КП Оборудование для очистки бурового раствора 21.06.20. Регламентом наименование междисциплинарного курса Технология бурения нефтяных и газовых скважин тема курсового проекта Оборудование для очистки бурового раствора
 Скачать 1.57 Mb.
|
2.5. Очистка буровых растворов с помощью гидроциклоновСредства тонкой очистки представлены более широким спектром механических средств: ситогидроциклонные сепараторы, песко- и илоотделители, деканторные центрифуги и т.п. Деление гидроциклонных сепараторов производится условно по диаметру внутренней цилиндрической части гидроциклона и по способности отделения частиц на пескоотделители и илоотделители. По принципу действия гидроциклоны представляют собой инерционно-гравитационные отделители грубодисперсного шлама от бурового раствора. В отечественной практике широко распространен гидроциклонный шламоотделитель 1ПГК, называемый пескоотделителем. Он представляет собой батарею из четырех параллельно работающих гидроциклонов диаметром 150 мм. Буровой раствор в гидроциклоны подается вертикальным шламовым насосом. Гидроциклон (рис.7) состоит из металлического корпуса 1, внутри которого установлен цельнолитой полый резиновый или пластмассовый конус 3, нижнюю часть гидроциклона вставляется резиновая песковая насадка 4 с отверстием 15 или 25 мм. В верхней крышке корпуса на фланце установлена сливная насадка 5 с патрубком 2, служащим для присоединения отводов в коллектор, по которому выходит очищенный раствор.
Рис. 7. Гидроциклон 1 - корпус, 2 - патрубок, 3- конус, 4 - песковая насадка, 5 - сливная насадка Для удаления из раствора песка с размером частиц более 0,074 мм применяют гидроциклоны диаметром 150 мм и более, которые называются пескоотделителями. А для выделения ила с размером частиц менее 0,074 мм – гидроциклоны диаметром 50-100 мм – илоотделители. Для очистки растворов от мелкодисперсных частиц диаметром 0,03 мм используют центрифуги различных конструкций. Пропускная способность гидроциклонного пескоотделителя ПГ-50 – до 45 л/с при рабочем давлении перед гидроциклоном 0,2-0,3 МПа. Илоотделители составляют третью ступень очистки буровых растворов. Они состоят из 12-16 гидроциклонов диаметром 75 или 100 мм с общим выводом бурового раствора, смонтированных на раме с поддоном для сбрасываемого ила и шламового насоса ВШН-150. Илоотделитель ИГ-45 состоит из 16 гидроциклонов диаметров 75 мм. Максимальная производительность по очищенной жидкости составляет 45 л/с при рабочем давлении перед гидроциклоном 0,2-0,3 МПа. При монтаже пескоотделитель и илоотделитель устанавливают на блоке очистки или на промежуточном блоке циркуляционной системы, и крепят к блокам болтами. Пескоотделитель отличается от илоотделителя тем, что имеет гидроциклоны большего диаметра (150–400мм). Линейная скорость раствора на входе в гидроциклоны песко- и илоотделителя примерно одинакова. При равной линейной скорости вращательного движения центробежная сила обратно пропорциональна радиусу вращения. Поэтому в гидроциклонах илоотделителя центробежная сила больше, чем в гидроциклонах пескоотделителя и илоотделитель может отделять более мелкие частицы и его очистная способность существенно выше. Хотя эффективность пескоотделителя ниже эффективности илоотделителя, он применяется для предотвращения перегрузки илоотделителя при больших скоростях бурения, когда в раствор поступает в единицы времени большое количество выбуренной породы. Режим работы песко- и илоотделителя: давление на входе в пескоотделитель должно быть не менее 2,4 атм, а в илоотделитель – не менее 3 атм. При этом давлении обеспечивается необходимая пропускная способность гидроциклонов. При меньшем давлении резко падает очистная способность установок и возрастают потери раствора. Давление более 3,5 атм также недопустимо, так как при этом возрастает расход раствора через гидроциклоны, ухудшается очистка и увеличивается абразивный износ гидроциклонов. Как следует из описания принципа действия гидроциклонов, наиболее характерными признаками нормальной работы гидроциклонов являются подсос воздуха через песковые насадки и выброс шлама из песковых насадков в радиальном направлении в виде «зонтика». В постоянно очищаемом растворе содержится, как правило, весьма небольшое количество частиц, подлежащих отделению в гидроциклонах. Порядок пуска, остановки и обслуживание песко- и илоотделителей: • Пуск и остановка – запустить насос. Проверить давление на нагнетательной линии. Остановка: выключить насос, промыть водой отвод пульпы. При длительной остановке насосов в зимнее время закрыть задвижку на всасывающей линии насоса и слить остатки раствора из насоса и трубопроводов. • Обслуживание – при значительной течи через сальник насоса подтянуть грундбуксу. При полной затяжке грундбуксы заменить сальниковую набивку. • Контроль за работой песко- и илоотделителей – контроль осуществляется как визуально, так и путем измерений. Для измерений необходимы манометр на входе в коллектор и ареометр. Под песковыми насадками песко- и илоотделителей иногда устанавливают вибросита с мелкоячеистыми сетками. Опыт эксплуатации таких установок показывает их высокую эффективность. Гидравлический метод очистки бурового раствора с помощью гидроциклона отечественного производства Очистка промывочных жидкостей от выбуренных частиц горной породы (шлама) гидравлическим способом осуществляется в гидроциклонах и центрифугах. В основу гидроциклонного разделения твердых частиц и жидкости заложен принцип использования центробежных сил, возникающих в аппарате при прокачивании через него жидкости. Гидорциклоны являются экономически эффективным средством борьбы с выбуренной породой, прошедшей через вибросита в неутяжеленных буровых растворах. Так как они не имеют движущихся частей, то они достаточно надежны при правильном использовании оборудованием. Гидроциклон – это общее название данного типа оборудования, по размеру отбираемой твердой фазы они делятся на пескоотделители, илоотделители и микроклоны. Принцип работы гидроциклона: раствор попадает под давлением во входной патрубок по касательной к стенкам цилиндра, создавая, таким образом, спиральное движение жидкости. По мере продвижения раствора по спирали вниз по конической секции центробежные силы оттесняют твердую фазу к стенкам. По мере сужения конуса все большие слои жидкости вовлекаются в поток по направлению вверх из-за создающегося вакуума внутри гидроциклона по принципу Торнадо. Твердая фаза определенной массы, достигая низа конуса, не может подняться наверх из-за действующих на нее сил инерции и отделяется от основной массы раствора. Максимальный износ, как правило, образуется в нижней части конуса, где скорость частиц максимальна. «Сбалансированные» гидроциклоны имеют небольшой выброс раствора через нижнюю насадку, если частицы слишком малы, чтобы быть удалены из раствора, то и раствор не должен выходить из насадок, т.е. при работе на воде не должно быть утечек через насадки. «Не сбалансированные» гидроциклоны будут выбрасывать раствор без признаков присутствия твердой фазы в растворе. Степень очистки промывочной жидкости и пропускная способность гидроциклона зависят от размеров устройства, угла конусности, диаметра входного патрубка и давления жидкости на входе в гидроциклон, площади полезного сечения выходного патрубка и размеров сменных насадок. Илоотделитель гидроциклонный ИГ-45М предназначен для очистки неутяжелённого бурового раствора от частиц выбуренной породы при бурении нефтяных и газовых скважин. Применяется в составе циркуляционных систем буровых установок всех классов.  Рис. 8. Илоотделитель ИГ-45М Таблица 2 – Технические характеристики илоотделителя ИГ-45М
Пескоотделитель ПГ-60/300 Пескоотделитель ПГ-60/300 предназначен для очистки бурового раствора от песковых фракций при бурении нефтяных и газовых скважин. Применяется в составе циркуляционных систем буровых установок всех классов. Пескоотделитель ПГ-60/300 поставляется в собранном виде с комплектом сменных песковых насадок.  Рис. 9. Пескоотделитель ПГ-60/300 Таблица 3 – Технические характеристики пескоотделителя ПГ-60/300
Диаметр конуса является основным фактором, определяющим пропускную способность гидроциклона. Более крупные гидроциклоны имеют большую пропускную способность и, как правило, меньшую эффективность отделения твердой фазы. Для подачи раствора на гидроциклоны используются центробежные насосы, т.к. они обеспечивают постоянный напор при заданной подаче. Чем меньше диаметр используемых насадок, тем меньшее количество твердых частиц достаточной массы будет отделено от раствора – отделяемая пульпа будет суше в ущерб эффективности работы. Форма пульпы дает хорошее представление об эффективности работы гидроциклона. Выход пульпы зонтиком характерен для нормально работающего гидроциклона, при этом присутствует небольшой вакуумный эффект в центре насадки. К преимуществам гидроциклонов относятся их простота и отсутствие подвижных частей. Недостатками являются узкий диапазон оптимальных режимов работы для каждого типоразмера гидроциклона и невозможность надежной сепарации частиц размером менее 40 мкм. Кроме того, при очистке высоковязких промывочных жидкостей нередко приходится разбавлять раствор водой или очищенным раствором перед вводом его в гидроциклон. Соотношение воды и раствора может доходить до 0,5:1. Степень очистки повышается, но в целом качество раствора ухудшается и требуются дополнительные меры по его восстановлению. В общем случае количество пескоотделителей и илоотделителей должно обеспечивать производительность в пределах 120–150% от производительности буровых насосов. Для более эффективной работы гидроциклонов, сброс очищенного раствора должен производиться в следующую емкость или хотя бы в другой конец емкости. В практике бурения скважин применяют одновременно по нескольку гидроциклонов, объединенных в батареи. |
