Гидроциклонная установка Российский патент 2023 года по МПК E21B21/06 

Изобретение относится к устройствам для обработки буровых растворов вне буровой скважины и может применяться для очистки растворов от твердых фракций, в частности от освобождения растворов от предметов, прихваченных в буровой скважине, например песка и ила, и может применяться в нефтегазодобывающей промышленности при осуществлении бурения скважин или при осуществлении интенсификации добычи нефти или газа из добывающих скважин.

Из уровня техники известна гидроциклонная установка (RU 2244598 C1, МПК В04С 7/00, опубл. 20.01.2005). Устройство предназначено для разделения неоднородных дисперсных систем и относится к системам для центробежной сепарации жидкостей от механических примесей в гидроциклонных очистителях.

Недостатком гидроциклонной установки следует отнести то, что она предназначена, в первую очередь, для использования в металлургической и металлообрабатывающей промышленности и не может быть адаптирована при сепарации бурового раствора от пропанта, применяемого при бурении нефтяных или газовых скважин.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению признано устройство, применяющееся для осуществления способа очистки бурового раствора (RU 2258795 C2, МПК Е21В 21/06, опубл. 20.08.2005). Устройство по предложенному способу 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.

Недостатком известного технического решения следует признать его низкую технологичность, связанную с высокой конструктивной и технологической сложностью устройства, связанную с тем, что по предлагаемому изобретению используются до пяти ступеней очистки с применением большого числа фильтров, насосов и трубопроводов. Такая степень очистки не всегда целесообразна при повторном применении бурового раствора для его использования при бурении новых скважин и интенсификации извлечения нефти или газа из добывающих скважин.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, совпадающей с положительным результатом от его применения, является разработка компактной гидроциклонной установки, совмещающей возможности быстрой установки устройства на промышленных площадках нефтегазодобывающих скважин с возможностью одновременного очищения отработанного бурового раствора от тяжелых фракций песка, пропанта, ила и других твердых включений.

Указанная задача решена тем, что гидроциклонная установка содержит переносную раму, при этом на ней смонтированы первый и второй блоки фильтрации песка и ила; первый блок включает в себя первый напорный коллектор, с установленным на нем отделителем песка, снабженным тангенциальными патрубками для отделения песка; второй блок включает в себя второй напорный коллектор и фильтры для отделения ила; блоки фильтрации песка и ила выполнены с возможностью подачи на них бурового раствора, предварительно очищенного с помощью вибросита.

Изобретение поясняется чертежом, где на фигуре показан общий вид установки в изометрической проекции.

Гидроциклонная установка имеет следующую конструкцию.

Ее основой является переносная рама 1, на которой смонтированы первый 2 и второй 3 блоки фильтрации песка и ила. Первый блок включает в себя напорный коллектор 4, с установленным на нем отделителем песка 5, снабженным тангенциальными патрубками 6 для отделения песка. Блоки 2 и 3 фильтрации песка и ила выполнены с возможностью подачи на них бурового раствора, предварительно очищенного с помощью вибросита.

Установка гидроциклонная состоит из следующих основных узлов.

Основание установки представляет собой переносную раму 1 (несущую конструкцию), на которой смонтированы все части гидроциклонной установки. Конструкцией рамы предусмотрены четыре строповочных места, что обеспечивает возможность транспортировки гидроциклонной установки целиком (без необходимости демонтажа ее отдельных узлов).

Блок фильтрации песка 2 (блок пескоотделителей) является второй ступенью очистки бурового раствора после вибросита и осуществляет более тонкую по сравнению с ним очистку. Блок состоит из напорного 4 и приемного трубных коллекторов и подключенных к ним отделителей песка 5 (пескоотделителей), выполненных в виде гидроциклонов, при этом напорный коллектор имеет диаметр 200 мм (Ду-200), а приемный - 250 мм (Ду-250). Из напорного 4 коллектора буровой раствор через тангенциальные вводы подается в пескоотделители, где он под действием эффекта циклона разделяется на твердую и жидкую фазы. Твердая фаза сбрасывается через сопло пескоотделителя, а жидкая сливается в приемный коллектор и отправляется на дальнейшую переработку. Средний размер частиц, удаляемых пескоотделителей, составляет 40-70 мкм.

Блок фильтрации ила 3 (блок илоотделителей) является третьей ступенью очистки бурового раствора и осуществляет более тонкую по сравнению с блоком пескоотделителей очистку. Состоит из напорного (Ду 150) и приемного (Ду 200) трубных коллекторов и подключенных к ним илоотделителей, выполненных в виде гидроциклонов, при этом напорный коллектор имеет диаметр 150 мм (Ду-150), а приемный - 200 мм (Ду-200). В илоотделителях буровой раствор разделяется на твердую и жидкую фазы под действием принципа циклона. Твердая фаза сбрасывается через сопло илоотделителя, а жидкая сливается в приемный коллектор и отправляется на дальнейшую переработку. Средний размер частиц, удаляемых илоотделителей, составляет от 20 до 40 мкм.

Для контроля за давлением в напорных коллекторах 4 первого 2 и второго 3 блоков фильтрации песка и ила на них установлены манометры.

Под разгрузочное окно приемной воронки 7 устанавливается емкость для накопления пульпы. К фланцу крышки приемной воронки, расположенной сбоку от конусов пескоотделителей, подключается система пароудаления, выполненная в виде вытяжного устройства для удаления паров. Воронка приемная 7 накрыта сверху крышками, снижающими проникновение паров бурового раствора сбрасываемого установкой в атмосферу блока очистки.

Установка гидроциклонная используется следующим образом.

На напорные коллекторы блоков гидроциклонов подается неочищенный буровой раствор. В гидроциклонах раствор очищается от твердой фракции и, накапливаясь в приемных коллекторах, покидает установку. Отделенная твердая фракция (пульпа) сбрасывается гидроциклонами в приемную воронку и покидает ее под действием гравитации через разгрузочное окно. Пар, образующийся во внутреннем объеме приемной воронки, удаляется через фланец в крышке системой пароудаления. В таблице 1 приведены основные технические характеристики гидроциклонной установки.

Давление в напорном коллекторе, необходимое для эффективной работы песко- и илоотделителей, зависит от плотности подаваемого бурового раствора. Оптимальные соотношения этих величин приведены в таблице 2.

Гидроциклонная установка, рассмотренная в настоящей заявке, получила обозначение «ДЕЛЬТА-212SН».

Для очистки отработанного бурового раствора от шлама гидроциклонная установка «ДЕЛЬТА-212SН» может комплектоваться вибрационным ситом с линейными колебаниями виброрамы, разработанным на основе вибросита «ДЕЛЬТА-4», отличительной особенностью которого является наличие изолирующего рабочий объем вибросита кожуха, пар из-под которого удаляется при помощи вытяжного вентилятора. Образованная данной компоновкой ситогидроциклонная установка «ДЕЛЬТА-4-212SН» может оснащаться общим вытяжным коллектором.

Изобретение относится к устройствам для обработки буровых растворов вне буровой скважины. Установка содержит переносную раму, на которой смонтированы блок фильтрации песка и блок фильтрации ила. Блок фильтрации песка выполнен в виде второй ступени очистки бурового раствора после вибросита и состоит из напорного, приемного трубных коллекторов и отделителей песка в виде гидроциклонов. Напорный коллектор выполнен с возможностью подачи бурового раствора из него в отделители песка, выполненные с возможностью разделения раствора на жидкую и твердую фазы, сброса твердой фазы через сопло отделителя песка и слива жидкой фазы в приемный коллектор. Блок фильтрации ила выполнен в виде третьей ступени очистки и состоит из напорного, приемного трубных коллекторов и илоотделителей в виде гидроциклонов. Илоотделители выполнены с возможностью разделения раствора на твердую и жидкую фазы, сброса твердой фазы через сопло илоотделителя и слива жидкой фазы в приемный коллектор. Гидроциклоны выполнены с возможностью сброса твердой фазы в приемную воронку, под разгрузочным окном которой установлена емкость для накопления пульпы. К фланцу крышки приемной воронки подключена система пароудаления в виде вытяжного устройства для удаления паров. В конструкции рамы предусмотрены четыре строповочных места для обеспечения возможности ее транспортировки. Для контроля давления в напорных коллекторах блоков фильтрации песка и ила установлены манометры. Обеспечивается компактность устройства, быстрота установки, упрощение технологии очистки с сохранением ее эффективности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Гидроциклонная установка, содержащая переносную раму, на которой смонтированы блок фильтрации песка и блок фильтрации ила, блок фильтрации песка выполнен в виде второй ступени очистки бурового раствора после вибросита, состоит из напорного, приемного трубных коллекторов и отделителей песка, выполненных в виде гидроциклонов, напорный коллектор выполнен с возможностью подачи бурового раствора из него в отделители песка, выполненные с возможностью разделения бурового раствора на жидкую и твердую фазы, сброса твердой фазы через сопло отделителя песка и слива жидкой фазы в приемный коллектор, блок фильтрации ила выполнен в виде третьей ступени очистки бурового раствора после блока фильтрации песка, состоит из напорного, приемного трубных коллекторов и илоотделителей, выполненных в виде гидроциклонов, при этом илоотделители выполнены с возможностью разделения бурового раствора на твердую и жидкую фазы, сброса твердой фазы через сопло илоотделителя и слива жидкой фазы в приемный коллектор, отличающаяся тем, что упомянутые гидроциклоны выполнены с возможностью сброса твердой фазы в приемную воронку, под разгрузочным окном которой установлена емкость для накопления пульпы, при этом к фланцу крышки приемной воронки подключена система пароудаления, выполненная в виде вытяжного устройства для удаления паров, дополнительно конструкцией рамы установки предусмотрены четыре строповочных места для обеспечения возможности ее транспортировки, а для контроля давления в напорных коллекторах блока фильтрации песка и блока фильтрации ила установлены манометры.

2. Гидроциклонная установка по п. 1, отличающаяся тем, что напорные коллекторы блока фильтрации песка имеют диаметр 200 мм, а приемные коллекторы блока фильтрации песка - 250 мм, напорные коллекторы блока фильтрации ила имеют диаметр 150 мм, а приемные коллекторы блока фильтрации ила - 200 мм.

3. Гидроциклонная установка по п. 1, отличающаяся тем, что отделители песка выполнены с возможностью удаления частиц, средний размер которых составляет от 40 до 70 мкм.

4. Гидроциклонная установка по п. 1, отличающаяся тем, что илоотделители выполнены с возможностью удаления частиц, средний размер которых составляет от 20 до 40 мкм.