МЕТОДЫ ДЕГАЗАЦИИ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
При бурении скважин промывочная жидкость нередко естественным образом обогащается воздухом или газом, что сопровождается резким изменением ее плотности, реологических и структурно-механических свойств. Ухудшается работа насосов и уменьшается их подача, поэтому своевременная и эффективная дегазация промывочных жидкостей — важное условие обеспечения нормального процесса бурения.
Необходимость в дегазации возникает в случае искусственно приготовленных аэрированных растворов, когда они выполнили свою задачу или значительно понизилась их плотность.
Газ и воздух в промывочные растворы поступают главным образом в процессе бурения газосодержащих пород, например, в районах разведки угольных, нефтяных и газовых месторождений. Иногда раствор естественно аэрируется при бурении сухих воздухосодержащих пород. Процесс газонасыщения ускоряется в присутствии поверхностно-активных веществ.
Основное препятствие к выделению газа из раствора — силы внутреннего взаимодействия. В структурированном вязком растворе пузырьки газа или воздуха не могут преодолеть напряжение сдвига системы и остаются в ней. Образование из поверхностно-активных веществ прочных структурированных пленок на поверхности пузырьков воздуха может вызвать устойчивость газонасыщенной системы даже в сравнительно слабоструктуриро-ванных растворах. Для снижения газонасыщения жидкости при бурении газонасыщенных пород эффективно применение растворов с пониженной вязкостью, однако это далеко не всегда возможно.
Существующие методы дегазации можно разделить на четыре группы: естественный; механический; физико-химический; комбинированный.
Естественный способ дегазации Промывочной жидкости в циркуляционной системе применяется для растворов с невысокими вязкостью и СНС. При движении раствора в желобах структура его разрушается, что сопровождается выделением газовой фазы в виде пены. Накопившаяся у перегородок пена постепенно разрушается. Этот способ мало эффективен.
Дегазации способствуют и условия, когда раствор растекается тонкой пленкой по широкой наклонной поверхности. В присутствии поверхностно-активных веществ в растворе возможна дополнительная аэрация жидкости. Поэтому радикальная мера уменьшения или полного устранения газосодержания — принудительная дегазация раствора.
Механические методы дегазации Буровых растворов применяются при бурении глубоких разведочных скважин на нефть и газ, если в растворе нет ПАВ. Частичная дегазация происходит при очистке глинистых растворов от шлама на вибрационном сите, сите-конвейере. Специальные устройства для дегазации построены на принципе разрушения структуры бурового раствора и создания вакуума. Сюда следует отнести центробежные дегазаторы бурового раствора, вакуумные дегазаторы, из которых применяются ДВС-2, ДКС-2К, ДВМ-2 и др.
Дегазация промывочных растворов возможна в гидроциклонах. Нижнее отверстие гидроциклона перекрывается, и к аппарату подается газонасыщенная жидкость. Под действием вакуума и сил гравитации газ собирается в центральной части гидроциклона, а затем в виде крупных пузырей выбрасывается струей бурового раствора в атмосферу. Этот способ применяется при неглубоком разведочном бурении.
Физико-химический способ дегазации Буровых растворов заключается во введении специальных веществ — пеногасителей. Такой способ гашения пены прост, экономичен и не связан с созданием и применением специальных конструкций или устройств. В промывочную жидкость вводят поверхностно-активные вещества, не образующие структурированных пленок, но более активные, чем вещество, вызывающее пенообразование, либо добавляют вещества, связывающие гидрофобную часть мо-лекул пенообразователя. В первом случае воздушные пузырьки разрушаются за счет вытеснения с их поверхности поверхностно-активного вещества пенообразователя, вследствие локального ослабления пленки с последующим разрывом. Лишенный защиты пузырек выходит из промывочной жидкости.
Связывание гидрофобной части молекулы пенообразователя, сопровождающееся гашением пены, происходит только тогда, когда эта часть более активно адсорбируется на поверхности пеногаситель — вода, чем на поверхности воздух — вода. Это вызывает десорбцию пенообразователя с поверхности пузырьков и их разрушение.
Особенно активен в качестве пеногасителя полиметисилок-сан. Добавки 0,005—0,05% его способствуют полному удалению пены. Концентрации других пеногасителей должны быть в пределах 0,1—3%. Хорошо гасит пену суспензия резины или полиэтилена в дизельном топливе в соотношении 1 : 10. В каждом конкретном случае оптимальная концентрация уточняется опытным путем.