Оборудование для приготовления бурового раствора, обоснование его выбора
Буровой раствор – это многокомпонентная дисперсная система эмульсионных, аэрированных и суспензионных жидкостей, которые используются для промывки скважин во время бурения.
Процесс приготовления бурового раствора может осуществляться в:
- Гидравлических смесителях.
- Глиномешалках.
В Российской Федерации для приготовления буровых растворов в основном используется порошкообразные материалы и такое оборудование, как гидравлические и механические перемешиватели, емкости цементного смесителя, выносной гидроэжекторный смеситель, а также блок приготовления раствора. Как правило, блок приготовления раствора представляет собой единый транспортабельный узел на раме, оснащенный необходимыми устройствами и механизмами. Схема блока приготовления раствора, изготавливаемого Хадыженским машиностроительным заводом, изображена на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема блока приготовления раствора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
1 - цельнометаллический бункер; 2 - воздушные фильтры; 3 - гофрированные рукава; 4 - гидроэжекторный смеситель; 5 - рама; 6 - стойки; 7 - разгрузочное пневматическое устройство.
Выбор и обоснование применения того или иного оборудования для приготовления бурового раствора зависит от таких показателей, как гранулометрический состав, размер фракций, уровень проницаемости и рядом других физико-химических свойств разбуриваемых горных пород. Обоснование и выбор оборудования основан на подборе исходных материалов, а также нескольких инженерных расчетов. К ним относятся:
- выбор плотности бурового раствора (регламентируется техническими правилами при строительстве скважин;
- выбор состава промывочной жидкости;
- определение потребности в сырье, которое необходимо для приготовления раствора и регулирования его свойств.
Процесс определения потребности в сырье состоит из множества инженерных расчетов. Например, для расчета объема раствора, которое необходимо для одного интервала бурения определяется по формуле:
$Vисх = Vисх + Vбур + Vзап$
де, Vисх - исходный объем бурового раствора; Vзап - запасной объем бурового раствора; Vбур - объем раствора, который расходуется при бурении интервала, на момент начала работ Vбур = Vцс (вместимость резервуара используемого оборудования).
На основе условий работы и произведенных расчетов выбирается оборудование с требуемыми техническими характеристиками, которому задается определенный рабочий режим на основе тех же результатов.
Оборудование для очистки бурового раствора. Гидроцилклон
Средства очистки бурового раствора делятся на:
- Средства грубой очистки бурового раствора.
- Средства тонкой очистки бурового раствора.
Средства грубой очистки бурового раствора в основном представлены механическими вибрационными установками - виброситами, которые могут удалять крупные частицы, размером от 100 мкм, практически без нарушения скорости прокачки бурового раствора. В вибрационных установках шлам отделяется от бурового раствора при помощи просеивающего устройства. В основном используются одноярусные сдвоенные вибросита марок СВ-2Б, СВ-2, ЛВС-1, а также двухсеточные одноярусные вибросита марки ВС-1.
Средства тонкой очистки представлены такими аппаратами как пескоотделитель, который используется для очистки неутяжеленного бурового раствора от частиц горной породы размером не более 1,5 миллиметров; илоотделитель, который способен очищать неутяжеленный буровой раствор от частиц, размер которых меньше 0,8 миллиметра; центрифги, которые делятся по характеру движения жидкости (прямоточные и противоточные), по отношению диаметра барабана к его длине, по скорости вращения барабана (низкоскоротсные и высокоскоростные); гидроциклоны.
Гидроциклон – это центробежный сепаратор, использующийся для сгущения шламов, обесшламливания, осветление оборотных волн и т. п.
Принцип работы гидроциклона следующий. Буровой раствор подается при помощи насоса по тангенциальному патрубку в гидроциклон; из-за воздействия центробежных сил тяжелые механические частицы отбрасываются в периферию его корпуса; по конусу спускаются вниз и через специальную насадку сливаются наружу. Очищенный буровой раствор концентрируется в центральной части гидроциклона и через другой патрубок, находящийся в верхней части, сливается в емкость циркуляционной системы. С целью увеличения частоты вращения бурового раствора в гидроциклонах сопло тангенциальных патрубков сужено.
Принцип обоснования выбора оборудования для очистки бурового раствора практически полностью аналогичен выбору оборудования, использующегося для приготовления бурового раствора. Незначительные различия заключаются в том, что при выборе очистного оборудования необходимо учитывать технические характеристики бурового оборудования (степень разрушения горного массива) и свойства используемого бурового оборудования. Как правило, оборудования для очистки и приготовления бурового раствора подбирается таким образом, чтобы их технические характеристики были совместимы в рамках единого производственного процесса.
