УСТРОЙСТВО ПАССИВНО-АКТИВНОЙ ОЧИСТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА
DEVICE FOR PASSIVE-ACTIVE CLEANING OF DRILLING FLUID

Изобретение относится к буровому оборудованию и предназначено для удаления шлама, песка из бурового раствора.
Известна установка по патенту РФ №2325503 от 23.06.2006, которая содержит загрузочный бункер, промывочный барабан и сушильный барабан. Промывочный барабан расположен горизонтально и выполнен в виде полого цилиндрического корпуса, снабженного насадкой в виде усеченного конуса. Внутри корпуса расположен полый вал с лопастями, соединенный с источником воды и выполненный с возможностью его вращения от приводного двигателя. Каждая лопасть установлена под углом к валу и имеет сквозной канал, направленный от оси вала к стенке цилиндрического корпуса. Перед каждой лопастью на валу установлены водяные форсунки под углом к оси вала. Внутри корпуса выполнены продольные каналы, каждый из которых посредством отверстий, выполненных на стыке цилиндрического корпуса и насадки, соединен с источником подачи через него потока воды для промывки. Сушильный барабан снабжен рыхлителем, установленным с возможностью обеспечения кругового и возвратно-поступательного движения, и пароотводом.
Недостатком установки является сложность конструкции и недостаточная надежность вследствие наличия большого количества сложных конструктивных элементов - лопатки с водяными форсунками, сушильный барабан с пароотводом.
Известен также способ очистки бурового раствора и установка для его осуществления по патенту РФ №2258795 от 26.08.2003. Установка для очистки буровых растворов содержит желоб, связывающий устье скважины с виброситами, установленными последовательно, систему гидроциклонов, включающую гидроциклонные пескоотделитель и илоотделитель, центрифугу с технологическими емкостями приема бурового раствора, шламовые насосы, установленные последовательно по ступеням очистки, технологические емкости-накопители бурового раствора, соединенные в циркуляционную систему движения бурового раствора через скважину. Циркуляционная система выполнена с возможностью обеспечения круговой циркуляции бурового раствора вне скважины параллельно с циркуляцией через скважину, с помощью шламового насоса и системы раствороводов, подающих очищенный буровой раствор из технологических емкостей-накопителей в технологические емкости приема первой, второй, третьей ступеней очистки на разбавление с входящим на очистку из скважины буровым раствором. Система гидроциклонов снабжена дополнительным гидроциклонным илоотделителем, установленным последовательно (четвертая ступень очистки) и настроенным на удаление более мелкой фазы выделения шламовых частиц.
Недостатком известной установки является сложность конструкции, громоздкость и большие габариты.
Известна конструкция устройства для очистки жидкости от механических примесей, патент РФ №2248835, от 12.09.2003, которая содержит вертикальный корпус с крышкой и днищем. По оси корпуса установлен узел активации жидкости в виде крыльчатки, связанной с приводом вращения. Устройство имеет узел принудительного вывода очищенной жидкости в виде тангенциальных заборников жидкости. Патрубки ввода и вывода жидкости выполнены, соответственно, в крышке и верхней части корпуса и отделены друг от друга разделителем потоков и дополнительной крыльчаткой.
Недостатком известного устройства является недостаточная надежность, так как буровой раствор имеет большое количество крупных взвесей, нестабильность выноса шлама, песчаных и илистых частиц из скважины при бурении, постоянно меняющийся режим бурения. Постоянно меняющийся состав и объем шламовых включений в единице объема бурового раствора, поступающего на узел активации в виде крыльчатки, приводит к большим нагрузкам и быстрому его износу.
Задача изобретения заключается в повышении надежности конструкции, повышении качества очистки бурового раствора и упрощении конструкции.
Технический результат достигается за счет создания возможности управления процессом очистки, а также благодаря использованию гравитационных пассивных возможностей очистки с системой автоматического удаления шлама, выделению из бурового раствора как твердых, так и газообразных примесей, удалению частиц разного размера (от 30 мм до 20 мкм). Управление процессом осуществляется путем контроля скорости вращения активатора, находящегося в фильтре. В предлагаемой конструкции происходит двухступенчатая очистка и исключается дополнительное перемалывание выбуренной породы, что уменьшает воздействие на реологические свойства бурового раствора.
Поставленная задача достигается тем, что устройство пассивно-активной очистки бурового раствора содержит корпус с входным и выходными трубопроводами и фильтр, имеющий узел активации жидкости в виде крыльчатки, связанной с приводом вращения. В корпусе дополнительно расположена емкость, на дне которой установлен транспортер вывода шлама. Транспортер вывода шлама выполнен шнековым. В трубопроводах установлены успокоители потока.
На чертеже изображен общий вид устройства пассивно-активной очистки бурового раствора.
Устройство состоит из корпуса 1, в котором установлена технологическая емкость 2 с трубопроводом 3 ввода бурового раствора и трубопроводом 4 вывода бурового раствора на корректировку параметров, на которых установлены краны 5 переключения режимов параметров. К технологической емкости 2 подсоединен трубопровод 6 слива чистого раствора. В корпусе 1 расположен активный фильтр 7, выполненный полнопоточным центробежным, транспортер 8 перегрузки шлама и шнековый транспортер 9 вывода шлама. В трубопроводе 3 ввода бурового раствора и в трубопроводе 4 вывода бурового раствора установлены успокоители 10 потока, которые рассеивают потоки жидкости, движущейся по трубопроводам на несколько частей с примерно одинаковыми сечениями, таким образом, они способствуют более быстрому гашению поперечных циркуляционных течений, образующихся в результате вращения потока относительно продольной оси, особенно после прохождения поворотных частей, а также выравниванию продольной скорости и гашению энергии турбулентных возмущений. Отстоявшийся буровой раствор выводится из технологической емкости через плоский патрубок 11.
Устройство пассивно-активной очистки бурового раствора работает следующим образом.
Рассмотрим первую ступень - пассивную очистку.
Буровой раствор с устья скважины поступает по трубопроводу 3 ввода в корпус 1, в котором установлена технологическая емкость 2, где происходит оседание твердых частиц на дно технологической емкости 2. Поток бурового раствора снижает скорость благодаря успокоителю 10, который рассеивает поток жидкости. Таким образом, снижается скорость потока и начинается процесс гравитационной осадки механических включений, имеющих удельный вес, больший удельного веса жидкости. Шлам или осадок твердых включений выводится наружу с помощью транспортера 8 перегрузки шлама и шнекового транспортера 9 вывода шлама. Отстоявшийся буровой раствор из технологической емкости 2 поступает через плоский патрубок 11 и трубопровод 4 в фильтр 7 центробежный для дальнейшей очистки.
Далее следует вторая ступень - процесс активной очистки бурового раствора.
Фильтр 7 является активной составляющей устройства пассивно-активной очистки бурового раствора, так как он является центробежным и в нем все механические примеси за счет центробежных сил постоянно отбрасываются к стенке, а в центре образуется столб очищенной жидкости, которая по трубопроводу 6 интенсивно выводится за пределы корпуса 1. Фильтр 7 конструктивно может быть выполнен, например, аналогично устройству очистки от механических примесей по патенту РФ №2248835.
Устройство пассивно-активной очистки бурового раствора имеет следующие преимущества:
- низкая энергоемкость процессов, следовательно, это небольшие затраты электроэнергии;
- возможность автоматического контроля процесса очистки;
- простота обслуживания, вследствие этого - снижение трудоемкости процесса обслуживания;
- возможность работы при отсутствии либо низком давлении в элементах системы;
- высокая степень ремонтопригодности;
- проектная наработка на отказ более 3000 часов;
- высокая степень технической безопасности, так как отсутствует давление в системе и нет открытых движущихся частей механизмов;
- малый вес и габариты, что позволяет осуществлять транспортировку устройства рядовыми контейнеровозами по общим магистралям и даже доставку на вертолетах.