Бурение глинистых пород

контрольная работа

4. Приготовление и очистка буровых растворов

Приготовление БР

Приготовление - это процесс получения бурового раствора с требуемыми свойствами в результате переработки исходных материалов и их химического взаимодействия.

Исходные материалы:

ь техническая вода, углеводородные жидкости (дисперсионная среда);

ь глиноматериалы, утяжелители, твердые нефтепродукты (дисперсная фаза);

ь химические реагенты и добавки (регуляторы свойств БР).

Переработка - это диспергирование (измельчение), растворение и перемешивание исходных материалов.

Для приготовления БР применяют два вида мешалок:

ь механические;

ь гидравлические.

Механические мешалки:

ь лопастные;

ь фрезерно-струйные мельницы (ФСМ).

Гидравлические мешалки:

ь эжекторные;

ь гидромониторные;

ь вихревые.

Механические мешалки лопастного типа представляют собой металлическую емкость цилиндрического или овального сечения, внутри которой находятся один или два вала с лопастями (например, лопастная механическая мешалка марки МГ2-4Х имеет два вала и емкость объемом 4м3).

Достоинства: простота конструкции и высокое качество приготовления БР.

Недостатки: низкая производительность (до 6м3/ч при использовании глинопорошков).

Рис. 5

ФСМ в общем виде состоит из бункера 1, ротора 2 с лопастями, диспергирующей рифленой плиты 3 и выходной решетки 4.

Рис. 6

Принцип действия ФСМ: исходные материалы, непрерывно подаваемые в бункер, захватываются лопастями вращающегося ротора и отбрасываются на диспергирующую плиту.

Дополнительное диспергирование исходных материалов осуществляется при ударе струй, выбрасываемых лопастями ротора, о выходную решетку.

Достоинства ФСМ:

ь достаточно простая конструкция;

ь высокая производительность (до 20…25 м3/ч при использовании механизированной загрузки глинопорошка).

Недостатки:

ь низкое качество получаемого БР.

Повысить качество получаемого БР можно двумя путями:

ь многократной циркуляцией раствора по схеме: ФСМ емкость насос ФСМ;

ь пропусканием приготовленного в ФСМ раствора через специальные устройства - диспергаторы, обеспечивающие дополнительное измельчение частиц (агрегатов) глины.

Гидравлическая мешалка эжекторного типа в общем виде состоит из приемной 1 и смесительной 2 камер, сменного штуцера (сопла) 3, загрузочной воронки 4 и линии подвода 5 глинопорошка (утяжелителя) от бункеров БПР-70.

Рис. 7

Принцип действия мешалки эжекторного типа: в результате истечения воды (раствора химических реагентов) из сопла с высокой скоростью в приемной камере создается разряжение, благодаря чему в неё из воронки (из бункера БПР) засасывается глинопорошок (утяжелитель).

Достоинства мешалок эжекторного типа: высокая производительность (70…90 м3/ч при беспрерывной механизированной подаче глинопорошка).

Недостатки: качество приготавливаемого БР ниже, чем в механических мешалках лопастного типа.

Каким образом можно его повысить?

С помощью диспергаторов, в частности, гидравлического диспергатора ДГ-1, работающего на принципе соударения двух струй.

При соударении в камере ограниченного объема двух высокоскоростных струй возникают кавитационные явления (кавитация - образование газовых пузырьков в результате уменьшения давления в быстродвижущейся жидкости), ультразвук и другие эффекты, интенсифицирующие процесс диспергирования.

Диспергаторы являются весьма энергоемкими устройствами, в связи с чем за рубежом их стараются не применять.

При этом БР высокого качества получают, используя гидравлические мешалки вихревого типа.

Гидравлическая мешалка вихревого типа состоит из приемной воронки 1, наружного цилиндра 2 с выходным патрубком 3 и внутреннего цилиндра 4 с входным патрубком 5.

Рис. 8

Вода под давлением подается в патрубок 5 и, благодаря его тангенциальному расположению, «закручивается» внутри цилиндра 4, образуя слой жидкости, внутри которого создается разряжение.

В результате глинопорошок засасывается из приемной воронки 1, захватывается быстровращающимся слоем жидкости, интенсивно в нем перемешивается (крупные агрегаты перетираются о стенки под действием центробежных сил), полученная суспензия, вращаясь по спирали, поднимается вверх и переливается в наружный цилиндр.

Кроме устройств, предназначенных для приготовления БР, приемные емкости наземной циркуляционной системы буровой установки оснащаются еще и перемешивателями.

Основная их функция - обеспечение равномерного распределения компонентов БР во всем объеме наземной циркуляционной системы.

Перемешиватели, как и мешалки, делятся на механические и гидравлические.

Механические перемешиватели в общем виде состоят из электродвигателя, редуктора, вала и перемешивающего органа пропеллерного (ПМ) или турбинно-пропеллерного типа (ПЛ), который располагается ближе ко дну приемной емкости.

Действие гидравлических перемешивателей основано на использовании кинетической энергии струи БР, выходящего из насадки с высокой скоростью.

Различают управляемые и неуправляемые гидравлические перемешиватели.

Управляемые своей сути представляют пожарный ствол с рукояткой, поворотом которой можно направить струю БР в любую зону приемной емкости (4УПГ, ПГ).

Неуправляемые гидравлические перемешиватели работают по принципу сегнерова колеса, т.е. являются самовращающимися (ПГС).

Делись добром ;)