Циркуляционная система буровой установки Советский патент 1989 года по МПК E21B21/06 

Изобретение относится к горной ромышленности,а точнее к бурению скважин, D частности к циркуляционым системам буровой, установки, обе- печивающих очистку бурового раствора т выбуренной породы, воздуха и гаа

Цель изобретения - упрощение контрукции системы очистки и увеличе- Ю ие вытяжки.

На чертеже изображено устройство, обпуш ввд.

Циркуляционная система включает приемную емкость 1, заполненную бу- 15 ровым раствором, буровой насос 2, манифольд 3, соединяющий пасос 2 с бурильной колонной 4, спущенной в сквалсину 5. Последняя имеет устьевое герметизирующее устройство 6 и закры- 20 тый канал-отвод 7 от устья до входного патрубка 8 центрифуги. Центри- - фуга состоит из кожуха 9, в котором размещен цилиндрический корпус 10 с конусной частью 11 и ротор 12, вы- 25 полненный в виде цилиндрического полого перфорированного корпуса и конического участка с отверстиями 13 на цилиндрическом корпусе и шне- ковыми лопастями 14 на.конической. 30 На начальном участке цилиьздрическо- го полого перфорированного корпуса установлен входной патрубок 8. Сепаратор образован цилиндрическим полым перфорированным корпусом и га- зоотводной трубой 15, которая наклонно установлена во входном патрубке (на 5-10 м ниже оси ротора 12), один конец которой перфорирован и размещен на конечном участке ци- 0 линдрического корпуса, а другой конец соединен с вытяжной трубой, например, дефлектором 16 или нагреватет- лем 17.

При необходимости на манифольде . 3 устанавливают эжектор 18, который соединён с вытяжной трубой, связанной с газоотводной трубой 15. На кожухе 9 центрифуги напротив конусной части 11 корпуса 10 устанавливают вытяжную трубу 19с дефлектором 16 и нагревателем 17, который устанавливают вокруг вытяжной трубы, и полость между кожухом 9 и частью корпуса, расположенного над коническим участ50

55

ком ротора, соединяют со второй вытяжной трубой.

В корпусе 9 и корпусе 10 выполнены отверстия 20 для выгрузки шлама

0

0

5

и отверстия 21 для слива очищенного бурового раствора в приемную емкость 1.

Циркуляционная система работает следующим образом

Очищенный буровой раствор из приемной емкости 1 поступает с помощью бурового насоса 2 по бурильной колонне 4 в скважину 5 о По кольцевому пространству из скважины 5 поднимается буровой раствор, насьщенный шламом и газом, поступает во входной патрубок 8, обтекает наклонную газоотводную трубу 15 и изливается во вращающий ротор 12, Раствор, вовлекаясь ротором во вращательное движение, очищается под действием центробежной силы. При этом в центре ротора образуется близкое к ци- тшндри-ческому воздушное пространство с давлением ниже атмосферного. Под действием центробежной силы из раствора за счет сжатия пузырьков происходит вьщеление газа, как более легкого и поступающего в центральное (разреженное) пространство ротора 12.

Газ поступает в газоотводную трубу 15 и удаляется на безопасное расстояние от места работы обслуживающего персонала с помощью вытяжного устройства. При наличии ветра в качестве последнего используют деф- л ектор 16, который обеспечивает разрежение в верхней части трубы 15 и удаление газа из ротора. В безветренную погоду автоматически или дискретно включают нагреватель 17,подогревающий газ внутри трубы 15 до температуры, превьш1ающей температуру в полости ротора 12, В результате нагрева плотность газа уменьшается. Газ, поднимаясь вверх, создает разрежение, обеспечивая тем самым вытяжку и конвективное движение газа

В то же время под действием центробежных сил тяжелые частички твердой фазы (шлама) через отверстия 13 поступают в кольцевую полость между цилиндрическими поверхностями ро- тора 12 и барабана Ю и шнеком 14 транспортируются вправо до выноса их через отверстие 20 в корпусе 9. Очищенный и отжатый раствор с меньшей апотностью передается конусной частью 11 и ротором 12, а затем через сливные отверстия 21 в приемную емкость 1,

При работе системы и выгрузке штма шнеком возможны утечки газа из.ротора 12 в полость между кожухом 9 и корпусом 10, За счет вращения шнековых : лопастей 14 и движения шлама к отверстию 20 газ бу- дет накапливаться в полости между кожухом 9 и корпусом 10, расположенным над коническим участком ротора Для предупреждения утечек газа в ат |мосферу эту полость сообщают с выг- тяжной трубой 19, которая по аналогни в верхней части может быть снабжена дефлектором 1 6 и нагревателем, позволяющими удалять газ на безопасное расстояние, регламентируемое нормами по технике безопасности.

При работе и остановках системы возможен случай попадания и замерзания раствора в трубе 15 с перекрытием канала. Для предупреждения этого явления труба 15 во входном патрубке 8 установлена наклонно с возможностью самоизлива и освобождения трубы от раствора.

При бурении на аэрированных жидкостях и пенах, например при прохождении зон поглощений или для вскрытия пластов низкого давления, необходимо обеспечить деаэрацию раствора, поступающего в приемную , емкость 1 и насос 2. Отделение воздуха в центрифуге происходит аналогичным образом как описано вьше, но при этом воздух вовлекается в многократное использование за счет подсасывания эжектором 18. При циркуляции бурового раствора через сопло эжектора 18 создается разрежение, обеспечивающее удаление воздуха из ротора. При этом достигается благодаря закрытой системе постоянство коэффициента аэрации бурового агента. Эжектор 18 можно использовать совместно с дефлектором и нагревателем.

В случае остановки центрифуги отключают буровой насос 2 и прекращается циркуляция бурового раствора. Пример. При содержании сероводорода до 6% необходимая плотность бурового раствора 1,3 г/см.

Циркуляционная система содержит буровой насос У8-6 м с производительностью 30 л/с, герметизирующее устройство - вращающийся превентор, центрифугу ОГШ-132 непрерывного действия со шнековоГг вьп-рузко; ироизпо- дительн дстью до 40 л/с с позможносгыо очистки бурового раствора до плот- 5 ности,равной 1,05 г/см , В лрпем- ный патрубок центрифуги устанавливают газоотводную дламст- ром 114 мм с наклоном открытого Т :онца относительно центра ьл расстоя- 10 ние 10-15 мм, т.е. под углом 5-7°. Другой открытьм конец удалоп от буро вой на расстояние 50 м пысотой 30 м и снабжен дефлектором, на 1 асстоя- нии 10 м от буровой на 7-рубс уста- 15 новлен электрический нагреватель мощностью 1 кВт, включение которого связано с анеометром. При скорости ветра менее 5 м/с (15змеренпой анео- метром) осуществляется включение 0 нагревателя. На корпусе центрифуги напротив конусной части барабана установлена вытяжная труба диаметром 114 мм с дефлектором и нагревателем.

При бурении включают центрифугу 5 и буровой насос подает на забой

раствор с плотностью 1 , 3 .г/см, который насыщается газом из пласта и выбуренной породой до плотности 1,47 г/см , поднимается /наверх по 0 закрытому каналу в центрифугу. Путем регулирования частоты вращения ротора за счет применения тиристорно- го привод а и центрифуги раствор очищается от щлама и газа до плотности 5 г/см и вовлекается в следующий цикл. Вьщеленный из раствора газ по вытяжнйм удаляется в атмосферу.

Формула -изобретения

40

1. Циркуляционная система буровой установки, включающая буровой насос, приемную емкость, связанную с :центрифугой,, имеющей входной па- 45 трубок, и сепаратор с газоотводной трубой, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции системы очистки, она снабжена кожухом, двумя вытяжными и газоотo годной трубами, а ротор центрифуги выполнен в виде цилиндрического lio- лого перфорированного корпуса и конического участка со шнековымм лопастями- на наружной поверхности,

5 причем входной патрубок центр 1фуги .размещен на начальном участке цилиндрического полого перфорированного корпуса, а сепаратор образован цилиндрическим полым перфорированным

5 14726326

корпусом и газоотводной трубой, ко-2. Циркуляционная система по п.1, торая наклонно установлена во вход-о т л и ч а w щ а я с я тем, что, ном патрубке, один конец которойс целью увеличения вытяжки,она снаб- размещен на конечном участке цилин-жена нагревателем, установленным во- дрического полого перфорированногокруг вытяжной трубы, корпуса, а другой конец соединен с3. Циркуляционная система по п.1, вытяжной трубой, при этом полостьотличающаяся тем, что, между кожухом и частью корпуса, рас- целью аэрирования бурового раствог положенного над коническим участ--ю ра, она снабжена эжектором, вход коком ротора,соединена с второй вытяж-торого соединен с вытяжной трубой, ной трубой связанной с газоотводной трубой.

Изобретение относится к горной пром. и предназначено для бурения скважин. Цель - упрощение конструкции системы очистки. Для этого система содержит кожух 9, две вытяжные 19 и газоотводную 15 трубы, ротор 12 центрифуги, выполненный в виде цилиндрического полого перфорированного корпуса и конического участка со шнековыми лопастями 14 на наружной поверхности. Центрифуга имеет входной патрубок 8, размещенный на начальном участке корпуса. Между последним и трубой 15 образован сепаратор. Труба 15 установлена наклонно в патрубке 8. Один конец трубы 15 размещен на конечном участке корпуса, а другой ее конец соединен с трубой 19. Полость между кожухом 9 и частью корпуса, расположенного над коническим участков ротора 12 соединена трубой 19. Для увеличения вытяжки вокруг каждой трубы 19 размещен нагреватель 17. Для аэрирования бурового раствора с трубой 19, связанной с трубой 15 соединен эжектор 18. Буровой раствор поступает в патрубок 8, обтекает трубу 15 и изливается во вращающийся ротор 12. Раствор ротором 12 вовлекается во вращательное движение и очищается под действием центробежной силы. Под действием последней из раствора выделяется газ. Он поступает в трубу 15 и удаляется на безопасное расстояние от места работы обслуживающего персонала. При наличии ветра используют дефлектор 16, а в безветренную погоду-нагреватель 17. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.