Устройство для отбора и отмывки проб бурового шлама
DRILL CUTTINGS SAMPLING AND WASHING DEVICE

Изобретение относится к горной и геологоразведочной области.
Изобретение относится к устройству и способу отбора репрезентативных проб бурового шлама из системы циркуляции бурового раствора и является вспомогательным средствам при строительстве нефтегазовых скважин, содержащим в себе: трех- или двухточечную крепежную систему к вибрационному ситу (возможен вариант крепления над виброситами на основе независимой рамы из металлического профиля; пароводяную линию для подвода промывочной жидкости или пара (в морозное время года) необходимую для отмывки проб, опционально в водяную линию может быть подключена емкость с химическими реактивами для ускорения отмывки; отсекатель обвального шлама с возможностью установки на нем как улавливателя обвального шлама, так и контроллера объема шлама, поступающего на отмывку; непосредственно само приемное устройство со съемным пеналом для отбора отмытых шламовых проб.
В настоящее время увеличивается необходимость получения большего объема геологической информации с минимальными затратами. Детальное изучение шлама нефтегазовых скважин поможет восполнить имеющуюся нехватку геологической информации. Для месторождений со сложным строением эффективно использование массового изучения шлама эксплуатационных скважин для выбора правильной схемы разработки, а также для прогнозирования новых объектов. Отдельным направлением изучения шламового материала является обеспечение безаварийного бурения (по геологическим причинам) и геонавигация. Методики геонавигации по шламу являются эффективной и недорогой заменой существующих методов.
В патенте USA 2020/0018161 А1 описаны способ и установка для отбора шламовых проб с помощью вакуума, для получения характеристик разбуриваемых пород. Устройство имеет регулируемую всасывающую линию, которую используется для контроля влажности на поверхности частиц бурового шлама. Способ включает автоматизированный отбор проб и обработку образцов с высокой производительностью (например, промывку или/и контролируемую сушку) с целью повышения точности измерений.
Из патента USA 10927671, 2021, известен роботизированный буровой регистратор, имеющий устройство для отбора проб в режиме онлайн из системы циркуляции бурового раствора, при этом отобранная проба включает в себя буровой раствор и выбуренный шлам. Жидкостный сепаратор удаляет буровой раствор из пробы и выгружает шлам для дальнейшего элементного анализа методом вторичной рентгеновской флуоресценции в режиме реального времени.
Несмотря на большой комплекс геологической информации, которая может быть получена при применении вышеперечисленных зарубежных установок для отбора шламовых проб, их главным недостатком является техническая сложность и массогабаритные размеры, что усложняет перевозку и установку данных устройств, а также удорожает стоимость применения данного оборудования и требует наличия на буровой квалифицированного инженера для возможного ремонта.
Из авторского свидетельства SU 1366906 А1, 1988, известна установка аналогичного назначения, включающая закрепленный на валу контейнер с приемными емкостями. Контейнер снабжен напорно на его ребрах кронштейнами с гнездами, а приемные емкости, выполнены из ситоткани, с возможностью изменения размера приемного отверстия.
В авторском свидетельстве SU 1809030 А1, 1993 описан способ отбора проб бурового шлама, включающий отделение шлама от бурового раствора, поступающего со скважины путем отстаивания, и промывку пробы водой; отстаивание осуществляется поинтервально, а после него происходит дополнительное отделение шлама с одновременной промывкой пробы путем декантации.
Метод отбора проб по авторскому свидетельству SU №1809030 А1 хоть и обеспечивает необходимую точность и чистоту отбираемых проб является довольно время затратным, что является значительной помехой в проведении оперативных аналитических исследований.
Задача изобретения: непрерывный полуавтоматический отбор и отмывка проб бурового шлама нефтегазовых скважин, для его дальнейшего детального изучения.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание установки для отбора и отмывки бурового шлама нефтегазовых скважин, позволяющий в значительной мере автоматизировать процесс отбора, сведя до минимума человеческий фактор.
Технический результат достигает тем, что устройство для отбора и отмывки проб бурового шлама содержит крепежную систему, состоящую из двух узлов - условно гибкого для крепления к раме шламовых вибросит и жесткого, представленного прижимным устройством для крепления у сбросовой части вибросит, пароводяную линию для подвода промывочной жидкости, разделенную на две ветви - первую, подведенную к верхней части для крепления к раме шламовых вибросит и жесткого, представленного прижимным устройством для крепления у сбросовой части вибросит, пароводяную линию для подвода промывочной жидкости, разделенную на две ветви - первую, подведенную к верхней части отсекателя обвального шлама, предназначенную для грубой отмывки пробы от бурового раствора и вторую, подведенную в приемное устройство - для тонкой доотмывки; отсекателя обвального шлама, представленного наклонно установленным листовым перфорированным ситом; затвор шандорного типа, установленный в верхней части отсекателя для регулировки объема шлама, поступающего на отмывку, приемного устройства состоящего из короба с перфорированным днищем, при этом в нижней части короба установлен съемный пенал с дном, выполненным из ситоткани.
Установка может содержать емкость, подсоединенную во вторую ветку пароводяной линии, с реактивами для снижения вязкости бурового раствора, что позволяет облегчить дальнейшую отмывку шлама.
Установка может содержать приемный короб, установленный в нижней части отсекателя, для улавливания обвального шлама.
На Фиг. 1 представлен вид устройства спереди.
На Фиг. 2 представлен вид устройства сбоку.
Устройство для отбора и отмывки проб шлама состоит из крепежной системы, состоящей из двух узлов - условно гибкого 1 и жесткого 2, отсекателя 3, контроллера объема 4 и улавливателя 5 обвального шлама, приемной емкости 6 со съемным пеналом 7 и пароводяной линии 8, разведенной на две ветки - одна проведена 9 к отсекателю, вторая 10 к приемному устройству, ко второй ветке пароводяной линии присоединена емкость 11 с химикатами; на каждой ветке установлен шаровый кран 12, 13 предназначенный для регулировки объема промывочной жидкости. Регулировка объема расхода химикатов происходит с помощью дросселя 14.
Крепление устройства 1 состоит из двух узлов - условно гибкого 1 и жесткого 2. Условно гибкий узел конструктивно представлен съемным гибким (по типу цепной подвески) или жестким крепление к раме шламовых вибросит или на внешней независимой подвеске. Жесткий узел представляет собой прижимное устройство для крепления у сбросовой части шламовых вибросит.
Отсекатель обвального шлама 3 представлен наклонно установленным листовым перфорированным ситом с диаметром ячейки 10 мм, изготовленным из нержавеющего и коррозионностойкого стального листа с гладкой поверхностью, устойчивого к образованию царапин, трещин и вмятин. Подобные сита легко очищаются, и на них налипает меньше глины и грязи, они применяются в условиях повышенной абразивности материалов, подлежащих просеиванию.
Контроллер объема 4 шлама, поступающего на промывку, представленный затвором шандорного типа, который необходим для получения репрезентативной пробы со всего интервала отбора при различных параметрах бурения - при проводке ствола сплошным забоем затвор может быть полуоткрыт, для отбора и отмывки лишь части выходящего шлама, исключая возможность переполнения приемного короба, а, следовательно, получение не репрезентативной пробы шлама; при бурении скважины с отбором керна затвор напротив открыт полностью, т.к. объем шлама, выходящего на поверхность, мал. Контроллер объема устанавливается в верхней части отсекателя обвального шлама и регулируется вручную.
В нижней части отсекателя может быть установлен приемный короб 5, для улавливания и дальнейшей глубинной привязки обвального шлама, в случае его повышенного выхода.
Приемная емкость 6 представляет собой прямоугольный короб с перфорированным дном, предназначенным для удаления остатков бурового раствора, в нижней части короба устанавливается съемный пенал 7 с дном, выполненным из ситоткани с размером ячеи 0.1 мм, в котором скапливается отмытый шлам.
Пароводяная линия 8 представляет собой систему металлических труб, патрубков и шаровых кранов, предназначенных для подведения и регулировки объема промывочной жидкости (воды или пара в холодное время года) с целью отмывки шламовой пробы от бурового раствора. Конструкционно пароводяная линия состоит из двух ветвей - первая 9 подведена как к верхней части отсекателя обвального шлама, где она заканчивается шаровым краном 12 с уплощенным мундштуком, необходимым для получения плоской водяной струи необходимой для равномерного покрытия всей поверхности отсекателя - для первичной и грубой отмывки шламовой пробы, вторая 10 подведена к приемной емкости, где также заканчивается шаровым краном 13 - для тонкой доотмывки. В случае бурения скважины на полимер-глинистом растворе с увеличенной вязкостью во вторую линию может быть подсоединена емкость 11 с водными растворами реактивов на основе фосфатов натрия, предназначенных снизить вязкость бурового раствора и облегчить его дальнейшую отмывку. Фосфаты натрия являются высокоэффективными анионными диспергаторами, для значительного снижения вязкости достаточно очень небольшого количества этих веществ. Регулировка объема расхода химикатов происходит с помощью дросселя 14.
Данное устройство с помощью крепежной системы, состоящей из двух узлов - гибкого 1, состоящего из цепной подвески, крепящейся с одной стороны к раме вибросит, а с другой к верхней части описываемого устройства; и жесткого 2, представленного прижимом в нижней части устройства для крепления у сбросовой части шламовых вибросит. Буровой шлам из тока бурового раствора поступает на вибросита, проходя на нем первичную очистку и одновременно перемещаясь к краю сит, где он улавливается устройством; поступающий на отмывку вместе с выбуренной породой обвальный шлам, удаляется из пробы посредством наклонно установленного отсекателя 3, представленного стальным перфорированным листом. Для получения репрезентативной пробы в независимости от режима бурения применяется контроллер объема 4, установленный в верхней части устройства, представленный затвором шандорного типа. Частично отмытый шлам, прошедший через отсекатель 3 попадает в приемную емкость 6 с перфорированным дном, в нижней части которой установлен съемный пенал 7 с дном, выполненным из ситоткани, в котором скапливается отмытый шлам.
Подвод промывочной жидкости осуществляется через пароводяную линию 8, которая состоит из двух ветвей - первая 9 подведена к верхней части отсекателя, вторая 10 подведена в приемную емкость, расход промывочной жидкости регулируется шаровыми кранами 12, 13 - для первой и второй ветви соответственно.
Указанный отсекатель 3 можно снабдить приемным коробом 5 для улавливания обвального шлама.
Для ускорения процесса доотмывки шламовой пробы в приемной емкости 6 во вторую ветку пароводяной линии 10 может быть подсоединена емкость 11 с реактивами, облегчающими отмывку. Объема расхода химикатов регулируется дросселем 14.
Настоящее изобретение позволяет создать установку для отбора и отмывки бурового шлама нефтегазовых скважин, позволяющий в значительной мере автоматизировать процесс отбора, сведя до минимума человеческий фактор.