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

Секция входного отверстия или подачи разработана, чтобы уменьшить потенциальную турбулентность, направляя жидкий раствор в конус и препятствуя его смешиванию и поступлению обратно в зону поступления. Специально сделанный клинообразным, конус отделяет мелкие частицы и жидкости от песка и частиц, доставляя их к обратному выходу и отделяя песок и частицы с их выводом через порт выхода. В результате, установка пескоотделения, разработанная MI-SWACO, является более эффективной, может обработать больше при том же самом операционном давлении или может обработать то же самое количество песка при уменьшенном давлении.

Установка MI-SWACO для илоотделения активно используется, чтобы удалить частицы размера "ила" из буровых жидкостей. "Ил" относится ко всем частицам, меньшим чем размер песка (74 микрона) и большим, чем коллоидный материал (приблизительно 2 микрона). Слово "ил" здесь применяется только для передачи размера; сами частицы могут быть в действительности глиной, известняком, кремнием, песком, баритом или другим материалом, могущим присутствовать и имеющими размер ила. Илоотделитель удаляет почти все частицы, большие чем 25 микронов.

Илоотделитель комплектуется манифольдами диаметром 152 мм для подачи и вывода, victaulic муфтами и манометром давления 0,41 МПа. Илоотделитель также включает сток для вывода твердых частиц с встроенным байпассным механизмом и выпускным ниппелем диаметром 152 мм для вывода твердых частиц, а также NPT соединением промывочной линии диаметром 25мм.

Таблица 1.6 - Классификация и соответствие размеров отделяемых частиц к размерам ячеек сита

Размеры частиц в микронах	Классификация	Размер ячеек сита
Более чем 2000	Грубые	10 меш
2000-250	Промежуточные	60 меш
250-74	Средние	200 меш
74-44	Малые	325 меш
44-2	Сверхмалые	-
2-0	Коллоидные	-

МI-SWACO пескоотделитель и илоотделитель - сепараторы шлама гидроциклона. Как подразумевает их название, они удаляют "песок" и частицы размера "ила" из буровой жидкости. Чтобы быть эффективными, входные части гидроциклона должны иметь размер, чтобы обработать 150 % циркулируемого раствора, и раствор для илоотделения должен подаваться из емкости пескоотделителя. Гидроциклоны MI-SWACO проектируются для высокого показателя разделения при входном давлении 0,31 МПа для раствора 1,14 г/см . Для других плотностей бурового раствора, лучшее давление пропорционально выше или ниже. При более высоких давлениях подачи, увеличивается пропускная способность трубопровода с небольшим улучшением удаления более мелких илистых частиц, но увеличенная норма износа обычно больше, чем минимизируют эти выгоды. Разделение будет более эффективным в растворах низкой вязкости, а также в растворах с общим низким сдержанней твердой фазы.

 Каждая полиуретановая входная часть размером 305 мм пропускает 113,5 м³/час при давлении подачи 0,31МПа. Каждая полиуретановая пара состоит из двух 101,6 мм гидроциклонов с общим показателем подачи 36,6 м^3/ч) при давлении подачи 0,31 МПа.

Вибросито Mongoose PT имеет новую систему распределения жидкости, чтобы увеличить эффективность разделения шлама. Операция просеивания улучшается, когда передовой импульс или кинетическая энергия буровой жидкости уменьшены и подаются на начало сетки подачи вибрационного сита.

Новая система распределения  жидкости монтируется над декой  сетки вибрационного сита. Жидкость перенаправляется от входной линии через отводное устройство в желоб, который приваривается к задней части деки сетки вибрационного сита. Поток поступает в желоб в нижней части, затем поднимается наверх и обратно через поток жидкости. Это уменьшает скорость жидкости прежде, чем она вступает в контакт с поверхностью просеивания.

Так как система распределения  жидкости над декой сетки вибрационного  сита, то не образуются ловушки, в которых  накапливались бы твердые частицы. По мере прохождения жидкости через отводное устройство оно остается чистым.

 

1.1.5.3 Преимущества блока  3х-ступенчатой очистки компании MI-SWACO

 

Преимущества системы подготовки, включающей блок 3х-ступенчатой очистки, обусловлены применением новейших вибросит Mongoose PT и СГУ на их основе. Рассмотрим их:

- модификация вибросита с двумя двигателями производит линейную вибрацию с высокой силой G для более быстрого перемещения шлама на сброс;

- сбалансированная конструкция вибросита безупречно справляется с сухой, значительной и умеренной загрузкой;

- усиленная крестообразная опорная рама вибросит поддерживает длительный срок службы сеток, обеспечивая равномерное распределение нагрузки на сетку, исключая возможность усталостных или механических поломок рамы;

- уникальный распределительный короб вибросит заменяет обычную питающую емкость, обеспечивает большую пропускную способность и снижает кинетическую скорость потока раствора от устья;

-механическая система регулировки угла наклона сита является наиболее надежной  и простой в применении, не требует фиксации положения штифтами;

- вибросито может оснащаться сетками высокой пропускной способности Magnum и Magnum XR, которые отличаются большим сроком службы (до 1200 ч) и имеют вес 10 кг, что на 40% меньше чем сетки других фирм;

- уникальная система крепления сеток клиньями обеспечивает надежную фиксацию и удаляется просто с помощью пластиковой киянки;

- сетки Magnum и Magnum XR обладают значительно большей, чем другие сетки пропускной способностью, лучшим осушением шлама и сопротивлением к забиванию мелкими частицами;

- за счёт высокой степени очистки экономия материалов и реагентов для приготовления бурового раствора составляет до 25%, а производительность при приготовлении бурового раствора повышается до 30%;

- чрезвычайно надежное уплотнение между сетками и опорной рамой обеспечивает плотную изоляцию и исключает протечки под сеткой и зашламление стыков, что позволяет избежать потерь раствора;

- эффективное использование песко- и илоотделения уменьшит содержание твердой фазы буровой жидкости, что увеличит механическую скорость проходки, улучшит состояние скважины и облегчит обслуживание насоса;

- полиуретановые части гидроциклонов разработаны для понижения их стоимости и более легкой установки и замены, полиуретан также обеспечивает более длинный срок службы, коррозионное сопротивление и отсутствие необходимости в стальном защитном корпусе.

Все эти преимущества данного типа оборудования, при использовании  его в системе очистки бурового раствора позволит обеспечить наибольшие технико-экономические показатели и увеличит скорость проходки при бурении скважины.

 

1.2 Сравнительная характеристика  вибросит (таблица 1.7)

 

Таблица 1.7 - Сравнительная характеристика вибросит

	ЛВС-1М	Mongoose PT
1 Габаритные размеры,мм —длина —ширина — высота	3000 1360 1756	2,845 1600 1194
2 Высота перелива, мм	840	737
3 Вес, кг	2100	1565
4 Двигатель, кВт	6,4 (2 шт)	3,38 (3 шт)
5 Угол наклона сита	от -0,3 до +1	от -3 до +3
8 Крепление вибросит	Прижимная планка с болтовым соединением	Клин
9 Общая площадь сеток,  м.кв.	2,6	2,731
10 Количество сеток,  шт	2	4
11 Производительность, л/с	45	49,84
11 Ср. наработка на  отказ сетки,ч	120	1200

1.3 Патентные разработки

 

Таблица 1.8 - Технический уровень и тенденции развития оборудования. 

Основные тенденции развития данного  вида техники	Источник информации, подтверждающей  тенденции и направления поиска	Средства реализации тенденций
		В объектах ведущих организаций      и фирм	В объекте разработки
Вибросито	Авторское свидетельство SU 1627658 A1 Р. А. Мамонтов А. М. Черняк	С целью уменьшения удельной металлоемкости, увеличения производительности и удобства обслуживания, вибросито снабжено наклонной перегородкой, выполненной из двух частей, смонтированных на виброраме и перекрывающих сечение просеивающих поверхностей, а вибратор размещен между частями перегородки, при этом приемная камера выполнена в виде корпуса с двумя полками.	С целью улучшения очистки бурового раствора и уменьшению жидкой фазы содержащейся в шламе предлагается применять вместо линейного колебания, сбалансировано – эллиптическое  колебание. Для чего предлагается использовать вибросита с дополнительным, третьим, вибродвигателем. Данному условию отвечает вибросито модели Mongoose PT.

 

Выводы

 

1) Проведенный анализ показывает, что вибросита отечественных  марок уступают импортным аналогам, так как имеют большие габаритные  размеры, потребляют значительно больше электроэнергии, не обладают достаточной мощностью, менее удобны в обслуживании, недолговечны из-за большого количества явных и скрытых дефектов.

2) Требования, предъявляемые к очистным устройствам, выполняются в недостаточной степени.

3) Вибросита с двумя режимами  вибрации, линейным и сбалансированно-эллиптическим,  дает больше возможностей по  регулировке степени очистки  бурового раствора.

4) Вибросито Mongoose PT было спроектировано с множеством существенных усовершенствований: уменьшение габаритных размеров; использование марок стали более подходящих для работы в агрессивных средах; две деки для полного удаления поверхностного слоя и отделения твердых частиц; уменьшение времени замены сеток; лучшее удаление твердые частицы из бурового раствора при малых потерях ценной жидкости с меньшим изнашиванием сеток.

На основании сделанных  выводов предлагается модернизировать существующую систему очистки, которая используется на месторождении «Ошское», за счёт внедрение вибросит Mongoose PT и СГУ на их основе со сбалансированно-эллиптическим колебанием сит производства компании MI SWACO вместо отечественны вибросит ЛВС-1М и СГУ на их основе.

Схема блока 3х-ступенчатой  очистки бурового раствора компании MI SWACO показана на рисунке 1.6

 

 

 

 

 

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

 

Цель расчета: определение параметров оборудования, входящего в состав блока 3х-ступенчатой очистки бурового раствора производства компании MI SWACO на базе вибросита Mongoose PT в циркуляционной системе БУ 4Э с ДГУ для бурения эксплуатационной скважины №709 куст №26 Ошского месторождения с проектной глубиной по стволу 3944,5 м.

 

2.1 Определение количества вибросит  и гидроциклонов СГУ

 

Предварительно количество вибросит и модификация ситогидроциклонной установки определяется по производительности в зависимости от максимальной подачи буровых насосов.

 

2.1.1 Расчёт максимальной подачи  буровых насосов  , л/с

 

Максимальная подача  буровых  насосов соответствует верхним интервалам бурения, а именно под кондуктор

 

  ,                                                                           (2.1)

где - диаметр долота под кондуктор, мм;

- диаметр бурильных труб, мм;

 - скорость восходящего потока промывочной жидкости, принимаем м/с.

 

 л/с=205 м /ч.

 

Вывод: Устанавливаем 2 вибросита Mongoose PT с максимальной производительностью по воде 180 м /ч по воде каждое и СГУ на базе этого вибросита с моделью пескоотделителя 212 (2 гидроциклона) производительностью до 225 м /ч и моделью илоотделителя 6Т4 (12 гидроциклонов) производительностью 210  м /ч

 

2.2 Расчёт основных  параметров вибросита Mongoose PT

 

Произведем расчет основных параметров вибросита при его  линейном движении, т.к. при этом вибросито  испытывает максимальные нагрузки.

 

2.2.1 Расчёт амплитуды, частоты колебаний и скорости транспортирования шлама вибросита Mongoose РТ

  

 

            Рисунок 2.1                                                   Рисунок  2.2

 

Центробежный возбудитель  прямолинейно направленных колебаний  горизонтального вибросита состоит из двух параллельно расположенных дебалансных валов, вращающихся с одинаковой скоростью в противоположных направлениях (рисунок 2.1).

 Вынуждающая сила  такого вибровозбудителя направлена  по прямой перпендикулярной линии,  соединяющей центры дебалансных валов, вращающихся с одинаковой скоростью в противоположных направлениях, и изменяется по закону синуса. Угол между линией действия  вынуждающей силы и плоскостью сита выбирают 45° (рисунок 2.2)

Оптимальные значения амплитуды  и частоты колебаний вибросита зависят от выбранной формы траектории его движения.

Основными факторами, влияющими на процесс самоочищения отверстий сит, являются скорость и форма траектории его движения.

С увеличением скорости улучшаются условия самоочищения сита, но при этом эффективность очистки бурового раствора снижается.

При прямолинейной траектории точек сита линия действия вектора  скорости направлена под постоянным углом к плоскости сита. Выбрасывание зерен породы из сита происходит под  действием только вертикальной составляющей вектора скорости (рисунок 2.3). Поэтому скорость движения сита выбирают большую.

Рисунок 2.3

Амплитуду колебаний  вибросита  принимаем равной а = 1-2 мм, на оснований практических данных, такая амплитуда обеспечивает оптимальные  параметры: очистку бурового раствора, самоочистку вибросита, транспортирование шлама.

Тогда для горизонтальных вибросит с прямолинейными колебаниями  для определения частоты колебаний  существует эмпирическая формула: