импортного производства производительностью 200 м³/час.

1 - Вибросита; 2 - Дегазатор типа «Каскад»;3 - Гидроциклоны;

4 - Пескоотделитель;

 

Рисунок  1.2 - Схема очистки БУ - 3Д-86

При необходимости  буровые  установки могут быть оборудованы флокуляционной установкой и работать по схеме безамбарного бурения.

 

1.1.3 Блок очистки бурового  раствора компании «ЛОНГБИМ Лтд»

 

Компанией «ЛОНГБИМ Лтд» разработан блок очистки с четырьмя ступенями очистки, который предназначен для ведения буровых работ по малоотходной или безамбарной технологии в составе циркуляционных систем всех классов буровых установок. Состав изделия стандартный.

Очистители бурового раствора Swaco предназначены для обработки как диспергированных, так и не диспергированных утяжелённых буровых растворов на углеводородной или водяной основе. Включают в себя систему гидроциклонов и вибросит: илоотделители 6Т4 (12 циклонов), 8Т4 (16 циклонов) или 10Т4 (20 циклонов) в сочетании с регулируемыми линейными виброситами Swaco обеспечивают производительность от 210 до 340 м³/час. Пескоотделитель Модель 212 в сочетании с регулируемым линейным виброситом обеспечивает производительность в 225 м³/час. Конфигурация "три в одном", включающая установленные над регулируемым линейным виброситом пескоотделитель модель 212 и илоотделитель 6Т4 (12 циклонов), обеспечивает наиболее универсальную комбинацию оборудования для сепарации и имеет производительность, соответственно, 225 и 210 м³/час.

 

1.1.4 Анализ системы очистки бурового раствора CОБР-1-Ц

 

CОБР-1-Ц в составе комплекса приоритетной технологии экологически чистого безамбарного бурения предназначена для снижения потребности в водоснабжении при проведении буровых работ за счёт регенерации отработанного бурового раствора, сокращения объёма подлежащих утилизации буровых отходов.

Система применяется  в составе буровых и ремонтных  установок при бурении промысловых и разведочных скважин, ремонте и восстановлении промысловых скважин методом зарезки боковых стволов. Производство СОБР-1-Ц освоено в 1997 году. Используется в ОАО «Юганскнефтегаз», «Нижневартовскнефтегаз», а также в составе буровых установок нового поколения производства ОАО «Уралмаш-Бурение». СОБР-1 Ц включает в себя: центрифугу для тонкой очистки бурового раствора - 2 шт.; вибросито для очистки бурового раствора от выбуренной породы - 2 шт.; винтовой насос для подачи бурового раствора - 2 шт.; блок химического усиления центрифуг (3 модификации) для получения чистой воды; комплекты запорно-регулирующей арматуры; соединительные быстромонтируемые трубопроводы; входные и нагнетательные линии; системы автоматики и контроля.

 

1.1.5 Анализ блока очистки производства  компании MI SWACO

 

Блок очистки бурового раствора компании MI SWACO 3х-ступенчатый включает в себя 2 вибросита Mangoose PT с каркасными сетками, c линейной и сбалансированной эллиптической вибрацией и сито-гидроциклонную установку (СГУ) на базе этого вибросита. Рассмотрим схему работы этого блока.

 Буровой раствор вместе с  выбуренной породой через желобную  систему поступает на вибросита Mangoose PT, где буровой раствор очищается от частиц размером более 76 мкм. Очищенный раствор с вибросит сливается в общую ёмкость, откуда 1-м шламовым насосом нагнетается в гидроциклоны пескоотделителя СГУ, где отделяются частицы размером более 40 мкм. Далее очищенный раствор поступает в следующую ёмкость, откуда 2-м шламовым насосом нагнетается в гидроциклоны илоотделителся СГУ, где отделяются частицы размером более 15-20 мкм. После этого раствор сливается в следующую ёмкость, откуда он перекачивается в приёмные ёмкости буровых насосов. При необходимости буровой раствор может быть направлен на дополнительную очистку и обработку в центрифугах и блоке коагуляции и флокуляции. Отделенный частицы шлама в гидроциклонах песко- и илоотделителя через специальный короб подаются на осушающее вибросито, работающее в режиме ситогидроциклонной установки, для дополнительной осушки шлама и сокращения потерь бурового раствора.  Отделённый шлам со всех вибросит через шнековый конвейер подаётся в амбар.

Рассмотрим подробнее оборудование, входящее в состав блока.

Компоновка блока очистки производства компании MI SWACO на базе вибросита Mangoose PT показана на рисунке 1.3

 

 

 

Рисунок 1.3 - Компоновка блока очистки производства компании MI SWACO

 

1.1.5.1 Анализ вибросита Mangoose PT с каркасными сетками, c линейной и сбалансированной эллиптической вибрацией

 

Вибросито Mongoose PT наиболее применимо для различных режимов бурения на суше и на морских установках; в случаях, когда большое значение имеет размер вибросит.

Вибросито двойного режима вибрации Mongoose PT способен очищать раствор со свойственным для верхних секций скважины большим содержанием шлама. И далее простым поворотом переключателя можно изменить режим вибрации на сбалансированный эллиптический характеризующийся более тщательным осушением шлама.

Высокая производительность вибросита, позволяет обеспечить качественной очисткой режимы скоростной проходки скважины, что экономит время работы буровой. Сбалансированная эллиптическая вибрация сохраняет значительно больше бурового раствора, обеспечивая качественную осушку сбрасываемого шлама, снижая расходы на утилизацию отходов. Так же сбалансированная эллиптическая вибрация характеризуется значительным увеличением срока службы сеток до 1200 часов работы, что в 10 раз выше чем у ЛВС-1М.

Обеспечивая большую  проходную способность вибросито Mongoose PT характеризуется лучшей осушкой шлама, что требует меньшей обработки при утилизации. Качественная очистка снижает необходимость разбавления раствора, что ведет к снижению общего объема отходов.

Вибрационное сито оборудовано двумя или тремя вибродвигателями во взрывозащищенном исполнении. Уникальный способ крепления данных вибраторов производит движение в линейной плоскости для модели с двумя двигателями и сбалансированное эллиптическое движение для модели с тремя двигателями. При наличии модели с двумя двигателями ускорение вибросита будет увеличиваться на 20%. Увеличенное ускорение и движение в линейной плоскости сокращают срок эксплуатации сита при постоянном использовании. При использовании модели с тремя (3) двигателями, установка производит сбалансированное движение деки по эллипсоиде, замедляя ход твердых частиц, делая отходы более сухими и увеличивая тем самым срок работы сита.

Рассмотрим линейную и сбалансированную эллиптическую вибрацию.

Вибросито Mongoose PT упрощенном варианте поставляется – с двумя двигателями, с линейной вибрацией.

Схема работы линейной вибрации показана на рисунке 1.4. Два основных вибродвигателя (1), мощностью 2 л.с каждый, крепятся к точке приложения вибрационной нагрузки (2). Внутри каждого двигателя вращается дебаланс (3), который создаёт виброусилие. Дебалансы вибродвигателей вращаются в противоположных направлениях так, что вибрационная нагрузка от каждого двигателя суммируется и создаёт результирующее вибрационное усилие (F) по направлению его действия. Вибрационное усилие от точки приложения через виброраму передаётся к виброситу (4). Направление вибрации (F ) вибросита вместе со шламом совпадает с направлением в точки приложения вибрационной нагрузки. Движение бурового шлама от входа вибросита к его выкиду показано стрелками (5 и 6) соответственно.

 

Рисунок 1.4 - Схема линейной вибрации

 

Схема работы сбалансированной эллиптической вибрации показана на рисунке 1.5. Она отличается тем, что к точке приложения вибрационной нагрузки от основных вибродвигателей передаётся дополнительная вибронагрузка (F ) от дополнительно вибродвигателя (1) мощностью 0,6 л.с. При чём это дополнительное виброусилие направлено перпендикулярно в основному виброусилию. В результате к виброситу и очищаемому буровому раствору передаётся вибрация (F ), направление которой имеет форму эллипса. Такая вибрация называется сбалансированная эллиптическая вибрация. В результате вибрации частиц бурового раствора по эллипсоиде возникает дополнительное центробежное усилие, которое позволяет лучше отделить буровой раствор от частиц выбуренной породы.

 

Рисунок 1.5 - Схема сбалансированной эллиптической вибрации

 

В реальных полевых испытаниях вибросито Mongoose PT показало одинаковую пропускную способность как в линейном так и в сбалансированном эллиптическом режиме. Так с установленными сетками Magnum XR 175 меш, обрабатывая буровой раствор на водной основе с плотностью 1,165 г/см³, вибросито показало производительность 49,84 л/с. При обработке бурового раствора на нефтяной основе с плотностью 1,26 г/см³ производительность вибросита Mongoose PT с установленными сетками Magnum XR 175 меш составила 45,42 л/с. Технические характеристики вибросита  Mongoose PT представлены в таблице 1.5

Таблица 1.5 - Технические характеристики вибросита Mongoose PT

Размеры	дюймы	мм	Тип плавающей подвески
Длина:			Стальная пружина, крашенная
Линейное вибросито	112,2	2850
Двухрежимное вибросито	115,8	2941	Спецификация двигателя
Ширина	63	1600	Два главных двигателя	2 л.с.
Высота перелива	29	737	Один добавочный двигатель	0,6 л.с.
Высота	47	1194	для двухрежимных вибросит
Вес	3450 lbs	1565 кг	460В / 60Гц /1800об/мин или 400В / 50Гц / 1500об/мин
Рама сита и сетки			Взрывозащитное исполнение
Площадь сеток:	Кв. футы	Кв. метры	Класс безопасности	Класс1, Группы C и D
Общая	29,4	2,731	Стандарты	UL, CSA, CENELEC,
Рабочая	20,0	1,858		ATEX, CE
Угол наклона сита	От -3о до 3о
Типа сеток	Каркасные 4х2 фута

 

1.1.5.2 Анализ СГУ на  базе вибросита Mongoose PT

 

Вибросито-гидроциклонные очистители бурового раствора разработаны, чтобы сконцентрировать большинство  шлама, распространяемого через  циркуляционную систему к достаточно маленькому объему, который будет проходить через мелкую сетку вибрационного сита. Таким образом, с помощью вибросито-гидроциклонного очистителя бурового раствора можно выполнять намного более тщательное просеивание, чем первичным вибрационным ситом, которое должно пропускать через себя весь объем. Нормы отсева шлама гидроциклонами низки относительно показателей вибрационного сита. Это позволяет использовать сито с малыми ячейками, уменьшая объем малоразмерного шлама, возвращающегося в систему жидкой циркуляции. Вибросито-гидроциклонный очиститель бурового раствора МI-SWACO разработан, чтобы использоваться как вторичная установка удаления твердой фазы.

Использование этих первичных  установок очень улучшает эффективность  операции вибросито-гидроциклонного  очистителя бурового раствора, удаляя больший размерный шлам. Установка должна быть помещена так, всасывание для входных частей гидроциклона получено от амбара, куда первичные выполняют слив установки. Слив избытка раствора от входной части гидроциклона должен быть направлен в следующее отделение или резервуар, также должна быть уравнительная линия между отделением или емкостью для приема избытка раствора и приемным резервуаром. Это обеспечит обработку вибросито-гидроциклонным очистителем бурового раствора всего раствора от буровой скважины. Размеры входных частей гидроциклона должны быть спроектированы, чтобы перерабатывать от 125 % до 150 % циркулирующего объема.

Вибросито-гидроциклонный очиститель бурового раствора может  также использоваться для первичного удаления твердой фазы путем использования байпаса, расположенного на илоотделителе Илоотделитель, который позволит раствору течь от резервуара через вибрационное сито Mongoose PT .

МI-SWACO Пескоотделитель активно используется, чтобы удалить частицы размера "песка" из буровых жидкостей. "Песком" называются все частицы больше, чем 74 микрона. Слово "песок" здесь применяется только для передачи размера; сами частицы могут быть в действительности глиной, известняком, кремнием, песком, баритом или другим материалом, могущим присутствовать, с размером песка. Пескоотделитель удаляет 95% частиц, размер которых больше, 74 мк и до 50% частиц размером до 40 мк.

Составные полиуретановые входные части гидроциклона чрезвычайно  износоустойчивы с длинной штатной  продолжительностью жизни. Гидроциклоны разработаны, чтобы добиться выдающейся износостойкости, превышающей до трех раз срок службы обычных металлических установок с резиновыми прокладками. Гидроциклоны имеют четыре отлитые из полиуретана секции для противодействия неравномерному износу, вызываемому песком, абразивными частицами и потоком в установке подачи, возврата, клиновидная секция гидроциклона соединяется быстросъемными зажимами из нержавеющей стали. Это делает обработку, установку и обслуживание легче и минимизирует время простоя.