СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ БУРОВОГО РАСТВОРА Российский патент 2017 года по МПК B01D19/00 E21B21/06 C02F1/20 C02F1/36 

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для дегазации буровых растворов при проводе нефтяных и газовых скважин [В01D 19/00, B01J 19/10].

В процессе бурения скважин возможны насыщение бурового раствора пластовым газом, воздухом, а также его вспенивание. В результате этого ухудшаются технологические свойства раствора: уменьшается плотность, увеличиваются статическое напряжение сдвига и вязкость. Поэтому ухудшаются условия работы оборудования циркуляционной системы, буровых насосов, усиливается опасность возникновения различных видов осложнений. Для предупреждения осложнений, связанных с газированием бурового раствора, применяют дегазацию бурового раствора - технологическую операцию очистки бурового раствора от газообразных агентов.

Из уровня техники известен способ дегазации бурового раствора, использованный в ДЕГАЗАТОРЕ [патент РФ на изобретение №2271434], заключающийся в том, что буровой раствор подают в резервуар, одновременно с раствором в резервуар подают подогреваемый сжатый воздух в виде совокупности закрученных в одном направлении струй, которые, в свою очередь, приводят во вращательное движение раствор, в результате возникновения центробежных сил поверхность раствора принимает форму вогнутого мениска, причем жидкая фаза и механические примеси концентрируются у стенок резервуара, способствуя выходу из раствора растворенных газов, а дополнительное барботирование раствора нагретым воздухом увеличивает выход растворенных газов.

Недостатком известного способа дегазации раствора является низкая степень дегазации бурового раствора.

Также известен СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТИ ОТ СЕРОВОДОРОДА [патент РФ на изобретение №2417247], включающий ступенчатую сепарацию, нейтрализацию остаточных количеств сероводорода введением в нефть реагента-нейтрализатора с последующим их смешением с помощью смесителя и выдержку полученной жидкости в емкостях, отличающийся тем, что осуществляют подогрев дегазированной нефти после первой ступени сепарации, вводят в дегазированную нефть реагент-нейтрализатор после второй ступени сепарации, осуществляют ввод воды в нефть перед смешением ее с реагентом-нейтрализатором сероводорода в смесителе при обводненности дегазированной нефти от более чем 0 до менее 15%, ведут контроль за выпадением осадка с помощью фильтров, установленных после смесителя, а выдержку полученной смеси в емкостях осуществляют в динамических условиях.

Недостатком аналога является сложность технологического процесса дегазации нефти. Наиболее близким способом дегазации жидкости по своей сущности является СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ ВОДЫ ПУТЕМ ПРОПУСКАНИЯ ВОДЫ В РЕАКТОРЕ ЧЕРЕЗ КАВИТАЦИОННУЮ ЗОНУ [патент РФ на изобретение №2278718], характеризующийся тем, что в открытый сверху реактор подают под давлением, равным атмосферному, поток воды, который под действием силы тяжести поступает в кавитационную зону, созданную с помощью ультразвуковых колебаний, мощность которых обеспечивает создание в ней акустического затвора для кавитационных пузырьков, при прохождении потока воды через ультразвуковое поле появляются кавитационные пузырьки, на которые оказывает постоянное давление ультразвуковая волна от реактора и поднимает их вверх, где они выделяются в атмосферу.

Недостатком прототипа является низкая степень дегазации при применении указанного способа к дегазации бурового раствора, обусловленная тем, что буровой раствор характеризуется более высокой вязкостью по сравнению с водой, а соответственно сниженной скоростью естественного испарения газа под действием сил гравитации.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и степени дегазации бурового раствора.

Технический результат достигается за счет того, что способ дегазации бурового раствора, характеризующийся тем, что насыщенную газом жидкость подают в резервуар с установленным в нем магнитострикционным преобразователем, воздействуют на нее акустическим волнами ультразвуковой частоты, после чего дегазированную жидкость подают в систему, отличающийся тем, что буровой раствор подают снизу вверх по установленному в закрытом резервуаре манифольду, раствор через симметричные отверстия, выполненные в вертикальной части манифольда, попадает на направляющие диски, смонтированные на манифольде, с направляющих дисков раствор распределяется тонким слоем по поверхности непрерывно вибрирующих ультразвуковой частотой тарельчатых пластин, смонтированных на волноводах магнитострикционных преобразователей, смонтированных в резервуар с его верхнего торца, под действием акустических колебаний ультразвукового диапазона и гравитационных сил зародышевые стабильные пузырьки газа, а также пузырьки газа на поверхности взвешенных в жидкости микрочастиц увеличивают свои размеры за счет вбирания в себя растворенных газов из жидкости, поднимаются к поверхности жидкости, выделяются из нее и концентрируются в верхней части резервуара, откуда их откачивают через газовый патрубок, соединенный с вакуумным насосом, а дегазированный раствор подают в систему через отводящий патрубок в нижней части резервуара.

В частности, дегазированный раствор подают в систему самотеком.

Изобретение поясняется чертежом.

На чертеже представлен общий вид устройства дегазации бурового раствора, где 1 - резервуар, 2 - манифольд, 3 - направляющие диски, 4 - магнитострикционные преобразователи, 5 - волновод, 6 - тарельчатые пластины, 7 - газовый патрубок, 8 - отводящий патрубок, 9 - уплотнительные резинки, 10 - вакуумный насос.

Осуществление изобретения

Устройство дегазации бурового раствора (см. фиг.), реализующее вышеописанный способ дегазации, содержит закрытый резервуар 1, внутри которого установлен манифольд 2 для подачи раствора. В боковых стенках вертикальной части манифольда 2 выполнены симметричные отверстия 3, между отверстиями 3 на манифольде 2 смонтированы направляющие диски 3. В верхнем торце резервуара 1 выполнена как минимум пара отверстий, через которые внутри резервуара 1 установлены магнитострикционные преобразователи 4 с объемными волноводами 5. Магнитострикционные преобразователи 4 соединены с ультразвуковым генератором (не показан), при этом отверстия в резервуаре 1 для монтажа магнитострикционных преобразователей 4 снабжены резиновыми прокладками 9, предотвращающими утечку газа или жидкости из резервуара 1. На волноводах 5 магнитострикционных преобразователей 4 смонтированы тарельчатые пластины 6 так, что каждые из пластин 6 магнитострикционных преобразователей 4 расположены под каждым из направляющих дисков 3 манифольда 2. В верхнем торце резервуара 1 смонтирован газовый патрубок 7, к которому присоединены вакуумный насос 10 для отвода газа. В нижней части резервуара 1 выполнен отводящий патрубок 8 для подачи дегазированной жидкости в систему.

Способ дегазации бурового раствора реализуется следующим образом.

Первоначально буровой раствор под давлением подают в манифольд 2 установленный в закрытом резервуаре 1. После этого включают вакуумный насос 8 и подают напряжение с ультразвукового генератора на магнитострикционные преобразователи 4. Газированный буровой раствор поступает по манифольду 2, вытекает через отверстия в вертикальной части манифольда 2 на направляющие диски 3 и попадает на непрерывно вибрирующие с ультразвуковой частотой тарельчатые пластины 6, смонтированные на волноводах 5 магнитострикционных преобразователей 4. Под действием акустических колебаний ультразвукового диапазона и гравитационных сил зародышевые стабильные пузырьки газа, а также пузырьки газа на поверхности взвешенных в жидкости микрочастиц начинают увеличивать свои размеры за счет вбирания в себя растворенных газов из жидкости, поднимаются к поверхности жидкости, выделяются из нее и концентрируются в верхней части резервуара 1, откуда через газовый патрубок 7 откачиваются вакуумным насосом 10. Дегазированная жидкость под действием силы тяжести подается в систему. Технический результат - повышение эффективности и степени дегазации бурового раствора достигается за счет того, что дегазация бурового раствора осуществляется в его тонком слое, распределенном по поверхности тарельчатых пластин 6, смонтированных на волноводах 5 магнитострикционных преобразователей 4, которые обеспечивают движение тарельчатых пластин 6 с ультразвуковой частотой.

Применение описанного способа дегазации бурового раствора позволяет также повысить взрывозащищенность благодаря тому, что резервуар 1 выполнен закрытым, а выделенный из раствора газ отводится через газовый патрубок 7, что предотвращает соприкосновение взрывоопасного газа с электрическими элементами, обеспечивающими работу магнитострикционных преобразователей 4.

Изобретение может быть использовано в области нефтяной и газовой промышленности для дегазации буровых растворов, насыщенных пластовым газом и воздухом. Для осуществления способа буровой раствор подают снизу вверх по установленному в закрытом резервуаре (1) манифольду (2). Через симметричные отверстия в верхней части манифольда раствор попадает на направляющие диски (3), смонтированные на манифольде (2). С дисков (3) раствор распределяется тонким слоем по поверхности непрерывно вибрирующих с ультразвуковой частотой тарельчатых пластин (6), смонтированных на волноводах (5) магнитострикционных преобразователей (4), установленных в верхней части резервуара (1). Образующиеся пузырьки газа увеличиваются в размере и, поднимаясь к поверхности жидкости, выделяются из неё и концентрируются в верхней части резервуара (1), откуда их выкачивают через газовый патрубок (7) вакуумным насосом (10). Дегазированный раствор отводят через патрубок (8) в нижней части резервуара (1). Способ обеспечивает повышение эффективности и степени дегазации бурового раствора, а также позволяет повысить взрывозащищенность технологии дегазации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ дегазации бурового раствора, характеризующийся тем, что насыщенную газом жидкость подают в резервуар с установленным в нем магнитострикционным преобразователем, воздействуют на нее акустическими волнами ультразвуковой частоты, после чего дегазированную жидкость подают в систему, отличающийся тем, что буровой раствор подают снизу вверх по установленному в закрытом резервуаре манифольду, раствор через симметричные отверстия, выполненные в вертикальной части манифольда, попадает на направляющие диски, смонтированные на манифольде, с направляющих дисков раствор распределяется тонким слоем по поверхности непрерывно вибрирующих с ультразвуковой частотой тарельчатых пластин от волноводов магнитострикционных преобразователей, смонтированных в резервуаре с его верхнего торца, под действием акустических колебаний ультразвукового диапазона и гравитационных сил зародышевые стабильные пузырьки газа, а также пузырьки газа на поверхности взвешенных в жидкости микрочастиц увеличивают свои размеры за счет вбирания в себя растворенных газов из жидкости, поднимаются к поверхности жидкости, выделяются из нее и концентрируются в верхней части резервуара, откуда их откачивают через газовый патрубок, соединенный с вакуумным насосом, а дегазированный раствор подают в систему через отводящий патрубок в нижней части резервуара.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дегазированный раствор подают в систему самотеком.