Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Очистка от породы. Выходящий из скважины при замкну­той циркуляции буровой раствор направляют в очистную си­стему, а затем из емкости он засасывается насосом и вновь на­гнетается в скважину. Для обеспечения нормальных условий бурения нужно, чтобы в очистной системе от раствора в еди­ницу времени отбиралось такое же количество горной породы, какое разрушается на забое.

Ранее для очистки раствора использовали большие по объ­ему отстойники-амбары. Из-за образующейся в растворе при медленном движении пространственной структуры шлам выпа­дал плохо. Затем нашли применение желобные системы с двумя-тремя отстойниками между устьем скважины и прием­ной емкостью. На стационарных буровых желоба обычно из­готовляют из досок, на самоходных буровых установках исполь­зуют разборные желоба из листового железа. Лучше во всех случаях изготовлять желоба металлическими. При бурении на нефть и газ глубина желобов 40—60 см, ширина 60—70 см при роторном и до 1 м при турбинном бурении, длина желобной системы 40—50 м. При колонковом бурении сечение желобов равно 20X30 см, их общая длина 15—20 м.

От промежуточных отстойников стали отказываться, так как раствор в них застудневает, свежие его порции движутся лишь в определенном русле по поверхности застоявшегося ра — строра, чистка отстойников трудоемка и ведет к большим по­терям раствора. Желоба широко применяют, в настоящее время. Для нормального глинистого раствора уклон желобов

«

должен быть близок к 1/100, при этом скорость течения состав­ляет 15—18 см/с и создаются цаилучшие условия для выпаде­ния шлама. В желобах устанавливают перегородки (уступы) — при роторном и турбинном бурении через 5—10 м, при колонко­вом — через 1—2 м. Обычно делают перегородки, не доходящие до верхней кромки желоба или образующие щель над его дном, или же чередуют те и другие. Перегородки, изменяя направле­ние потока, способствуют разрушению структуры и более пол­ному выпадению шлама.

При однорядной желобной системе нельзя чистить желоба в процессе бурения. Двухрядная секционная желобная система, предложенная А. А. Линевским (рис. 2.22), позволяет выклю-

чать для чистки любую секцию без прекращения циркуляции раствора.

В интересах охраны окружающей среды, сокращения пло­щади потрав желоба следует располагать зигзагообразно вплотную друг к другу. В зимний период зигзагообразная же­лобная система при колонковом бурении может быть разме­щена под полом буровой.

В дополнение к желобам в настоящее время применяют механические средства принудительной очистки растворов, уста­навливаемые на выходе из устья скважины, которые по прин­ципу работы подразделяются на две группы:

а) основанные на использовании силы тяжести — вибраци­онное сито, сито-конвейер, самовращающийся сепаратор;

б) основанные на использовании центробежной силы — гид­роциклон, турбоциклон (центрифуга).

Для механизмов первой группы требуется превышение входного желоба над выходным не менее 0,5—0,8 м, и поэтому их используют наряду с механизмами второй группы главным образом при глубоком бурении на нефть и газ. При колонко­вом бурении, где уступ между желобами обеспечить трудно, используют средства второй группы, тем более что типичный для колонкового бурения тонкий шлам легко отделяется только центрифугированием.

Вибрационное сито (рис. 2,23, а) представляет собой раму с натянутой на ней нержавеющей стальной сеткой, установлен­ную на рессорах под углом 15—18° и приводимую электромо­тором мощностью 2—3 кВт в колебательное движение с по­мощью вращающихся дебалансов. Вибрация способствует раз­рушению структуры раствора, шлам скатывается по сетке.

Сито-конвейер имеет бесконечную движущуюся сетку с при — вулканизированными резиновыми бортами. Верхняя ветвь сита служит для очистки раствора, процеживающегося в корыто и

стекающего по желобу в приемную емкость. Нижняя ветвь промывается водой. Шлам сбрасывается в сторону. Движение сита обеспечивается за счет гидроколеса, приводимого во вра­щение вытекающим из устья раствором.

Самовращающийся сепаратор (рис. 2.23, б) имеет сепари­рующий барабан 2 в виде окруженного металлической сеткой горизонтального шнека, получающего вращение с помощью трансмиссии 4 от силового колеса 1, приводимого в движение потоком глинистого раствора из устья скважины. Вспомога­тельный барабан 3 служит для отбора проб шлама. Раствор процеживается через сетчатую стенку рабочего барабана и вы­водится в желоб. Отделившийся шлам выталкивается шнеком. Сетка периодически промывается водой из форсунок.

Для сит и сепараторов используют сетки из стальной прово­локи с размерами ячеек: 0,7×2,3 мм; 1,0×2,3 мм и 1,0Х5,0мм. Частицы шлама размером менее 0,5 мм с помощью этих сеток отделить нельзя.

Гидроциклон (рис. 2.24) состоит из верхней короткой ци­линдрической части и нижней удлиненной конусной части с уг­лом конусности 10—20°. Из внутренней его полости через верх­нюю крышку выводится выходной патрубок, конус заканчива­ется внизу выпускным каналом со сменными насадками.

Жидкость со взвешенными в ней твердыми частицами из трубо­провода 1 через сужающийся входной патрубок 2 с перепа­дом давления в 0,2—0,3 МПа тангенциально вводится во внут­реннюю полость цилиндрического диффузора и приобретает вихревое движение. В результате сложного взаимодействия тангенциальных, радиальных и осевых сил твердые частицы вдоль внутренних стенок циклона перемещаются к выпускному каналу 4 и вместе с частью жидкости выводятся наружу. Очи­щенная жидкость выводится через выходной патрубок 3. Про­изводительность циклона и степень очистки жидкости можно регулировать, — изменяя пло­щадь проходного сечения вы­ходного патрубка и сменных насадок.

Тщательная очистка про­мывочной жидкости очень

важна при алмазном бурении, в особенности снарядами со съемными керноприемниками (ССК). Тонкодисперсный шлам, образующийся при ал­мазном бурении, содержит до 90 °/о частиц крупностью ме­нее 0,2 ММ. Практически ПОЛ — Рис. 2.24. Схема гидроциклона для ную очистку раствора от шла — очистки раствора ма крупностью не менее

0, 05 мм обеспечивает разработанная ВИТРом гидроциклонная установка ОПР, включающая три циклона производительностью до 25, 60 и 100 л/мин и герметизатор устья скважины. При ис­пользовании герметизатора раствор подается непосредственно из скважины в соответствующий циклон и очищается непре­рывно в процессе бурения. При использовании любого специ­ального насоса можно наладить непрерывную или периодиче­скую очистку раствора. Установка ОПР серийно производится актюбинским заводом «Геологоразведка».

Турбоциклон очищает раствор также на основе использова­ния центробежной силы, но вихревое движение жидкости со­здается механическим путем с помощью вращающегося ро­тора.

При глубоком разведочном бурении находит применение комбинированная ситогидроциклонная установка 4СГУ-2, вклю­чающая одинарное вибросито с ячейками 4X4 мм, батарею из четырех резиновых гидроциклонов диаметром 150 мм и насос ВШН-150 с электроприводом.

Дегазация раствора. Природный газ и воздух могут раство­ряться в буровом растворе и содержаться в нем в виде мелких пузырьков. При газировании раствора его плотность уменьша­ется, что может привести к внезапным выбросам пластовой
воды, нефти, газа. Кроме того, изменяются важные реологиче­ские свойства раствора и снижается подача насосов.

Чем выше вязкость и статическое напряжение сдвига рас­твора, тем труднее освободить его от газа. Поэтому при про­ходке газоносных горизонтов 7’ и 0 снижают до минимально допустимых значений и организуют непрерывную дегазацию раствора на поверхности. Для этого раствор подают в специ­альные градирни, деаэрационные башни, разбивают на тонкие струи и капли в лопастных глиномешалках, на вибрационных ситах и т. п. Удалению газа способствует повышение темпера­туры в сочетании с энергичным перемешиванием. Одним из способов дегазации раствора является вакуумирование.

Обработка буровых растворов реагентами на основе лигно- сульфатов и некоторыми другими (ССБ, КССБ, ХССБ, ФХЛС, окисленный лигнин, окзил, пекар, сулькор и пр.), обладаю­щими свойствами слабых пенообразователей, сопровождается повышенным поглощением газа (воздуха) и вспениванием. После дегазации обычными методами такие растворы вновь вспениваются. Кроме того, приходится дегазировать и искусст­венно приготовленные аэрированные растворы, когда их плот­ность слишком мала или необходимость в аэрации отпала. В этих условиях применяются поверхностно-активные веще­ства — пеногасители, не образующие структурированных пле­нок, но вытесняющие собой пленки более слабых пенообразова­телей или связывающие их гидрофобную часть. В качестве сла­бого пеногасителя используют нефть. Широко применяют НЧК, сивушное масло, костный жир, кальциевый мылонафт, окис­ленный петролатум, суспензии резины и полиэтилена в дизель­ном топливе, альфанол-79 и его 20 %-ный раствор в дизельном топливе и др. Наиболее эффективным пеногасителем является полиметисилоксан (ПМС), достаточная концентрация которого в растворе составляет 0,001 %• В соответствии с предложенным УкрНИИГаз способом пеногашения в желобную систему встав­ляют деревянную перегородку, смоченную ПМС, что обеспечи­вает устранение пены.

Комментарии запрещены.