БЛОК ОБРАБОТКИ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ

Предлагаемое устройство относится к технике хранения и обработки на дневной поверхности промывочных жидкостей, применяемых при бурении нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано для дегазации и очистки промывочных жидкостей при бурении на депрессии.
Известно устройство аналогичного назначения, применяемое для дегазации и очистки промывочных жидкостей при бурении на депрессии (Drilling Fluids Processing Handbook, Gulf Professional Publishing, Copyright © 2005, Elsevier Inc., глава 19, с.521-535). Оно содержит газовый сепаратор, имеющий газоотводной трубопровод, несколько резервуаров, снабженных перемешивателями и откачивающим насосом, вибросито, загрузочный трубопровод вибросита, присоединенный к насосу. Во время работы этого устройства при бурении на депрессии газированная промывочная жидкость, загрязненная выбуренной породой, поступает в газовый сепаратор, где газ отделяется от жидкости, а жидкость сливается в один из резервуаров. В резервуаре жидкость перемешивается с целью выравнивания свойств и удаления остаточного газа и затем насосом подается на вибросито для очистки от выбуренной породы. Однако, во время бурения на депрессии (в условиях превышения пластового давления над забойным) течение промывочной жидкости в технологических устройствах сопровождается значительными выделениями в окружающее пространство легколетучих компонентов как самой промывочной жидкости, так и пластовых флюидов, и поэтому в зоне работы перемешивателей и вибросита содержание вредных веществ в воздухе превышает допустимые нормы, особенно в зимний период, когда блок размещен в утепленном укрытии. Это препятствует постоянному пребыванию персонала вблизи оборудования и визуальному контролю за работой вибросита, что приводит к ухудшению качества очистки жидкости от выбуренной породы на
вибросите и увеличению потерь промывочной жидкости, то есть к снижению эффективности бурения.
Известно также устройство аналогичного назначения (патент США №4474254 от 02.10.84 Etter R.W. Briggs J.M. Portable drilling mud system), принятое за прототип. Оно включает газовый сепаратор, оснащенный сливным и газоотводным трубопроводами, и резервуар, снабженный перемешивателями. Резервуар выполнен закрытым, так как имеет настил, обеспечивающий изоляцию внутреннего пространства резервуара от атмосферы. Кроме того, устройство содержит вибросито и загрузочный трубопровод вибросита, присоединенный к сливному трубопроводу газового сепаратора. Во время работы этого устройства при бурении на депрессии газированная промывочная жидкость, загрязненная выбуренной породой, поступает в газовый сепаратор, где газ отделяется от жидкости. Газ через газоотводной трубопровод отводится на рассеивание в атмосфере или на факельную установку, а жидкость по загрузочному трубопроводу поступает в вибросито на очистку от выбуренной породы, откуда самотеком сливается в резервуар. В конструкции прототипа частично устранен недостаток упомянутого выше аналога, так как резервуар выполнен закрытым, что снижает концентрацию вредных веществ в воздухе рабочей зоны блока. Однако, в зоне работы вибросита содержание легколетучих компонентов промывочной жидкости и пластовых флюидов остается высоким, особенно в зимний период, когда вибросито размещено в утепленном укрытии. Это препятствует постоянному пребыванию персонала вблизи оборудования и мешает постоянному наблюдению за работой вибросита, что может привести на вибросите к неконтролируемым прорывам промывочной жидкости вместе со шламом в отвал. Во избежание таких прорывов при отсутствии постоянного контроля за работой вибросита, приходится увеличивать размеры ячеек сетки вибросита и тем самым ухудшать степень очистки. Ухудшение степени очистки промывочной жидкости от выбуренной породы увеличивает риски аварий и осложнений и приводит к увеличению объема отходов бурения, то есть к снижению эффективности
бурения. Кроме того, пребывание жидкости в закрытом резервуаре препятствует удалению из нее остаточного газа, что ведет к нестабильности в работе буровых насосов, то есть также снижает эффективность бурения.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели - повышение эффективности бурения скважин на депрессии за счет повышения степени очистки и дегазации промывочной жидкости.
Предлагаемый блок обработки промывочной жидкости включает газовый сепаратор, оснащенный сливным и газоотводным трубопроводами, закрытый резервуар, снабженный перемешивателями и настилом, вибросито и загрузочный трубопровод вибросита, присоединенный к сливному трубопроводу газового сепаратора. Поставленная цель достигается тем, что, в отличие от прототипа, вибросито размещено в съемном закрытом модуле, оснащенном смотровыми площадками, окнами и люками, а на корпусе модуля и в настиле резервуара выполнены газоотводные патрубки, соединенные трубами с газоотводным трубопроводом, причем загрузочный трубопровод вибросита оснащен размещенным за пределами модуля трехходовым клапаном, один из выходов которого напрямую соединен дополнительным трубопроводом с резервуаром.
Такая совокупность признаков предлагаемого блока позволяет при бурении на депрессии исключить проникновение легколетучих компонентов промывочной жидкости и пластовых флюидов (например, паров нефти, остаточного газа) в воздух в местах постоянного пребывания обслуживающего персонала и обеспечить непрерывное наблюдение за работой вибросита через смотровые окна модуля. Постоянный контроль за работой вибросита позволяет устанавливать на вибросите сетки с минимальным размером ячеек, что существенно повышает степень очистки промывочной жидкости от выбуренной породы. Глубокая очистка промывочной жидкости от выбуренной породы снижает риски аварий и осложнений, минимизирует объемы отходов бурения, то есть повышает эффективность бурения скважин на депрессии.
Кроме того, газоотводные патрубки, выполненные на корпусе модуля и в настиле резервуара, позволяют не только выводить в газоотводной трубопровод остаточный газ, содержащийся в промывочной жидкости на выходе из газового сепаратора, но и создавать разрежение, что повышает степень очистки жидкости от остаточного газа по сравнению с открытым в атмосферу виброситом прототипа. Качественная дегазация способствует более стабильной работе буровых насосов и, следовательно, также повышению эффективности бурения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где схематично показан блок обработки промывочной жидкости.
Предлагаемый блок обработки промывочной жидкости (см. схему) состоит из газового сепаратора 1, оснащенного сливным трубопроводом 2 и газоотводным трубопроводом 3, закрытого резервуара 4 и вибросита 5. Резервуар 4 снабжен перемешивателем 6. К верхнему краю резервуара 4 герметично приварен настил 7. Вал перемешивателя 6 имеет уплотнение на входе в настил с целью обеспечения герметичности резервуара 4. Вибросито 5 размещено в мобильном закрытом модуле 8, оснащенном смотровыми площадками 9, окнами 10 и люком 11. К сливному трубопроводу 2 газового сепаратора присоединен загрузочный трубопровод 12 вибросита. Загрузочный трубопровод 12 оснащен трехходовым клапаном 13, один из выходов которого напрямую соединен дополнительным трубопроводом 14 с резервуаром 4 так, что жидкость при соответствующем положении трехходового клапана 13 по дополнительному трубопроводу 14 может самотеком поступать в резервуар 4 напрямую из газового сепаратора, минуя вибросито 5. Трехходовой клапан 13 расположен за пределами модуля 8. Для слива очищенной на вибросите 5 жидкости в резервуар 4 служит отводной трубопровод 15. Выкидные линии трубопроводов 14 и 15 могут быть объединены, как это показано на схеме. На корпусе модуля 8 и в настиле 7 резервуара выполнены газоотводные патрубки 16 и 17, соответственно, соединенные трубами с газоотводным трубопроводом 3. Трубопровод 3 соединен со стояком факельной установки (на
схеме не показан). Для сбора шлама, поступающего от вибросита, в модуле 8 предусмотрен накопительный бункер 18 с периодически открываемым дном. Под бункером 18 размещен шламовый контейнер 19, в который шлам может периодически выгружаться из бункера 18. Для промывки сеток вибросита 5 в модуль 8 введен трубопровод 20, управляемый снаружи модуля.
Предлагаемый блок работает следующим образом. При бурении на депрессии газированная промывочная жидкость, загрязненная выбуренной породой, поступает из скважины в газовый сепаратор 1. В газовом сепараторе 1 происходит отделение основной части газа от промывочной жидкости. Отделенный газ по газоотводному трубопроводу 3 поступает в стояк факельной установки на сжигание или рассеивание в атмосфере. Жидкость по трубопроводу 12 поступает в вибросито 5, где происходит отделение выбуренной породы от жидкости. Выбуренная порода в виде шлама самотеком поступает в накопительный бункер 18, который периодически разгружается в шламовый контейнер 19, а очищенная жидкость также самотеком сливается из вибросита 5 в резервуар 4 по трубопроводу 15. Поскольку жидкость на выходе из газового сепаратора содержит остаточный газ, то он самопроизвольно выделяется из жидкости на сетках вибросита и поступает под действием естественной тяги или вентилятора 21 в газоотводной трубопровод 3 через газоотводной патрубок 16. В резервуаре 4 жидкость под воздействием перемешивателя 6 окончательно освобождается от газа, который поступает в газоотводной трубопровод 3 через газоотводной патрубок 17. Далее очищенная и дегазированная жидкость поступает на буровой насос (на схеме не показан), который нагнетает ее в скважину. С помощью трехходового клапана 13 часть жидкости или вся жидкость может быть направлена мимо вибросита по трубопроводу 14. Это необходимо при регулировании работы вибросита. Наблюдение за работой вибросита обеспечено через смотровые окна 10 со смотровых площадок 9. Поскольку вибросито 5 размещено в закрытом модуле 8, а из модуля 8 и из пространства над свободной поверхностью жидкости в резервуаре 4 легколетучие компоненты промывочной жидкости и пластовых
флюидов непрерывно отводятся, то их проникновение в воздух в местах постоянного пребывания обслуживающего персонала исключено. Это позволяет персоналу, как и при обычном стандартном бурении, непрерывно находиться вблизи вибросита 5 и производить наблюдение за работой вибросита 5 через смотровые окна 10. Основные причины, по которым необходимо непрерывное наблюдение за работой вибросита - это возможность периодических прорывов промывочной жидкости в отвал (в накопительный бункер 18) вместе со шламом, или разрыв сеток. В случае периодического прорыва жидкости в отвал необходимо кратковременно снизить ее подачу на вход вибросита 5 с помощью частичного перепуска жидкости по трехходовому клапану 13 и промыть сетки с использованием трубопровода 20. Затем расход жидкости на входе в вибросито может быть восстановлен. Эти операции производятся без остановки вибросита и не требуют входа персонала внутрь модуля 8. Если прорывы жидкости в отвал повторяются часто, необходимо изменить угол наклона вибросита 5 специальными устройствами, входящими в состав вибросита (винты, домкраты и т.п.). Для этого требуется вход персонала внутрь модуля 8 через люк 11. В этом случае трехходовой клапан 13 полностью переключается на сброс жидкости из газового сепаратора 1 в резервуар 4 по трубопроводу 14. Затем люк 11 открывается, производится проветривание помещения модуля 8, после чего производится изменение угла наклона вибросита. Такова же последовательность операций при замене разорвавшихся сеток вибросита. Постоянный контроль за работой вибросита 5 позволяет устанавливать на вибросите сетки с минимальным размером ячеек, что существенно повышает степень очистки промывочной жидкости от выбуренной породы. Глубокая очистка промывочной жидкости от выбуренной породы снижает риски аварий и осложнений, минимизирует объемы отходов бурения, то есть повышает эффективность бурения скважин на депрессии. Поскольку изменение угла наклона вибросита 5 и замена сеток производится в течение непродолжительного времени (несколько минут), то количество неочищенной жидкости, поступившее в резервуар 4 по дополнительному
трубопроводу 14 незначительно и существенного влияния на процесс бурения не оказывает. Газоотводные патрубки 16 и 17, выполненные на корпусе модуля и в настиле резервуара, позволяют не только выводить в газоотводной трубопровод 3 остаточный газ, содержащийся в промывочной жидкости на выходе из газового сепаратора 1, но и создавать разрежение, что повышает степень очистки жидкости от остаточного газа по сравнению с открытым в атмосферу виброситом прототипа. Качественная дегазация способствует более стабильной работе буровых насосов и, следовательно, также повышению эффективности бурения.
Пример применения предлагаемого блока представлял собой комплект оборудования, в который входили серийные изделия: сепаратор СРБ-1 производства Хадыженского машиностроительного завода, вибросито СВ1Л производства Краснодарского завода «Нефтемаш», резервуар циркуляционной системы из комплекта буровой установки БУ-2500 ЭУК Волгоградского завода буровой техники. Резервуар заваривали сверху стальным настилом и оснащали герметично закрывающимися люками. На настил смонтировали перемешиватели ПБРТ-5,5, имеющие герметичный ввод вала в емкость. Вибросито размещали в стальном сварном герметичном модуле, выполненном из листа толщиной 5 мм. В стенках модуля выполнили смотровые окна с уплотнениями и герметично закрываемую дверь. Модуль с виброситом размещали на стальной эстакаде, выполненной из труб диаметром 159 мм. На крыше модуля установили вентилятор для откачки газа из модуля и резервуара через газоотводные патрубки, врезанные в крышу модуля и в настил и соединенные трубами с всасывающим патрубком вентилятора. Нагнетательный патрубок вентилятора соединили с газоотводным трубопроводом сепаратора, выведенным на стояк факельной установки со значительной естественной тягой. Работа блока при бурении скважины на депрессии в продуктивном пласте в зимних условиях показала повышение степени очистки по сравнению со стандартной циркуляционной системой на 30%, а газ отделялся
полностью. Это позволило пробурить скважину без наработки промывочной жидкости и без осложнении.
Из примера применения видно, что предлагаемый блок обработки промывочной жидкости может быть изготовлен с помощью известных технических средств и обеспечивает технический результат. Следовательно, он обладает промышленной применимостью.