Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Аннотация. Рассмотрены различные схемы циркуляционных систем при бурении скважин с газожидкостными




Читайте также:
  1. I. Аннотация к дисциплине
  2. II. Аннотация дисциплины
  3. Аннотация
  4. Аннотация
  5. Аннотация
  6. Аннотация
  7. Аннотация
  8. Аннотация
  9. Аннотация
  10. Аннотация

Рассмотрены различные схемы циркуляционных систем при бурении скважин с газожидкостными

промывочными смесями, оценены их достоинства и недостатки. Предложена новая экологически и

экономически эффективная замкнутая циркуляционная система закрытого типа.

Ключевые слова: циркуляционная система, газожидкостная промывочная смесь.

Проведенное маркетинговое исследование спроса на комплексную технологию бурения и

крепления скважин с газожидкостными промывочными и тампонажными смесями показало, что

она найдет широкое применение в следующих регионах РФ: стабильные пены и газожидкостные

тампонажные смеси при бурении скважин на месторождениях с интенсивными поглощениями

очистного агента − Иркутская область, Пермский и Приморский края и др.; аэрированные

жидкости без твердой фазы при средних поглощениях − Читинская область, Бурятия и др.;

аэрированные растворы с твердой фазой при проходке скважин долотами в неустойчивых

осадочных породах − Западная Сибирь, Красноярский край, Дальний Восток и др.; водо-пенные

эмульсии и аэрированные жидкости при бурении в монолитных среднетрещиноватых породах −

Центральные районы России, Башкортостан и др.

Поверхностно-активные вещества, предлагаемые для получения указанных смесей,

представляют собой биоразрушаемые реагенты (до 92 %) и используются в бытовой химии.

Концентрация отдельных добавок не превышает нормативные значения, указанные в работах [1, 5].

Для охраны окружающей среды газожидкостные промывочные смеси при выходе из

скважины должны отводится в циркуляционную систему, в которой производится их разрушение.

Эффективность __________разрушения пенных систем зависит от многих факторов. В том числе, и от

содержания в растворе поверхностно-активных веществ (ПАВ), твердой фазы (разбуренной

породы) и разного рода добавок (химические реагенты-стабилизаторы, КМЦ, ГПАА, гипан и др.).

В практике бурения скважин применяются циркуляционные системы открытого и

закрытого типа [6]. В первом случае газожидкостная промывочная смесь сбрасывается в

окружающую среду, вызывая ее загрязнение. Во втором обеспечивается ее разрушение и

регенерация раствора ПАВ для последующего его использования в технологическом процессе



проходки скважины.

Экологически и экономически наиболее эффективной является замкнутая циркуляционная

система закрытого типа, которая обеспечивает безотходную технологию промывки скважин. В

циркуляционной системе происходит выведение из газожидкостной промывочной смеси жидкой и

твердой фаз. Раствор ПАВ идет для повторного использования, а твердая фаза − для

ликвидационного тампонирования скважин.

Все существующие способы и технические средства, применяемые для разрушения

газожидкостных промывочных смесей, делятся на химические, механические, физические и

комбинированные.

Яковлев А. А., Турицына М. В. / НауковіпраціДонНТУ. Серія «Гірничо-геологічна». Вип. 14(181). 2011 р. С. 186–190

Химический метод по данным работ [2, 6] в условиях бурения с газожидкостными

промывочными смесями не применим.

Механические способы разрушения газожидкостных промывочных смесей достаточно

детально рассмотрены в работах [2, 6]. К ним относят разрушение пены с помощью двух дисков,

вибрационным способом, с использованием вакуумных дегазаторов. Последние представлены

двумя схемами − первая с подачей жидкости в вакуумный резервуар, вторая − за счет подсоса



воздуха вакуумным насосом. Второй способ применяется в экспериментальных исследованиях [3].

В практике геологоразведочного бурения оба способа не нашли широкого применения.

Известен пеногаситель турбинного типа, в котором разрушение газожидкостной

промывочной смеси достигается за счет центробежно-ударного воздействия на нее и быстрого

снижения давления в потоке жидкости, движущейся с большой скоростью от всасывающего

патрубка по каналам, образуемыми лопастями турбины.

В б. ВНИИБТ был разработан и испытан пеноразрушитель циклонного типа. Он показал

хорошие результаты при разрушении стабильных пен, полученных на основе сульфонола.

В практике разведочного бурения наиболее широкое распространение получили

устройства эжекторного типа. Один из них (ПЭ) был разработан в ВИТРе. Для его работы

требуются относительно большие удельные расходы сжатого воздуха. В работе [4] приводится

новая конструкция эжекторногопеноразрушителя (ЭП) с кольцевой камерой.

По данным экспериментальных исследований видно, что при разрушении двухфазной

пены, состоящей из 1%-го раствора поверхностно-активных веществ, она полностью не

разрушалась. Так, например, устойчивость пены до ЭП составляла 18,2, а после − 3,5 с/см3. Не

известно, как будет работать данное устройство, имеющее кольцевую камеру с зазором

0,001÷0,002 м, при наличии в газожидкостной смеси твердой фазы.

К физическому разрушению относят термический и акустический способы. Термический

способ, в основном, реализуется путем воздействия на пену тепла, излучаемого нагреваемой



поверхностью. Примером акустического способа пеноразрушения может служить ультразвуковые

пеноразрушители типа УАДП-1 и УАДП-В-2. Однако для их работы требуется большая подача

сжатого воздуха (до 1,5 м3 на 1 м3 пены).

Все рассмотренные устройства (пеноразрушители) предназначены только для разрушения

двухфазной пены. В практике же бурения газожидкостная промывочная смесь, как правило, несет

определенное количество твердой фазы. По данным ВИТРа, при алмазном бурении содержание

твердой фазы в газожидкостной смеси с размерами фракций до 0,0003 м достигает до 96%, а при

твердосплавном до 80%. Как указывается в работе [4], частицы породы фракций от 0,0002 до

0,0003 м в статическом состоянии могут удерживаться в пене до ее полного разрушения.

Отделение твердой фазы с размерами частиц менее 5×10-6 м из промывочной жидкости

техническими средствами не обеспечивается [5]. При бурении шарошечными долотами размер

частиц разрушенной породы может достигать до 0,015 м.

В работе [2] указывается, что на забое скважины могут оставаться частицы металла и

твердого сплава из-за разрушения породоразрушающего инструмента (долото, коронка) с

эквивалентным диаметром до 0,01 м. Однако это не вызывает опасности возникновения

аварийных ситуаций, так как известно, что пена может удерживать разные материалы (песок,

оксид и сульфид железа, нефть и др.) [3]. Все транспортируемые из скважины твердые частицы

должны быть отделены от раствора ПАВ.

Рассмотрим наиболее широко применяемые при бурении скважин с пеной

циркуляционные системы.

Циркуляционная система с двумя эжекторными устройствами, разработанная

сотрудниками б. Норильской ГРЭ и б. отраслевой научно-исследовательской лабораторией

технологии и техники разведочного бурения ЛГИ представлена на рис.1. Газожидкостная

промывочная смесь, выходящая из скважины, отсасывается эжектором. Под действием струи

сжатого воздуха происходит ее частичное разрушение. В дальнейшем идет ее самопроизвольный

распад в зумпфе емкостью до 6 м3. В отстойнике происходит естественное осаждение шлама. Из

зумпфа раствор ПАВ откачивается центробежным насосом для повторного использования. Второй

эжектор служит для дополнительного разрушения пены, остающейся в зумпфе. К основным ее

недостаткам можно отнести то, что отделение твердой фазы основано на самопроизвольном

Яковлев А. А., Турицына М. В. / НауковіпраціДонНТУ. Серія «Гірничо-геологічна». Вип. 14(181). 2011 р. С. 186–190

осаждении твердых частиц разбуренной породы под действием гравитационных сил. При этом

происходят большие потери (до 10÷20%) раствора ПАВ [5].

Рис.1. Схема циркуляционной системы с двумя эжекторными устройствами:

1 – направляющая труба, 2 – бурильные трубы, 3 – эжектор, 4 – воздухопровод, 5 – зумпф, 6 – емкость для

шлама, 7 – емкость для жидкой фазы, 8 – насос для забора раствора ПАВ, 9 – воздухопровод, 10 – эжектор

Мелкие частицы шлама не осаждаются и, чем меньше размер частиц, тем сложнее их

отделить от пены. Кроме того, затруднена чистка зумпфа от шлама; откачиваемая жидкость может

содержать тонкие (до 0,00005 м) частицы шлама, не выпавшие в отстой; и, наконец, вторым

эжектором может выбрасываться в окружающую среду воздух с частью не разрушенной

газожидкостной промывочной смесью, содержащий тонкие фракции частиц породы.

Рис. 2. Схема циркуляционной системы с циклоном:

1 – направляющая труба, 2 – бурильные трубы, 3 – герметизирующее устройство – превентор вращающегося

типа, 4 – отводная труба, 5 – циклон, 6 – заслонка, 7 – вентилятор, 8 – зумпф, 9 – крышка люка для удаления

шлама, 10 – шлам в накопителе, 11 – центробежный насос, 12 – емкость для сбора раствора ПАВ для

повторного использования

Яковлев А. А., Турицына М. В. / НауковіпраціДонНТУ. Серія«Гірничо-геологічна». Вип. 14(181). 2011 р. С. 186–190

Циркуляционная система с циклоном приведена на рис.2 [6]. Особенностью этой системы

является принудительное отделение твердой фазы из газожидкостной промывочной смеси. Из

скважины газожидкостная промывочная смесь по отводной трубе поступает в циклон, где

разделяется на жидкую пульпу, сбрасываемую в зумпф, и воздух, отсасываемый вентилятором. В

зумпфе происходит естественное осаждение твердых частиц из жидкости. Шлам извлекается из

шламонакопителя при открытии крышки люка по окончании рейса. Это улучшает геологическое

опробование в тех случаях, когда выход керна при бурении очень низок и его недостаточно для

опробования. Для достижения требуемого режима отсос воздуха вентилятором регулируется с

помощью заслонки. Недостатки этой системы сводятся к следующим: система работает только

при установке на устье скважины герметизирующего устройства; твердая и жидкая фазы

газожидкостной промывочной смеси сбрасываются в зумпф совместно; отделение твердых частиц,

как и в первой циркуляционной системе, достигается за счет гравитационных сил. Авторами

предложена новая замкнутая циркуляционная система закрытого типа для бурения скважин с

применением газожидкостных промывочных смесей, рис.3.

Яковлев А. А., Турицына М. В. / НауковіпраціДонНТУ. Серія «Гірничо-геологічна». Вип. 14(181). 2011 р. С. 186–190

логоразведочных

скважин с промывкой пеной. – СПб.: Недра, 1996, 179с.

5. Экологизация промывки при бурении скважин. / А.М. Яковлев, В.С. Литвиненко, В.И. Коваленко,

А.Н. Холодок. − СПб.: СПГГИ (ТУ), 1994, 43с.

6. Яковлев А.М., Коваленко В.И. Бурение скважин с пеной на твердые полезные ископаемые. − Л.: Недра,__

Рис. 3. Замкнутая циркуляционная система закрытого типа для бурения скважин с применением

газожидкостных промывочных смесей:

1 – направляющая обсадная труба, 2 – бурильные трубы, 3 – воздухоподводящая труба, 4 – эжектор, 5 –

циклон, 6 – вентилятор, 7 – электродвигатель, 8 – пористая шламоприемная камера, 9 – корпус

шламоуловителя, 10 – насос для забора раствора ПАВ, 11 −съемный контейнер для сбора разрушенной

породы, 12 − зумпф для сбора раствора ПАВ

В отличие от существующих в предлагаемой схеме используется эжекторный отвод пены

из скважины совмещенный с циклоном для принудительного отделения газовой фазы от

твердожидкой смеси.

Поскольку газовая фаза может включать в себя определенное количество неразрушенной

газожидкостной промывочной смеси, несущей коллоидные частички породы, применяется отсос и

отвод этой смеси в шламоулавливающее устройство. Внутри него удерживается мелкий шлам.

Далее воздух выводится в окружающую среду. Шлам из циклона сбрасывается в

специальный пористый контейнер. Жидкость, содержащая ПАВ, вытекает в зумпф, из которого

она откачивается центробежным насосом в зумпф циркуляционной системы. Шлам легко

извлекается из камеры зумпфа в специальном контейнере через люк. Полученный шлам может

быть использован для порейсового отбора проб проходимых пород и для ликвидации скважин.

Яковлев А. А., Турицына М. В. / НауковіпраціДонНТУ. Серія«Гірничо-геологічна». Вип. 14(181). 2011 р. С. 186–190

Предлагаемая система обеспечивает лучшие экологические условия, по сравнению с

существующими циркуляционными системами, исключая загрязнение окружающей среды;

облегчает отбор порейсовых проб пород при низком выходе керна; уменьшает расход

дорогостоящих ПАВ и воды, тем самым, снижая стоимость буровых работ.


Дата добавления: 2014-12-30; просмотров: 15; Нарушение авторских прав







lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2021 год. (0.024 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты