ПРИГОТОВЛЕНИЕ АЭРИРОВАННЫХ ГЛИНИСТЫХ РАСТВОРОВ
Существует три способа аэрации глинистых растворов: механический (компрессорный); бескомпрессорный с использованием ПАВ и устройств эжекторного типа; комбинированный.
При компрессорном способе в нагнетательную линию вводят сжатый воздух от компрессора через специальные устройства, которые, с одной стороны, способствуют бар-ботированию воздуха в промывочную жидкость, а с другой — предотвращают попадание раствора в ресивер компрессора при резком повышении гидравлических сопротивлений в колонне бурильных труб.
В практике разведочного бурения для получения аэрированных растворов используются передвижные компрессоры, развивающие, как правило, небольшое давление. Применение компрессорного способа аэрации ограничивается глубиной скважин, на которой потери напора при циркуляции промывочной жидкости не превышают давления, развиваемого компрессором.
Основные недостатки компрессорного способа аэрации: необходимость в компрессорном хозяйстве; высокая стоимость приготовления 1 м3 промывочной жидкости; повышенная коррозия бурильных труб и оборудования.
При бескомпрессорном приготовлении аэрированные глинистые растворы могут быть получены или непосредственно в нагнетательной линии в процессе бурения или промывки скважины, или путем предварительной аэрации. Предварительная аэрация глинистого раствора осуществляется в перемешивающих устройствах горизонтального типа или с помощью бурового насоса. В первом случае емкость устройства заполняют глинистым раствором с таким расчетом, чтобы лопасти выступали не менее чем на 20—25 см, затем добавляют пенообразователь и смесь в течение 10—15 мин перемешивается. Раствор аэрируется за счет захвата воздуха лопастями глиномешалки.
Аэрированный раствор с помощью бурового насоса приготовляют следующим образом. В отстойник, заполненный на 3/4 раствором, заливают пенообразователь и вручную перемешивают. Затем включают буровой насос, и через отводной шланг раствор сбрасывается в этот же отстойник.
При предварительном приготовлении аэрированных жидкостей время перемешивания и их стабильная плотность зависят от вида и количества пенообразователя. Предварительная аэрация проста в исполнении, не требует специальных технических средств, однако при этом не совсем надежно регулируется плотность раствора (воздухосодержание). Бескомпрессорная аэрация глинистого раствора непосредственно в нагнетательной линии осуществляется с помощью специального смесителя эжекторного типа.
При бескомпрессорном способе невозможно получить высокую степень аэрации. При предварительной аэрации это обусловлено конструктивными особенностями буровых насосов, при использовании смесителей — ограниченными техническими возможностями их принципиальной схемы. При компрессорном способе аэрации растворов с высокими структурно-механическими свойствами ухудшение работы насосов также может быть фактором, ограничивающим степень аэрации.
Ухудшение работы насосов обусловлено наличием в них пространства, примыкающего к рабочему объему цилиндров. В цикле нагнетания происходит сначала сжатие воздушной фа зы и лишь затем раствора, в цикле всасывания сначала расширяется воздушная фаза в объеме, примыкающем к цилиндру, и лишь при падении давления ниже атмосферного начнется процесс всасывания. При определенном содержании воздуха подача насоса может вообще прекратиться.
Для улучшения условий работы буровых насосов при компрессорной аэрации и использовании смесителей стремятся получить растворы с низкими реологическими параметрами, применяя химическую обработку. Все же наиболее эффективен компрессорный способ аэрации при использовании воды и других ньютоновских промывочных жидкостей.
Комбинированный способ приготовления аэрированных глинистых растворов—разновидность компрессорного. При этом используются смесители эжекторного типа с принципиальной схемой, описанной выше. Сжатый воздух от компрессора подается в камеру смешения, что позволяет повысить степень аэрации и использовать компрессоры при больших глубинах скважин. Известен также разработанный во ВНИИБТ способ аэрации бурового раствора путем последовательного соединения буровых насосов с промежуточным вводом воздуха от компрессора с невысоким рабочим давлением.