Приготовление и очистка буровых растворов

Буровые насосы. При описании процесса вращательного бурения был рассмотрен путь движения промывочной жидкости, прокачиваемой буровыми насосами. Схема действия буровых насосов показана на рис. 6.1. Вал 14, получая вращение от двигателя, приводит в движение кривошип 13, который через шатун 12 перемещает возвратно-поступательно крейцкопф 11 и через шток 10 поршень 5, заключенный в цилиндр 9.

В нижней части цилиндра расположены всасывающие клапаны 4, а в верхней части нагнетательные клапаны 6 Всасывающие клапаны соединены при помощи всасывающего трубопровода 3, снабженного фильтром 2, с приемной емкостью 1, заполненной промывочной жидкостью. Нагнетательные клапаны соединены с компенсатором 8 и с нагнетательной линией 7, направляющей промывочную жидкость в стояк.

При движении поршня вправо в левой части цилиндра создается разрежение и под давлением атмосферы жидкость из приемной емкости 1 поднимается по всасывающему трубопроводу 3, открывает всасывающий клапан 4 и поступает в цилиндр насоса. В то же время из правой полости цилиндра жидкость вытесняется через нагнетательный клапан 6 в компенсатор 8 и нагнетательную линию 7. Клапаны 6а и 4а при этом закрыты.

При обратном движении поршня жидкость всасывается в правую полость цилиндра через всасывающий клапан 4а, а вытесняется из левой полости цилиндра через нагнетательный клапан 6а.

Следовательно, при передвижении поршня в какую-либо сторону одновременно происходит всасывание жидкости в цилиндр и вытеснение ее из цилиндра. Такие насосы называют насосами двойного действия.

Буровые насосы имеют не один, а два (или три) цилиндра, расположенных горизонтально. Поэтому буровые насосы являются горизонтальными, поршневыми, двух- и трехцилиндровыми двойного действия.

Рисунок 6.1 – Схема действия бурового насоса

Приготовление промывочной жидкости. Если в скважине имеются толщи коллоидных глин, промывочная жидкость образуется в ней самопроизвольно во время бурения. В этом случае закачиваемая в скважину вода диспергирует глину, выбуриваемую долотом, и образует глинистый раствор. Свойства раствора, полученного в скважине, регулируются изменением количества воды в растворе и добавлением химических реагентов. Этот метод приготовления промывочной жидкости – самый дешевый и легкий.

В мешалках глинистый раствор получается путем интенсивного перемешивания глины с водой. При необходимости в составляемые растворы добавляются по заранее разработанной рецептуре те или иные химические реагенты.

Очистка промывочной жидкости. Для очистки промывочной жидкости от выбуренной породы от устья скважины к емкостям буровых насосов, из которых они всасывают промывочную жидкость, прокладывается желобная система длиной 50 – 70 м с уклоном 0,01 – 0,015° от устья скважины. Ширина желобов обычно равна 0,8 м, высота 0,4 м. Для лучшего отделения частиц выбуренной породы из промывочной жидкости в желобах через каждые 6 – 8 м устанавливают перегородки высотой около 30 см. По мере накопления выбуренной породы желоба очищают.

Практика показала, что очистка промывочной жидкости от выбуренной породы только в желобной системе не даст нужного эффекта. Значительно лучше очищается раствор, если помимо желобной системы на пути движения жидкости устанавливаются механизмы (сито-гидроциклонные установки), принудительно отделяющие из нее выбуренную породу.

Сито-гидроциклонная установка устроена так, что поступившая в нее промывочная жидкость сначала очищается от крупных частиц выбуренной породы на двух вибрационных сит, а окончательная очистка жидкости – в четырех гидроциклонах.

Корпус каждого гидроциклона имеет форму воронкообразного сосуда 2 (рис. 6.2). Жидкость в гидроциклон подается через патрубок 1 специальным насосом, имеющимся в установке.

Рисунок 6.1 – Схема действия гидроциклона

В связи с расположением патрубка по направлению касательно к корпусу гидроциклона жидкость после выхода из патрубка, движется вихреобразно, что создает в потоке центробежные силы. Под влиянием этих сил выбуренные частицы отделяются из движущегося потока жидкости и отбрасываются в направлении к стенке гидроциклона. Сползая со стенки гидроциклона, частицы удаляются через регулируемое заслонкой отверстие 3. Очищенная жидкость концентрируется в централь ной части гидроциклона и через патрубок 4 сливается в желобную систему, а затем в приемную емкость насосов.