Система очистки буровых растворов Цыганкова В.В. Советский патент 1993 года по МПК E21B21/06 

&

Ё

Использование: в горной промышленности, в частности в нефтедобывающей, при очистке буровых скважин для повышения эффективности очистки и надежности работы при бурении скважин в интервале з.алегания вязких глин. Сущность изобретения: система содержит основной желоб 1, связывающий устье скважины с виброситом 2, последовательно установленные гидроциклоны 4 и приемные емкости 5 буровых насосов 6. Система имеет дополнительную емкость 7, выполненную в виде много- секционного переливного отстойника с секциями 8, 9, 10. и 11, при этом уровень вибросита 2 расположен ниже уровня последней секции отстойника, который связан со скважиной дополнительным желобом 14. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтега- золерерабатывающей, и может быть использовано при очистке буровых растворов от выбуренной породы при бурении скважин.

Известна система очистки буровых растворов, содержащая основной желоб, связывающий устье скважины с виброситом, последовательно установленные гидроциклоны и приемные емкости буровых насосов fjj.

Недостатком известной системы является низкая эффективность и надежность работы ввиду низкого качества очистки бурового раствора при бурении глинистых отложений из-за закупорки | ячеек ситового полотна вибросита, так как часть раствора не успевает пройти сквозь сито. Во избежание потери

раствора его приходится пропускать, минуя сетки, через отверстие в приемной емкости вибросита в приемную емкость гидроциклонов. При этом большое содержание крупного шлама в растворе приводит к забиванию Песковых насадок гидроциклонов, что является основной причиной отключения батарей гидроциклонов от очистной системы.

Наибольшая производительность вибросита в том случае, когда шлам состоит из песка, наименьшая, когда шлам представлен вязкими глинами. В зависимости от типа и дисперсного состава производительность вибросита изменяется.

Так, при бурении в глинистых отложениях эффективность очистки бурового раствора на виброситах снижается из-за закупорки ячеек ситового полот00

ч о

VI 00

на, что приводит к уменьшению пропускной способности и. значительным потерям раствора.

Из практики бурения нефтяных и га- зовых скважин на месторождениях Западной Сибири известно, что наиболее сложную проблему для очистки раствора от выбуренной породы представляет верхний интервал геологического оаз- .р ез а скважин, представленный про- пластками вязких глин, переслаиваю- . щихся с плотными песчанистыми и глинистыми породами. Наличие в шламе вязких глин приводит к постоянной закупорке ячеек ситовых полотен.

В данном случае рекомендуется способ предотвращения закупорки ячеек изменением направления вращения вала вибросита таким образом, чтобы движение частиц шлама по-сетке было против направления вращения zj.

Однако он является неэффективным. Основной причиной закупорки ячеек является прилипание частиц вязких глин при их соударении о вибрирующую поверхность ситового полотна, а также при агломерировании шлама (эффекте комкования) и его транспортировке. Снижение силы соударения частиц шлама 6 вибрирующую поверхность сита за счет уменьшения вибрации (амплитуды и частоты колебаний рамы) ведет к снижению фильтрационной и транспортирующей способности вибросита, т.е. к необходимости замены мелкоячеистых сеток на крупноячеистые. Это нарушает нормальные „условия работы гидроЦ циклонных установок и снижает эффективность очистки. Использование мощной струи воды, воздуха также не позволяет предотвратить и устранить закупорку ячеек ситового полотна частицами вязких глин в процессе бурения скважины.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является система очистки буровых растворов, со держащая основной желоб, связывающий уст ье скважины с виброситом, дополнительную емкость объемом не менее объема бурового раствора, вытесненного буровым инструментом при спуске на проектную глубину скважины, дополнительный желоб, имеющий узел регулирования направления потока и связанный последним с основным желобом, шламовый насос, соединяющий дополнительную емкость с виброситом, гидро0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

циклоны и приемные емкости буровых насосов ЈГ.

Недостатком данной системы является то, что при перегрузке (переливании) вибросита в случае закупорки ячеек ситового полотна частицами шлама вязких глин использование дополнительной изолированной емкости для отвода неочищенного бурового раствора и подача его шламовым насосом на вибросито неэффективны из-за возможности попадания со шламом выбуренной породы частиц вязких глин и прилипания их к поверхности вибрирующей сетки, а также разрушения (размельчения) твердой фазы при перекачке шламовым насосом. Это снижает эффективность очистки бурового раствора на первой ступени, т.е. на виброситах, и нарушает нормальные условия надежной работы системы на последующих ступенях.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки и надежности работы при бурении скважин в интервале залегания вязких глин.

Цель достигается тем, что в системе очистки буровых растворов, содержащей основной желоб, связывающий устье скважины с виброситом, дополнительную емкость, желоб с регулятором направления потока, шламовый насос, соединяющий дополнительную емкость с виброситом, последовательно установленные гидроциклоны и приемные емкости буровых насосов, дополнительная емкость выполнена в виде многосекционного отстойника, а уровень рабочей плоскости вибросита расположен несколько ниже уровня слива раствора в последней секции отстойника и емкости секций отстойника соединяются внизу через отверстия с шиберными заслонками и сливным люком в боковой стенке отстойника.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается наличием нового элемента: Многосекционного переливного отстойника, обеспечивающего возможность прохождения через него всего объема раствора при бурений скважины в интервале залегания вязких глин. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения новизна. Пред-, лагаемое техническое решение предусматривает предупреждение закупорки

ячеек ситового полотна шлаком вязких глин за счет исключения их подачи на вибросито путем предварительного осаждения в дополнительной емкости, выполненной в виде многосекционного отстойника. При необходимости скопившийся шлам глинистой породы может быть использован для приготовления суспензии путем механического перемешивания и разбавления водой или сбрасывается в шламонакопитель для транспортировки и захоронения в определенном месте.

При анализе патентной и научно- технической литературы не выявлены технические решения систем очистки буровых растворов, обладающих заявляемой совокупностью признаков, вследствие чего предлагаемое техническое решение соответствует критерию существенные отличия.

На чертеже изображена схема очистки буровых растворов.

Система очистки буровых растворов состоит из основного желоба 1, связывающего вибросито 2 с устьем скважины 3, последовательно установленных гидроциклрнов 4, приемной емкости $ буровых насосов 6. Между устьем сква ;жины 3 и виброситом 2 установлен переливной многосекционный отстойник 7 с последовательно расположёнными секциями 8, 9, 10, 11, соединяющимися в придонной части через отверстия с шиберными заслонками 12, и сливным люком 13 в боковой стенке для сброса шлама. Буровой раствор подается по желобу И через узел регулирования направления потока в виде поворотной двухходовой заслонки 15.

Объем многосекционного переливного отстойника 7 должен быть не менее объема бурового инструмента, опускаемого на проектную глубину скважины, при этом уровень рабочей плоскости вибросита 2 расположен несколько ниже уровня слива раствора в последней секции 11 отстойника7, которая связана через шламовый насос 16 с виброситом 2.

Система очистки буровых растворов работает следующим образом.

В процессе б.урения интервалов вязких глинистых отложений при появлении признаков прилипания к поверхности сетки вибросита 2 комков вязких глин буровой раствор от устья скважины 3 по основному желобу 1 и допол-

-

нительному желобу (двухходовая поворотная заслонка 15 при этом перекрыта в сторону вибросита 2 и открыта в сторону многосекционного отстойни- | ка 7) подается в первую секцию 8 отстойника 7. После заполнения секции 8 буровой раствор последовательно переходит в секции 9, Ю, 11, где тяже10 лый глинистый шлам оседает на дно этих секций.

Очищенный раствор из последней секции 11 попадает на вибросито 2, которое расположено ниже уровня сек15 Ции 11 и далее на более тонкую очистку на гидроциклонах k.

После прохождения интервала зале- гания вязких глин неочищенный раствор от устья скважины 3 направляется по

20 основному желобу 1 (двухходовая поворотная заслонка 15 при этом перекрыта в сторону дополнительного желоба Ik и открыта в сторону вибросита 2) на очистку на вибросито 2 и более,

25 пройдя более тонкую очистку на гидро- циклонах 4, поступает в приемные емкости 5 буровых насосов 6. J

Скопившийся шлам глинистой породы

используется для приготовления суспензии путем механического перемешивания (секции отстойника снабжаются механическими или гидравлическими пе- ремёшивателями) и разбавлением водой (на чертеже не показано), при этом

35 шиберные заслонки 12 открывают для сообщения между собой секций. После этого глинистая суспензия из последней секции 11 отстойника шламовым насосом 16 подается на очистку

40 от песка на вибросито 2 и гидроциклонный пескоотделитель b или сбрасывается через сливной люк 13 в шламонакопйтель для транспортировки и за- . хоронения в определенном месте.

45 Использование предлагаемой системы очистки буровых растворов позволяет повысить ее эффективность и надежность при бурении скважин в интервалах залегания вязких глинистых отло50 жений, исключив закупорку ячеек ситового полотна с обеспечением прохождения полного объема раствора через вибросито без необходимости отключения работы системы из-за скопления

55 большого объема шлама и остановки процесса бурения.

Многосекционный отстойник может служить в качестве шламонакопителя глинистой породы для приготовления

зо

суспензии и использования ее в дальнейшем при бурении скважины, предварительно очищенной от песка на виброситах и гидроциклонном пескоочисти- теле.

Фор-мула изобретения

0

5

0

гидроциклоны и приемные емкости буровых насосов, отличающая - с я тем, что, с целью повышения эффективности очистки и надежности работы при бурении в интервале залегания вязких глин путем предотвращения закупорки ситового полотна, дополнительная емкость выполнена в виде многосекционного переливного отстойника, при этом уровень рабочей плоскости вибросита расположен несколько ниже уровня слива раствора в последней секции отстойника.

1. Система по п. 1, отличающаяся тем, что емкости , секций отстойника соединяются внизу через отверстия с шиберными заслонками и сливным люком в боковой стенке отстойника.