Система приготовления и очистки буровых растворов
Буровые растворы для бурения нефтяных и газовых скважин в большинстве случаев приготовляют на основе порошковых материалов. Применение этих материалов позволяет приготовить в короткие сроки большое количество бурового раствора в процессе бурения, сокращается время загрузки и разгрузки материалов, исключаются потери материалов и ручной труд. Растворы, приготовленные из порошков, имеют высокое качество, облегчается процесс регулирования их параметров, снижается стоимость и возникает возможность автоматизации операций приготовления, химобра — ботки и утяжеления буровых растворов, что значительно сокращает долю вспомогательных работ в балансе времени бурения.
Процесс приготовления растворов механизирован с помощью БПР — блока приготовления промывочных растворов. Блок предназначен для хранения на буровой порошкообразных материалов (глинопорошок, порошкообразные утяжелители и химреагенты) и приготовления из них обычных, химически обработанных и утяжеленных буровых растворов.
Блок состоит из двух емкостей объемом 42 м3, гидравлического смесителя, двух разгрузочных пневматических устройств, двух воздушных фильтров, загрузочных труб, соединительных тяг и трех резиновых гофрированных рукавов. Емкости блока загружаются порошкообразным материалом из автоцементовозов. Из одной емкости в другую материал перегружается эжектором нагнетанием воздуха, поступающего из пневмосистемы буровой.
Для приготовления или утяжеления бурового раствора на одном из резервуаров циркуляционной системы буровой устанавливают гидравлический смеситель эжекторного типа. Материал из емкости по резинотканевому гофрированному рукаву поступает в корпус смесителя, где смешивается с жидкостью, и через сливную трубу направляется в резервуар.
Приготовление буровых растворов, особенно утяжеленных, как правило, связано с их химической обработкой. .
Хранение химреагентов в непосредственной близости от жёлобной системы позволяет оперативно регулировать их ввод в раствор в зависимости от производительности БПР. Количество химреагентов зависит от типа бурового раствора и должно точно регулироваться при его приготовлении.
Автоматизированная циркуляционная система 2ЦСА, разработанная СПКБ БА, предназначена для приготовления и утяжеления буровых раст-
воров и включает в себя систему управления, обеспечивающую автоматизацию основных технологических процессов: долив скважины; дегазацию, приготовление и утяжеление раствора, поддержание его заданного объема и обработку раствора жидкими реагентами.
Измеряемые параметры — плотность, содержание газа, уровень, концентрация водородных ионов, температура, изменение расхода — выведены на показывающие приборы, а плотность и загазованность — на самописцы. Выполнение режимных операций фиксируется на пульте световой сигнализацией. Система служит для приготовления бурового раствора различного состава и поддержания параметров циркулирующего раствора. Система приготовления бурового раствора включает в себя емкость приготовления, плотномер, уровнемер, гидросмесительное устройство с насосом, блок бункеров и систему управления. "
Блок бункеров оснащен датчиком и задатчиком веса, дозатором порошкообразного материала с регулируемой подачей и пневмотранспортом.
Технические данные 2ЦСА
|
0,1 1,3—5 ±4,5 ±150 30 0,055—0,065 0,29—0,31 |
Производительность, м3/с……………………………………………………………………..
Массовый расход системы автоматического дозирования по глино-
порошку, кг/с……………………………………………………………………………………
Погрешность непрерывного дозирования порошкообразных материалов, %………
Погрешность порционного дозирования, кг……………………………………………….
Максимальная дальность транспортирования глинопорошка при
высоте подъема 10 м, м………………………………………………………………………..
Рабочее давление транспорта, МПа:
пневматического……………………………………………………………………………….
гидравлического……………………………………………………………………………..
Система утяжеления и поддержания заданной плотности бурового раствора включает в себя емкость обработки, гидросмесительное устройство, блок бункеров, плотномер и систему автоматического управления.
Погрешность поддержания плотности, г/см3…………………………………………………… 0,01—0,02
Массовый расход системы автоматического дозирования по баритовому ‘ утяжелителю, кг/с 1,6—5,5
Благодаря автоматизации и постоянному контролю процессов приготовления и утяжеления бурового раствора улучшается качество раствора. Расход глинопорошка, утяжелителя л химреагентов снижается на 8%. В результате совмещения операций по приготовлению раствора улучшается структура баланса времени, коммерческая скорость бурения увеличивается на 6%.
Специальные приборы контроля для системы приготовления буровых растворов не выпускаются. Могут быть использованы контрольно-измерительные приборы общепромышленного назначения и приборы, разработанные для циркуляционных систем буровых установок.
Массы сыпучих материалов в емкостях измеряют с помощью элект — ронно-тензометрических дистанционных весодозирующих устройств типа 1ЭДВУ-6-4, 1ЭДВУ-6-3, предназначенных для автоматического взвешивания загружаемых емкостей и дистанционного дозирования.
Диапазон взвешивания, т:
TOC o "1-5" h z ЭДВУ-6-3……………………………………………………………………………………………… 6—16
ЭДВУ-6-4………………………………………………………………………………………………. 8—20
Класс точности……………………………………………………………………………………………….. 1
Основная приведенная погрешность, %……………………………………………….. . . ±1
Диапазон рабочих температур, °С:
первичного преобразователя…………………………………………………………….. 10—35
вторичного преобразователя……………………………………………………………… —30 ±+50
Питание:
ток………………………………………………….. Переменный,………………………………………. од’ нофазный
напряжение, В……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 220±зз
TOC o "1-5" h z частота, Гц……………………………………………………………………………………………… 50±1
Габаритные размеры, мм: .
первичного преобразователя………………………………………………………………….. 378X258X185
вторичного прибора…………………………………………………………………………….. 460X320X320
Масса, кг……………………………………………………………………………………………………. 250
Уровень раствора в емкостях следует измерять с помощью уровнемера ППУ-1, разработанного СПКБ «Промавтоматика» (г. Краснодар).-
Технические данные ППУ-1
Предел измерения, м……………………………………………………………………………………………… 2,5
Основная приведенная погрешность, %………………………………………………………………………… ±1,5
Температура контролируемой среды, °С…………………………………………………………………….. 80
При Повышении требований к системам приготовления буровых растворов должное внимание следует уделять системам их очистки. Наряду с повышением показателей работы долот качественная очистка бурового раствора от выбуренной породы сокращает расход материалов на регулирование свойств бурового раствора, что приводит к значительной экономии. Существенно увеличиваются проходка на долото и механическая скорость. Нашли применение одноступенчатая и двухступенчатая системы очистки бурового раствора. Основными показателями, по которым оценивается эффективность работы устройств для очистки буровых растворов от выбуренной породы, являются: пропускная и очистная способность, степень очистки раствора по фракциям твердой фазы, потери раствора и утяжелителя со шлаком. .
Низкое качество очистки буровых растворов — основная причина возникновения аварий и осложнений, связанных с прихватами бурильных труб и обсадных колонн. Регулирование содержания твердой фазы в буровых растворах и ее состава — важнейший технологический процесс при строительстве скважин, от уровня, осуществления которого в значительной степени зависят технико-экономические показатели бурения.
Для контроля процесса очистки бурового раствора от выбуренной породы используются в основном лабораторные методы и средства, предназначенные для контроля качества бурового раствора, и приборы контроля давления бурового раствора на входе в гидроциклон.
С помощью лабораторных средств измерения периодически контролируют параметры бурового раствора. Комплект лаборанта КЛР-1 позволяет определять плотность, водоотдачу, предельное статическое напряжение сдвига, эффективную (условную) вязкость. С помощью отстойника ОМ-2 устанавливают содержание песка (общего и отмытого).
Одновременно с очисткой буровой раствор дегазируют. Объемное содержание газа в растворе определяют прибором газосодержания ПГР-1, входящим в комплект КЛР-1, или прибором ВГ-1М.
Существующие средства очистки бурового раствора от выбуренной породы не рассчитаны на регулирование их режима в процессе работы. Процесс очистки обеспечивается заданными техническими характеристиками оборудования, и его контроль с помощью лабораторных приборов и методик позволяет проводить эти работы с достаточной эффективностью.
Для замера условной вязкости применяют вискозиметр ВБР-1, а для замера эффективной вязкости и предельного статического напряжения сдвига — вискозимер ВСН-3, входящие в комплекты переносных, передвижных и стационарных лабораторий. Однако эти приборы дискретного типа и для систем приготовления буровых растворов малоэффективны.
В ГДР выпускаются ротационные вискозиметры, при помощи которых замеры проводятся непрерывно и автоматически. Для систем приготовления буровых растворов может быть использован вискозиметр типа КД, имеющий следующие технические данные:
TOC o "1-5" h z Температура раствора, °С…………………………………………………………………………………… 300
Количество протекающего через прибор раствора, л/ч…………………………………………………. 50
Электрический аналоговый выходной сигнал, мВ……………………………………………. 0—50
Основная погрешность, % . . ………………………………………………………………….. -. ±2,5
Степень защиты…………………………………………………………………………………………… Взрывозащи
щенный
Масса, кг:
первичного преобразователя…………………………………………………………………… 18
измерительного узла……………………………………………………………………………………. 18,5
Для измерения плотности бурового раствора могут быть применены автоматические весовые плотномеры АВП-1, АВП-1 М. Они имеют показывающие и регистрирующие приборы; сигнализаторы не предусмотрены.
Для контроля дозирования жидких химических реагентов может быть применен индукционный расходомер 4-РИМ, предназначенный для измерения расхода агрессивных растворов и пульп в трубопроводе, неагрессивных к резине типа 1751 и стеклоэпоксидным трубам. В комплект входят первичный преобразователь, вторичный прибор, интегратор, указатель и регистратор расхода.
Технические данные 4-РИМ
Диапазон измерений, м3/с……………………………………………………………………………….. 8—1000
Основная приведенная погрешность, %:
TOC o "1-5" h z первичного преобразователя и………………………………………………………….. указателя………… ±1,5
регистратора……………………………………………………………………………………………….. ±2,5
Давление измеряемой среды, МПа………………………………………………………………………….. 2,5
Максимальная температура измеряемой среды, °С, для первичных преобразователей, покрытых: .
резиной………………………………………………………………………………………. 70
полиуретаном………………………………………………………………………………………………… 50
Расход воды можно измерять с помощью турбинного счетчика холодной воды ВТ-50.
Технические данные ВТ-50
TOC o "1-5" h z Наибольший эксплуатационный расход воды, м3/ч…………………………………………………… 15
Кратковременный расход, м3/ч, в течение: ‘
1ч…………………………………………………………………………….. "…………………………. 30
4 ч…………………………………………………………………………………………………………. 22,5
Основная погрешность, %, при расходе:
1,5—4 м3/ч…………………………………………………………………………………… ±5
> 4 м3/ч…………………………………………………………………………………………………… ±2
Порог чувствительности, м3/ч……………………………………….. ,…………………………………. 0,7
Потеря давления при расходе 20 м3/ч, МПа…………………………………………………………… 0,01
Диаметр условного проходного сечения, мм……………………………………………… 50
Температура измеряемой среды, °С………………………………………………………………….. 30
Максимальное рабочее давление, МПа………………………………………………………………….. 1
Подсоединение к трубопроводу…………………………………………………………………….. Фланцевое
Габаритные размеры, мм………………………………………………………………………….. 155X160X214
Масса, кг…………………………………. ………………………………………………………………… 6,8
Для измерения плотности бурового раствора в СПКБ БА разработан плотномер, представляющий собой колонку в виде закрытого вертикального сосуда. Внутренней вертикальной продольной перегородкой сосуд разделен на две сообщающиеся сверху и снизу полости. Эти полости связаны соответственно с. входным и выходным патрубками, расположенными в одной поперечной плоскости, являющейся плоскостью симметрии колонки, относительно которой датчики давления установлены на равных расстояниях. В плотномере отсутствует влияние гидростатического давления, создаваемого насосом. Плотномер применен в системе автоматического регулирования плотности бурового раствора и не является измерительным прибором, однако он может быть использован в комплекте с показывающим прибором как индикатор плотности. Диапазон измерения плотности 1 —1,8 г/см3, погрешность измерения ±2%.