Циркуляционная система Советский патент 1992 года по МПК E21B21/06 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к оборудованию для бурения нефтяных и газовых скважин,

Известны циркуляционные системы, включающие очистное оборудование в виде гидроциклонных шламоотделителей с насосами для перекачки буровых растворов и трубопроводную обвязку с запорной арматурой.

Недостатком таких систем является неудовлетворительная гидродинамическая характеристика и большие экспериментальные затраты.

Известна циркуляционная система, включающая сообщающиеся между собой резервуары с очистным оборудованием и насосами, в которой избыточное давление во всасывающем коллекторе буровых насосов для улучшения условий их работы создается компенсационно-расходным стояком в виде газоотделительного гидроциклона.

Недостатком известной системы является сравнительно невысокая надежность,

обусловленная тем, что в случае внезапной остановки гидроциклона из-за малого его объема буровой раствор быстро откачивается из стояка, что приводит к осушению насосов и к выходу их из строя. Автоматизация управления синхронной работой гидроциклона и насосов требует применения дорогостоящего оборудования и необходимости постоянного контроля со стороны обслуживающего персонала.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности работы и снижение эксплуатационных затрат за счет создания стабильного избыточного давления и поддержания уровня раствора в стояке.

На чертеже показана принципиальная схема циркуляционной системы.

Циркуляционная система содержит по меньшей мере один резервуар 1 с очистным оборудованием в виде первой ступени очистки 2 и гидроциклонных шламоотделителей 3 со сливным трубопроводом 4 и с

(Л

С

v4

;0 СЛ

СО СЛ CJ

насосами 5 для прокачки раствора, напор- но-компенсационны-й стояк 6 с установлен- иым переливным трубопроводом 7, соединенным с коллектором 8, сообщающим резервуар 1 с напорно-компенсаци- онным стояком 6. Она снабжена низконапорным агрегатом 9 с всасывающим 10 и нагнетательным 11 патрубками, двумя обратными клапанами 12 и 13, тарельчатым клапаном 14 с размещенным в нем поплавковым клапаном 15 и планшайбой 16 с отверстиями 17 по окружности, установленной в верхней части стояка, причем агрегат 9 всасывающим патрубком 10 соединен с коллектором 8, один из обрат- ных клапанов 12 установлен в нагнетательном патрубке 11, другой 13 - в,коллекторе 8 и каждый соответственно связывает стояк 6 с нагнетательным патрубком 11 и коллектором 8, при этом планшайба 16 установлена с возможностью взаимодействия с поплавковым клапаном 15, а тарельчатый клапан 14 размещен с возможностью взаимодействия с переливным трубопроводом 7.

Циркуляционная система работает еле- дующим образом.

Раствор из скважины после очистки от шлама первой ступенью 2 поступает в резервуар 1. Далее насосом 5 раствор подается в гидроциклонный шламоотделитель 3, откуда по сливному трубопроводу 4 тангенциально поступает в напорно-компенсаци- онный стояк 6. Воздух, который может попадать в раствор при работе гидроциклонного шламоотделителя 3, выделяется из раствора и направляется в атмосферу через отверстия 17 в планшайбе 16,

Известно, что непременным условием нормальной работы очистной системы является то, что производительность насосов 5 должна быть больше производительности буровых насосов 18. Следовательно, излишки раствора после гидроциклонного шламоотделителя 3 будут перетекать по переливному трубопроводу 7 в коллектор 8 и далее в резервуар 1. поддерживая, таким образом, гидростатическое давление в коллекторе буровых насосов 18 на уровне верхнего торца переливного трубопровода 7. За счет избыточного гидростатического дав- ления в напорно-компенсационном стояке 6 обратные клапаны 12 и 13 закрыты.

В случае резкого падения уровня раствора в стояке 6 до уровня раствора в резервуаре 1 (или ниже) открываются обратные клапаны 12 и 13 и раствор самотеком будет поступать из резервуара 1 по коллектору 8 в стояк 6. Таким образом, исключается работа буровых насосов 18 всухую и как следствие - преждевременный их выход из

строя. Для восстановления уровня раствора в напорно-компенсационном стояке 6 включается в работу низконапорный агрегат 9. Приводная мощность агрегата в несколько раз меньше приводной мощности насоса 5, так как снижение уровня раствора в стояке 6 небольшое.

В случае переполнения раствором стояка 6 поплавковый клапан 15 всплывает и перекрывает отверстия 17 в планшайбе 16. Избыточное количество или весь поток раствора под давлением через переливной трубопровод 7 будет поступать в коллектор 8, т.е. система частично или полностью будет работать в режиме рециркуляции раствора через стояк 6.

На практике нередки случаи использования циркуляционной системы для приготовления и перекачки цементных растворов при креплении скважин.

Выполнение этого вида работа предъявляет повышенные требования к их качеству и надежности в работе оборудования, а для перекачки цементного раствора к буровым насосам используют центробежные насосы. В этом случае переливной трубопровод 7 закрывается тарельчатым клапаном 14 и он выполняет роль воздушного компенсатора, т.е. обеспечивает наиболее благоприятные гидродинамические условия для работы буровых насосов.

Использование предложенной циркуляционной системы позволит повысить надежность и эффективность ее работы и снизить эксплуатационные затраты.

Формула изобретения Циркуляционная система, содержащая по меньшей мере один резервуар с очистным оборудованием в виде первой ступени очистки и гидроциклонных шламоотделите- лей со сливным трубопроводом и с насосом для прокачки раствора, налорно-компенса- ционный стояк, по оси которого установлен переливной трубопровод, соединенный с коллектором, сообщающим резервуар с на- порно-компенсационным стояком, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности работы и снижения эксплуатационных затрат за счет создания стабильного избыточного давления и поддержания уровня раствора в стояке, она снабжена низконапорным агрегатом с всасывающим и нагнетательным патрубками, двумя обратными клапанами, тарельчатым клапаном с размещенным в нем поплавковым клапаном, планшайбой с отверстиями по окружности, установленной в верхней части напорно-компенсационного тояка, при этом низконапорный агрегат

всасывающим патрубком соединен с коллектором, один из обратных клапанов установлен в нагнетательном патрубке, другой - в коллекторе и каждый, соответственно связывает стояк с нагнетательным патрубком и коллектором, при этом пл,аншайба установлена с возможностью взаимодействия с поплавковым клапаном, а тарельчатый клапан размещен с возможностью взаимодействия с переливным трубопроводом.

Изобретение состоит из первой ступени очистки, резервуара, который коллектором соединен с напорно-компенсационным стояком и оборудован обратным клапаном, Коллектор соединен с гидроциклоном, количество которых может быть различно. Сливной трубопровод гидроциклона тангенциально соединен с напорно-компенсационным стояком, который снабжен переливным трубопроводом с тарельчатым клапаном сверху. Последний одновременно служит местом установки поплавкового клапана, Сверху напорно-компенсационный стояк оборудован планшайбой с резьбой в центре для движения тарельчатого клапана вверх-вниз и отверстиями по окружности, а снизу соединен с буровыми насосами. Вблизи от напорно-компенсационного стояка установлен низконапорный агрегат, который приемным трубопроводом связан с коллектором, а выкидным, оборудованным, обратным клапаном, -с напорно-компенсационным стояком. 1 ил.

8

/