СПОСОБ ОЧИСТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА
METHOD CLEANING DRILLING MUD

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам очистки от шлама буровых растворов при бурении нефтегазоразведочных, промысловых и других скважин.
Известен способ очистки бурового раствора и установка для его осуществления (патент на изобретение №2258795, опубл. 20.08.2005 г.), включающий очистку на первой ступени на вибросите с последующей очисткой на второй ступени - гидроциклонном пескоотделителе и илоотделителе - на третьей ступени, далее очистку на центрифуге, подачу очищенного бурового раствора в емкости-накопители на бурение, циркуляцию бурового раствора по технологическим емкостям через скважину, при этом осуществляют круговую циркуляцию бурового раствора через скважину параллельно с циркуляцией по технологическим емкостям путем подачи очищенного бурового раствора в технологические емкости приема первой, второй, третьей ступеней очистки на разбавление с входящим буровым раствором в количестве, необходимом для выравнивания плотности входящего на очистку бурового раствора, а после очистки в гидроциклонном пескоотделителе и илоотделителе буровой раствор подвергают дополнительной очистке на четвертой ступени в гидроциклонном илоотделителе, установленном последовательно.
Известен способ очистки бурового раствора (заявка на изобретение №94039952, опубл. 27.04.1997 г.) путем его подачи на вход центрифуги и получения на выходе твердой фазы и фугата, в способе в поток бурового раствора первоначально закачивают порцию жидкости, вязкость которой меньше вязкости бурового раствора, например воды, после чего в процессе очистки с выхода центрифуги на ее вход подается фугат с производительностью, эквивалентной производительности закачки первоначальной порции жидкости.
Также известен способ очистки бурового раствора (патент на изобретение №2009307, опубл. 15.03.1994 г.), взятый за прототип, включающий очистку на вибросите в гидроциклонах и песко- и илоотделителе с соответствующими желобами, в котором с целью повышения качества очистки раствора от выбуренного шлама заданная плотность раствора непрерывно поддерживается путем последовательной очистки всего объема раствора, поступающего из скважины на вибросите и пескоотделителе, и части объема раствора путем тонкой очистки в илоотделителе, после чего осуществляют перемешивание обоих объемов различной плотности в циркуляционной системе и регулирование подачи слива пескоотделителя на очистку в илоотделитель посредством байпаса в зависимости от величины измеренной усредненной плотности в зависимости от величины измеренной усредненной очищенного раствора, с целью обеспечения сбалансированной производительности шламовых насосов циркуляционной системы очищенный в песко- и илоотделителе раствор разгружается в собственный желоб каждой гидроциклоной установки, при этом часть очищенного раствора самотеком возвращается на повторную замкнутую циркуляцию в исходную емкость насоса по наклонному желобу.
Недостатком почти всех марок вибросита как основного механизма очистки бурового раствора является закупорка ячеек ситового полотна верхнего яруса глинистыми частицами выбуренной породы, что приводит к большим потерям бурового раствора и невозможности прохождения полного объема раствора для более тонкой очистки на нижнем ярусе сеток, а также сложность по уходу и замене мелкоячеистых сеток.
Общими недостатками известных способов являются: сложность и дороговизна механизмов конструкции и недостаточно качественная очистка бурового раствора, так как все основано на работе насосов, всасывающих раствор с поверхности, а не снизу, поэтому выбуренный грунт (шлам), оседающий на дно, так и остается там в процессе бурения, а также большие энерго- и водо затраты, что ведет к дороговизне известных способов.
В связи с возрастающими требованиями к качеству бурения скважин растут и требования к буровым растворам, к степени их очистки, известные же способы очистки не в состоянии обеспечить качественную очистку буровых растворов, что ведет к изнашиванию многих узлов бурового оборудования и потерям буровых растворов.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение вышеперечисленных недостатков, обеспечение условий для безамбарного способа бурения, позволяющих с минимальными затратами эффективно производить очистку буровых растворов от шлама, уменьшение вредного воздействия на окружающую среду.
Технический результат от использования предлагаемого способа заключается в простоте, доступности, эффективности предлагаемого способа очистки бурового раствора, в применении недорогого оборудования и уменьшении экологического ущерба окружающей среде.
Для достижения технического результата в известном способе очистки бурового раствора, включающем очистку на вибросите, в гидроциклонных пескоилоотделителях, желобах, мерниках, согласно изобретению для более качественной очистки бурового раствора осуществляют подготовительные операции мерников и желобов к очистке посредством наложения сеток на дно мерников и желобов, производят последовательную очистку бурового раствора, поступающего через вибросито в приемные мерники, далее желоба-ловушки, оснащенные сетками, и в последующем поступление в мерники запасного раствора с расположением сеток по краям, закрепление стропами краев сеток за края мерников, желобов, подъем которых производят за прикрепленные к ним стропы с помощью подъемного устройства, при этом выемку сеток со шламом из приемного мерника производят по направляющим,, которые прокладывают в приемном мернике до начала бурения, в качестве которых используют трубы, а сетки применяют от однослойных до трехслойных.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Размещение сеток на дно мерников и желобов способствует эффективному сбору выбуренного грунта, что повышает качество очистки бурового раствора с минимальными материальными затратами, а очищенный буровой раствор без потерь возвращается на повторную замкнутую циркуляцию в исходную емкость насоса по желобу.
На чертеже показана технологическая схема реализации способа очистки бурового раствора и установки для его осуществления.
В предлагаемом способе дополнительно осуществляют подготовку мерников и желобов к очистке бурового раствора путем укладки сеток в мерники, желоба и перемешиватели. Для укладки в желоба и ловушки сетки заранее вырезают по форме. Сетки в емкостях располагаются с учетом ламинарности потока бурового раствора, более замедляемого стенками емкостей, и при замедлении либо изменении направления потока выбуренный грунт выпадает в осадок.
Для выемки сеток с накопившимся выбуренным грунтом (шламом) сетки крепят стропами к краям мерников и желобов, а в приемных мерниках дополнительно прокладывают направляющие. В качестве направляющих служит труба, диаметр которой от 35 до 50 мм. Подъем сеток с выбуренным грунтом (шламом) осуществляют любым грузоподъемным механизмом.
Для укрепления более нагруженных сеток к ним снизу фиксируются стропы, во избежание сильного провисания и уменьшения неравномерности загрузки по углам - дополнительные стропы.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом
3
Буровой раствор нагнетается в скважину буровым насосом. В процессе бурения раствор, загрязненный выбуренным грунтом, от устья скважины поступает через вибросито 1 в приемные мерники 2 цеха сепарации и газоочистки, где грунт под собственным весом оседает на сетки 3, расположенные внахлест на дне приемного мерника 2, откуда шламовым насосом подается в гидроциклонный пескоилоотделитель, где под воздействием центробежной силы происходит процесс разделения и осаждения твердых частиц из жидкости вниз по направлению к выпускному отверстию. Далее буровой раствор по желобам-ловушкам 4, также оснащенными сетками 3, поступает в мерники 5 запасного раствора с перемешивателями 6, где сетки 3 расположены только по краям, куда грунт разгоняется центробежной силой w=1,5-2,5g, оседает и скапливается в сетках одновременно с процессом бурения, независимо от работы очищающей техники. Процесс очистки бурового раствора производят при t = от 10-65°С, что позволяет осушить (обезводить) выбуренный грунт (шлам), нагрузка насоса - 12-16 л/сек, ρ=1,07-1,5 г/см при обычном режиме бурения. Плотность бурового раствора поддерживается путем последовательной очистки всего объема раствора.
Подъем сеток производится во время спускоподъемных операций за заранее прикрепленные к краям сеток стропы с помощью подъемного устройства 7, грузоподъемность которого не менее 500 кг. Т.к. вес одной сетки со шламом достигает 150-450 кг. Выемку сеток с грунтом (полученным шламом) из приемного мерника производят по заранее установленным направляющим 8, в качестве которых служат любые имеющиеся в наличии трубы диаметром 35-50 мм, которые укладывают до начала бурения на высоте 15-20 см от верхней части приемного мерника.
Периодичность подъема сеток составляет: в цехе сепарации и газоочистки (ЦСГО) от 2-3 дней до недели, в емкостях запасного раствора - 1 раз в 10-15 дней, в желобах-ловушках - через 3-5 дней.
Далее уже осушенный шлам выгружается в машину для вывоза и захоронения либо используется как добавка к стройматериалам.
Очищенный буровой раствор возвращается на повторную замкнутую циркуляцию в исходную емкость насоса по желобу.
Использование заявляемого способа позволяет с максимальным качеством и наименьшими затратами, используя существующее оборудование, производить очистку бурового раствора и значительно улучшить показатели состояния окружающей среды.
Реализация данного способа при бурении скважин позволяет повысить качество очистки бурового раствора, способствует эффективности процесса бурения скважины, что значительно повышает долговечность многих узлов бурового оборудования, а также снижает себестоимость буровых работ, в дальнейшем и утилизации шлама, что позволяет значительно улучшить экологическую ситуацию при бурении скважин.
В известных же способах очистки бурового раствора шлам не удаляется в процессе бурения из скважины, что способствует загрязнению бурового раствора, растворы не очищаются в необходимой для бурения степени, допускаются непроизводительные потери буровых растворов.