Способ регенерации бурового раствора и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК E21B21/06 

Изобретение относитея к горной кромьпллеиности. а именно к буровой технике, а более конкретно к способам регенерации бурового раствора и устройствам для их оеу нествления, и может быть использовано нри бурении нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин.

Известны снособы и устройства для очисткн на гндроннклонах согласно которым из бурового раствора удаляются крупные н тяжелые частицы твердой фазы 1.

Л елкие и легкие частины (менее 20 мкм), которые появляются нри диспергировании в буровом растворе кусочков выбуренной породы, не могут быть удалены в гидроциклонах и (х применяемых очистных устройствах.

Нанболее б.гизким к изобретению является сноеоб ре1енерании бурового раствора нутем отделения крупньгх частиц выбуренной породы с последуЮН1ИМ электрофоретическим отделением глинистых коллоидных частиц п устройство для регенерации буроВ01Ч) раствора, содержащее отделитель крупных частиц, насос для подачи очинл.енного бурового раетвора и электрофоретический отде..Ц1те;1ь глинистых кол.Юидных частиц 2J

В разбавленном и очпп1.енном таким образом буровом растворе остаются мелкие незаряженные частицы выбуренной нороды и ко.1лоида,1ынз1е отрицательно заряженные г.шнистые частит. Затем из этого раствора отделяют отрицательно заряженные глинистые частиц), осаждая их на вращающемся аноде с 1ОС. еду1О 1и м удале Ц1ем srx скрсбко.м. Осажде ные отрнцатель -)о заряже 1Н 1е 1. ппис ые увлека от часчъ пезаряже Ц ьг части 1, которые осаждаются а вра 1а О 1емся .

Недостатком данн,1х С особов н устройств Я15ляется то, что оч 1|цают только част) бурово -о раствора, а другая, значительно бо. часть, поступает в скважину НеОЧИ 1е 1 1ОЙ.

При очистке утяже;1е 1ного раствора часT i U)i утяже.1нте; Я зах 5а 1 ваются )ми части ам 1 п оседают вместе с ни.ми на бараба 1е. Другая часть утяжелителя, с части 1ами .ма, возвра цается в буровой раствор. Качество раствора резко сн жаетея. При накоплении мелко -о нлама оявляется необходимость в eio уда;1е н-1и. Это требует до ол - ительного оборудова шя, трудовых и .материальных затрат. Кро.ме того, 1редварптельная очистка {раствора от )1х части требует е ениа; Ы О о оборудования конструкнии.

Цель изобре е ия пов, качества

|)е еперацпи бурового раствора и обес ече1 ие BO3Mo K iocT ре улирова 1 я дие11ерсн)х частин.

Г1оста ле ая 1ель дости ается 1ем, что coi.iaciio способу pefxM e)aiuiH буров(я-о раетвора путем отделе шя крупных частиц выбуре 1ной 1ороды с .м электрофоретическим отделе ием глинистых кол;1Оидн)ГК части 1, создают свободно падаю яий оток неочищенного бурово1-о раствора и изменя от траекторию части в этом потоке путем воздействия па его . оской анравлен1 ой под уг;1ом к 1отоку ieo4nmei ного бурового раствора струей очип1е щого

раетвора, из которого электрофоретичгски отделе а часть ко,ллоид Ь х частиц.

Устройство для реге1 ерации бурового раствора, содержащее )тделите; ь крупн)Х части,, насос для подачи очпп1енного бур(звого раствора и э,аектрофоретичеекий отде; итель глинистых коллоидных части, c ia6жено желобо.м для одач в отде.литель Kpyri i)x части неочп бурового раствора и п,елев)м , соедипе 1ым с насосом для г одачи очи ценного бурового

раствора и установлен 1ым ер ендикулярпо желобу, отде; итель )1х части 1 в виде камер) со встрое нь ми е.мКОСТЯМИ, причем ОСЛеД ЯЯ еМКОСТ) 1ОТОку раствора гидравлически связана с электрофоретическим отделителем, а вход насоса для одачи раствора соедине с ое..

Кроме того, отделитель части 1 с 1абже 0 1еречн гми ).1И, подвец ен 1Ь ми на тягах в верхней части отде,: ителя, по отоку (). рает)ора.

реализуется обраИз за.;1амлеиного бурового заствора, из скважи ы, отделяют кру 1ные части) выбуренной породы е после5 дую.пм электрофоретическим отделе1 ием : инпст х колло Д п х части. Для вь делепия из бурового раетвора частиц созда от свободпо 1адаю шй поток неочи Це1 10 О бурОВО О р СТВОра i 13Ме1 ЯЮТ

траекторию , в этом потоке утем воздейств 1я на его 1 лоской струей очи 1еппо о раствора, 1а 1равленной од углом к отоку неоч, бурового раствора и адаюп1ие чаети 1Ь близк х траекторий в раздель)е е.мкоети. Из 5 )о раствора электрофоретическ отделяют часть гли истых колло1 Д Ц)х чаеТ ь Лч)л между Г отоком е( бурового раствора и 1лоской струей тех {оло -ичеекой жидкос и в))ают в ределах 45--135 в зависимости от араметров буро0 вого раствора.

И а чертеже редстав; е к; устройство для реал1 за 1нп сг особа.

Устройство содержит отделитель 1 частиц, асос 2 д, одач очп 1еппого )ра и электро(|1орет 1ческ 1Й отде.) 3 ЛПНИС ) КО,,.. ОИ Д 1Х , КОТОрый вь полне j ка.мерь 4 с встр( разде.И)П)ми емкостями 5 --7 и с 1абжен

Же, 8 Д. ЧСреЗ .(ПбоК 9 внутрь камеры 4 неочищенного бурового раствора и щелевым соплом 10, которое соединено с насосом 2 через трубопровод 11 и задвижку 12. Вход насоса 2 посредством трубопровода 13 соединен с электрофоретическим отделителем 3 глинистых коллоидных частиц. В качестве насоса для очищенного раствора используется буровой насос; емкости 5 и 6 выполнены с разгрузочными устройствами 14 и 15. Щелевое сопло 10 выполнено шарнирным с возможностью поворота в вертикальной плоскости. Для более полного разделения частиц шлама утяжелителя и глинистой суспензии к камере 4 подвешены на тягах 16 и 17 поперечные угольники 18 и 19 с возможностью смещения по длине устройства. Емкость 7 выполнена с перегородкой 20 для отбора чистой жидкости. Электрофоретический отделитель 1 состоит из вращающегося барабана 21, подключенного к положительному и отрицательному полюсам источника 23 постоянного тока соответственно. Для съема глинистой корки используется скребок 24. Устройство работает следующим образом. Зашламленный буровой раствор поступает в устройство через желоб 8 и патрубок 9, выполненный в виде поперечной щели. Одновременно через сопло 10 под давлением при помощи насоса 2 подается фильтрат бурового раствора из емкости 7 через трубопровод 13. Выходящая с большой скоростью из сопла 10 струя захватывает буровой раствор, выходящий из патрубка 9. При этом происходит разбавление бурового раствора и сообщение его с частицами кинетической энергии. Поскольку твердые частицы, входящие в раствор, имеют разную массу, то результирующие траектории этих частиц разные и они падают в одну из емкостей 5-7. Частицы утяжелителя более тяжелые, но мелкие падают в емкость б. Менее тяжелые, но более крупные частицы щлама падают в емкость 5. Тонкодисперсные и коллоидные частицы оседают в емкости 7. Диапазон дисперсности частиц в емкостях 5-7 можно регулировать изменением угла поворота сопла 10 и смещением поперечных угольников 16 и 17 вдоль камеры 4. В зависимости от содержания и состава твердых частиц, составляющих твердую фазу бурового раствора, угол поворота сопла 10 изменяется в пределах 45-135° от вертикали, а увеличением вязкости и СНС бурового раствора угол поворота сонла увеличивается. Утяжелитель из емкости 6 при помопи) разгрузочного устройства 15 возвращается в емкость циркуляционной системы, где смешивается с очищенным от шлама раствором или загружается в контейнеры при окончании бурения скважины. Шлам из емкости 5 при помощи разгрузочного устройства 14 сбрасывается в отвал. Удаление коллоидной твердой фазы из бурового раствора осуц ествляется нри помощи электрофоретического отделителя 3. При подаче постоянного тока на электроды 21 и 22, отрицательно заряженные частицы глины оседают в виде плотной корки на юложительно заряженном барабане 21 и снимаются с него скребком 24. Осветленная жидкость через перегородку 20 поступает в трубопровод 13 к насосу 2. Другая часть жидкости возвращается в циркуляционную систему скважины. Снятая с барабана коллоидная твердая фаза сбрасывается в отвал. Предлагаемый способ и устройство позволяет осуществлять очистку раствора от шлама, регулировать содержания в растворе коллоидной твердой фазы и регенерацию компонентов бурового раствора при окончании бурения скважины.

1. Способ регенерации бурового раствора путем отделения крупных частиц выбуренной породы с последующим электрофоретическим отделением глинистых коллоидных частиц, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регенерации бурового раствора, создают свободно падающий поток неочипленного бурового раствора и изменяют траекторию частиц в этом потоке путем воздействия на него плоской направленной под углом к потоку неочипяенного бурового раствора струей очищенного бурового раствора, из которого электрофоретически отделена часть- коллоидных частиц. 2.Устройство для регенерации бурового раствора, содержащее отделитель крупных частиц, насос для подачи очищенного бурового раствора и электрофоретический отделитель глинистых коллоидных частиц, отличающееся тем, что оно снабжено желобо.м для подачи в отделитель крупных частиц неочищенного бурового раствора и щелевым соплом, соединенным с насосом для подачи очищенного бурового раствора и установленным перпендикулярно желобу, отделитель крупных частиц выполнен в виде камеры со встроенными емкостями, причем последняя емкость по потоку очищенного s раствора гидравлически связана с электрофоретическим отделителем, а вход насоса (Л для подачи очищенного раствора соединен с последним. 3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования диапазона дисперсных частиц, отделитель крупных частиц снабжен поперечными угольниками, подвещенными на тягах в верхней части отделителя по потоку очищенного раствора.