Система очистки бурового раствора

Циркуляционная система выполняет следующие функции:

нагнетание бурового раствора в бурильную колонну для циркуляции в скважине в процессе бурения, промывки и ликвидации аварий в количестве, обеспечивающем эффективную очистку забоя и долота от выбуренной породы, и получение скорости подъема раствора в затрубном пространстве, достаточной для выноса этой породы на поверхность;

подвод к долоту гидравлической мощности, обеспечивающей высокую скорость истечения (до 180 м/с) раствора из его насадок для частичного разрушения породы и очистки забоя от выбуренных ее частиц;

подвод энергии к гидравлическому забойному двигателю;

очистка бурового раствора от выбуренной породы и газов, поддержание и регулирование заданных его параметров;

приготовление нового бурового раствора;

хранение запасного бурового раствора в количестве нескольких объемов скважины и поддержание его свойств при остановках циркуляции.

Из резервуаров очищенный и подготовленный раствор поступает в подпорные насосы, которые затем подают его в буровые насосы. Затем буровые насосы подают в раствор под высоким давлением (до 40 МПа) по нагнетательной линии, через стояк, гибкий рукав и вертлюг в бурильную колонну. Часть давления насосов при этом расходуется на преодоление сопротивления в наземной системе. Далее буровой раствор проходит по бурильной колонне (ведущей к бурильным трубам, УБТ и забойному двигателю) к долоту. На этом пути давление раствора снижается вследствие затрат энергии на преодоление гидравлических сопротивлений. Затем буровой раствор вследствие разности давлений внутри бурильных труб и на забое скважины с большой скоростью выходит из насадок долота, очищая забой и долото от выбуренной породы. Оставшаяся часть энергии раствора затрачивается на подъем выбуренной породы и преодоление сопротивлений в затрубном кольцевом пространстве.

Поднятый на поверхность отработанный раствор проходит по растворопроводу в блок очистки, где из него удаляются частицы выбуренной породы, песок, ил, газ и др., поступает в устройства для восстановления его качеств и направляется в подпорные насосы.

Устройства для приготовления и очистки бурового раствора представляют собой отдельные агрегаты, устанавливаемые на циркуляционной линии над приемным резервуаром насосов. В зависимости от глубины и диаметра скважины устройства для очистки раствора рассчитывают на подачу 0,01-0,08 м³/с раствора различной вязкости. Плотность и свойства раствора изменяют в соответствии со свойствами буримых пород. Для изменения свойств растворов в их состав вводят различные химические реагенты.

Буровой шлам и его утилизация

Утилизация бурового шлама по всем правилам безопасности – это обязательный процесс, осуществляемый ответственными и успешными нефтедобывающими компаниями. Утилизация и переработка буровых отходов позволяет не только защитить окружающую среду от содержащихся в них токсичных элементов, но и получить ценные и безопасные стройматериалы.

Утилизация и переработка

Перед непосредственной утилизацией буровых отработок необходимо их обезвредить. В промышленной экологии освещены несколько способов обезвреживания бурового шлама:

Термический способ. Процесс происходит в специальных установках – печах (или в амбарах) в условиях высоких температурных значений. В результате горения образуется продукт, который может быть использован в дальнейшем для изготовления битума.

Физический способ. Методами центрифугирования и флокуляции производят разделение жидкости от твердой части отходов, после чего каждая из выделенных фракций отдельно друг от друга утилизируется.

Химический способ. Основан на проведении экстракции из отходов чистых пород путем добавления в шлам растворителей, а затем отвердителей, в состав которых могут входить глина, цемент, смолы, полиуретан и т.д.

Физико-химический способ. Заключается в обработке отходов химическими веществами, которые вызывают изменения их свойств, и последующей переработке шламов с использованием определенных установок.

Биологический способ. Суть способа состоит в разложении отходов специальными микроорганизмами, которые производят обезвреживание отработок путем извлечения из них веществ для поддержания собственной жизнедеятельности. Обезвреживание таким способом производится на непосредственных местах загрязнения буровыми отработками.

После процесса обезвреживания буровые шламы могут направляться на захоронение или переработку.

При утилизации и переработке чаще всего производится комбинирование разных способов обезвреживания буровых отходов.

Эффективной технологией утилизации буровых отработок является их солидификация. Согласно этому способу осуществляется смешивание очищенного бурового шлама со специальными сорбентами и цементом. Сорбент связывает токсичные соединения, которые после добавления цементной массы переходят в форму, нерастворимую при любых погодных условиях. Поэтому произведенный таким образом обезвреженный продукт применяется в изготовлении материалов для строительства.

Очистка и регенерация бурового раствора

важный компонент циркуляционных систем буровых установок.

Обычно этот компонент представлен блоком очистки и регенерации бурового раствора, причем обработке подвергается так называемый утяжеленный буровой раствор

Утяжеленный буровой раствор — многокомпонентная полидисперсная система, в которой дисперсная фаза обычно представлена глиной, а дисперсионная среда — водой.

Установки очистки и регенерации бурового раствора главным образом предназначены для поддержания буровых работ с использованием малоотходных технологий и позволяют:

•      обрабатывать сливы песко- и илоотделителя на центрифуге

•      регенерировать барит (сульфат бария или тяжелый шпат) при бурении и после завершения бурения скважины

•      перерабатывать избытки бурового раствора, попутно разделяя его на фракции

•      дегазировать буровой раствор

•      В самом общем виде установки (блоки) очистки и регенерации бурового раствора комплектуются следующими субкомпонентами:

•      -линейный вибросит

•      Что дает использование подобных установок очистки и регенерации ?

•      значительно сокращается объем отходов бурения (в 2-3 раза)

•      на выходе из бурового блока удается получать шлам пониженной влажности, что дает возможность максимально безопасно транспортировать его в контейнерах и других средств перевозки

•      Помимо традиционных установок для очистки и регенерации утяжеленного бурового раствора, существует также любопытные патентные разработки:

•      Например, устройство для очистки бурового раствора, включающее металлическую проволочную сетку и элементы крепления, подсоединяемые к виброситу и размещенные на противоположных краях сетки. Такое устройство устанавливается в виброситах с помощью натяжных механизмов.

•      Другой пример — система очистки утяжеленных буровых растворов с циркуляционной емкостью с отсеками, а также перемешивателями утяжеленного бурового раствора. Этот вариант установки относится к системам промывки бурящихся нефтяных и газовых скважин.

Технология приготовления буровых растворов

Важной составляющей горизонтально направленного бурения (вертикального бурения в том числе) является качественный буровой раствор. Он играет немаловажную роль в бурении скважин и прокладки коммуникаций бестраншейным способом. Существует мнение, что бурение без промывки («на сухую»), исключает наличие грязных отходов, помогает сократить расходы за счет исключение использования бентонита и полимеров (промывочной жидкости), но на самом деле бурение без бурового раствора наоборот приводит к увеличению затрат, так как дорогостоящие инструменты бурильной установки изнашиваются значительно быстрее, может произойти обрыв инструмента и прокладываемой коммуникации.

смазка бурового инструмента и бурового канала для снижения нагрузки на буровую установку при бурении, расширении и протяжке коммуникации;

управление буровой головкой значительно упрощается;

при бурении происходит удаление грунта из скважины, стенки которой укрепляются при помощи фильтрационной корки;

предотвращается проникновение влаги в скважину за счет образования водонепроницаемого слоя из частичек бентонита на стенках скважины, что позволяет бурить даже в тяжелых несвязных грунтах.

Вышеперечисленные результаты могут быть получены исключительно при правильном подборе компонентов для приготовления бурового раствора, правильной оценке грунта, условий бурения, а так же контроле параметров бурового раствора. Бентонит экологичен, безопасен, химически стоек и экономичен. Самыми распространенными видами бентонитов являются кальциевые и натриевые. Натриевый имеет более высокую степень набухания и за счет этого расходуется экономичнее.

Буровой раствор – важная составляющая процесса горизонтально-направленного бурения. Высоких качественных показателей при бестраншейной прокладке коммуникаций и бурении можно добиться только при условии соблюдения технологии производства работ и использовании качественного бентонита и полимеров. Повышая уровень культуры применения буровых растворов сокращаются производственные и финансовые риски, что позволяет увеличивать производительность и прибыльность предприятия.

Циркуляционная система бурового раствора

Циркуляционная система — важнейший компонент в ходе работы с буровым раствором в буровой установке, выполняющий следующие функции:

  • Приготовление бурового раствора,
  • Подвод бурового раствора от устья скважины к приемным емкостям,
  • Очистка бурового раствора от примесей выбуренной породы и его дегазация,
  • Обработка циркуляционной системой бурового раствора химическим путем,
  • Подача раствора к буровым насосам и к доливной емкости,
  • Создание условий для его хранения.

В циркуляционной системе предусмотрено несколько емкостей прямоугольного сечения, соединенных между собой трубопроводами, по которым раствор перемещается между емкостями.

Буровые насосы забирают раствор из емкости и по напорной линии через стояк, гибкий рукав и вертлюг подают его в бурильную колонну.

Затем буровой раствор за счет разности динамического напора внутри бурильной колонны рд и на забое скважины с большой скоростью выходит из насадок долота и очищает забой и долото от выбуренной породы. Оставшаяся часть энергии раствора затрачивается на подъем породы и преодоление сопротивления в кольцевом затрубном пространстве рк.

Поднявшийся на поверхность к устью скважины буровой раствор проходит по растворопроводу в блок очистки, где из него удаляются выбуренная порода, песок и «газ. Фракции с размерами частиц более 0,1 мм следует удалять полностью. Количество удаленной выбуренной породы и песка зависит от свойств бурового раствора и буримых пород, диаметра скважины и скорости бурения.

Принцип действия пескоотделителя и илоотделителя

Оборудование для очистки бурового раствора: гидроциклон пескоотделителя, предназначенный для удаления частиц песчинок, и гидроциклон илоотделителя, предназначенный для удаления частиц ила, представляют вторую стадию программы удаления твердой фазы неутяжеленного раствора. На производстве эту систему называют «осушка», на рисунке ниже представленна модель с вибрационными ситами(на осушку ставятся мелкоячеистые сита), которые осушают утяжеленный раствор вышедший из гидроциклонов(конусов песко и илоотделителя). Для достижения максимальной эффективности работы указанных узлов необходимо следовать рекомендациям по монтажу. Среди прочих преимуществ можно указать более эффективное отделение твердой фазы, уменьшение объема утилизации буровых жидкостей и снижение степени износа входной линии.

Система гидроциклона состоит из узла гидроциклона, отдельного манифольда верхнего продукта и слива, а также сливного желоба. Гидроциклоны поставляются в виде пескоотделителей», пескоотделителей» и илоотделителя». Размер в дюймах указывает на внутренний диаметр гидроциклона. Точка отсечки гидроциклона снижается с уменьшением внутреннего диаметра. Количество гидроциклонов должно определяться исходя из необходимости обработки примерно 100- 125% ожидаемого объема циркуляции бурового раствора при бурении верхней секции скважины. Это обеспечит обработку 100% объема раствора, содержащего пластовые частицы. Аналогичное внимание должно быть уделено выбору подходящего центробежного насоса и привода (двигателя или электрического двигателя), которые обеспечат подачу с необходимой производительностью и напором на манифольд.

При правильном монтаже, обслуживании и эксплуатации гидроциклоны снизят потребность в обслуживании насосов буровой установки, увеличат скорость проходки и обеспечат необходимый уровень состояния скважины.

Оборудование для приготовления и очистки буровых растворов

Приготовление, утяжеление и обработка буровых растворов, а также их очистка от выбуренной породы — важный процесс при бурении скважины. От качества бурового раствора в значительной мере зависит успех проводки скважины.

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, выносной гидроэжекторный смеситель, гидравлический диспергатор, емкости ЦС, механические и гидравлические перемешиватели, поршневой насос.

Очистка промывочной жидкости от обломков выбуренной породы (шлама). Буровой раствор, выходящий на поверхность из скважины, может быть вновь использован, но для этого он должен быть очищен от обломков выбуренной породы (шлама).

Поступающие в буровой раствор частицы выбуренной породы оказывают вредное влияние на его основные технологические свойства. Кроме того, наличие в растворе абразивных частиц существенно снижает показатели работы долот, гидравлических забойных двигателей, буровых насосов и другого оборудования. В связи с этим очистке буровых растворов должно уделяться особое внимание.

Оборудование по очистке буровых растворов KOSUN

Машиностроительная компания KOSUN была основана в 1992 году и является одним из мировых лидеров в области продажи устройств для разделения жидких и твердых фаз. Сегодня оборудование по очистке буровых растворов активно применяется в Европе и Азии, тогда как доля внешней торговли предприятия достигает порядка 30%. Всего KOSUN имеет более 67 уникальных технических патентов, что делает их устройства передовыми на рынке.

Говоря о оборудовании по очистке буровых растворов, я должен рассказать о системе циркуляционном буровой установки. На сегодняшний день циркуляционная система KOSUN фактически не имеет аналогов по соотношению цены и качества. В том числе это относится к решениям для обработки тяжелых буровых растворов, к топливным и водяным ёмкостям, а также к гидромониторам компании. В целом же производитель оборудования циркуляционной системы предлагает комплексные решения, куда входят пескоотделительные установки, системы регенерации, а также мобильные и стационарные устройства.

Кроме того, разработка устройств по переработке нефтешламов также является одним из наших важных бизнесов. Отдельное внимание уделяется оборудованию по утилизации бурового шлама, а также противовыбросовым решениям. Система очистки бурового раствора подбирается индивидуально, а в ассортименте компании присутствуют винтовые насосы, конвейеры, осушительные вибросито, а также горизонтальные центрифуги. Комплексный подход подразумевает, что очистка бурового раствора будет не только эффективной, но и экономичной для вашего производства.

В то же время противовыбросовое оборудование – это полноценные трапно-факельные установки для сжигания токсичного и попутного газа, а также большой выбор газосепараторов. Производитель всегда готов подобрать изделие в зависимости от конкретных требований.

В течение многих лет KOSUN занимает первое место в области оборудования по очистке буровых растворов в Китае.

E-mail: juan.shao@adkosun.com

Горизонтальные декантерные центрифуги KOSUN

Горизонтальные декантерные центрифуги KOSUN предназначена для очистки буровых растворов и буровых сточных вод от твердой фазы и используется в качестве оборудования циркуляционной системы бурового раствора последней ступени для удаления выбуренной породы размером 2μm,  а также используется в составе комплексов оборудования для переработки шлама различного происхождения.

Горизонтальные декантерные центрифуги KOSUN имеет следующие преимущества: Усовершенствованная и высокотехнологичная конструкция,  точная балансировка барабана и шнекового конвейера обеспечивает непрерывность процесса в течение долгого времени для эффективного удаления твердых частиц. Износостойкий барабан и шнековый конвейер, выполненные из нержавеющей стали, обладают антикоррозионными свойствами, а также устойчивы к химическому воздействию, обеспечивая долговременную, безаварийную эксплуатацию и незначительные затраты на техническое обслуживание и ремонт.

Вращающаяся компоновка горизонтальных декантерных центрифуг серии DC KOSUN изготовлена из  нержавеющей стали, особо прочная конструкция и опорная рама позволяют  применение в самых тяжелых условиях и также имеет  регулируемые отверстия стока жидкости, что обеспечивает лучшее удаление твердых частиц.

KOSUN получил заказ от нефтяной компании “Honghua  Sichuan Honghua” на 7 комплектов циркуляционных систем для буровых установок 2000H.

В связи с высокими требованиями к технологии бурения, KOSUN спроектировал взрывозащищенную центрифугу с переменной частотой, что позволяет  непрерывно регулировать основные параметры, такие как фактор разделения, частота вращения барабана, дифференциал, что обеспечивает непрерывность процесса в течение долгого времени для эффективного удаления твердых частиц.

Над главным электродвигателем установлен блок контрольного привода переменной частоты. Оператор может управлять скоростью барабана и шнека, а также отслеживать температуру главных узлов, частототу вращения, интенсивность вибрации и прочие данные через цифровую сенсорную панель.ьного привода переменной частоты. Оператор может управлять барабаном и скоростью пропеллера, а также температурой, частотой вращения, интенсивностью вибрации и др. параметрами через сенсорную панель.

E-mail: juan.shao@adkosun.com

Центрифуга для дозирования реагента и удаление песка KOSUN

Центрифуги для дозирования реагента и удаление песка предназначены для глубокой очистки утяжелённых и неутяжелённых растворов от выбуренной породы. Они применяются в составе циркуляционных систем буровых установок при бурении нефтяных, газовых и других скважин.

Эффективная система переработки бурового раствора, включает современные вибросита и центрифуги для дозирования реагента и удаление песка. За счёт изменения режимов работы, центрифуга эффективно контролирует производительность бурового растворао. И она оказывает первостепенное влияние на скорость бурения и экономические показатели бурения скважин.

Потребительские свойства центрифуги определяются факторами как безотказность, износостойкость, простота в работе и обслуживание.
При поступлении бурового раствора в центрифугу под действием центробежных сил происходит разделение его на сгущенную твердую фазу (шлам) и очищенный раствор. Разделение бурового раствора в центрифуге происходит непрерывно, при этом очищенный раствор возвращается в циркуляционную систему, а шлам выводится в шламосборник.
Подготовка к работе
Перед пуском центрифуги необходимо:
· — проверить наличие масла в редукторе центрифуги, отвернув пробку редуктора. Уровень масла должен быть на 20… 30 мм ниже внутренней поверхности заливного отверстия;
· — проверить исправность механизма блокировки редуктора, для чего необходимо поворотом рычага редуктора опрокинуть рычаг механизма блокировки, при этом рычаг последнего должен повернуться на 90°, и нажать на ролик конечного выключателя до его срабатывания;
· — убедиться в отсутствии осадка в роторе, для чего необходимо вручную провернуть ротор;
· — убедиться, что 2 винта дренажных отверстий на большой цапфе ротора завинчены до упора.
Порядок работы
· Произвести пуск электродвигателя привода центрифуги.
· Подать воду в центрифугу. Через 5–10 мин. подачу воды прекратить, включить насос и подать раствор на разделение.
· При остановке глиноотделителя прекращают подачу раствора и подают воду в ротор для промывки. После промывки ротора в течение 5–10 мин. отключают электродвигатель привода центрифуги.

KOSUN — это китайское предприятие по производству оборудования циркуляционной системы буровой установки в нефтяной отрасли. У него есть декантерная центрифуга, горизонтальная центрифуга, центрифуги для дозирования реагента и удаление песка и т.д.

E-mail: juan.shao@adkosun.com