Дегазация бурового раствора.

Газирование раствора обычно происходит при разбуривании газоносных пластов, когда в буровой раствор попадает газ в виде мелких пузырьков.

Если буровой раствор обладает небольшими вязкостью и СНС, в очистной системе из него легко выделяются пузырьки газа. Однако при этом на поверхности раствора образуется пена, которая, попа­дая через приемы в буровые насосы, нарушает их работу. При высо­кой вязкости раствора, которая еще больше увеличивается при его газировании, газ на поверхности не выделяется, что приводит к сни­жению плотности бурового раствора и соответственно снижению противодавления на пласт, а это может вызвать газопроявления вплоть до выбросов и фонтанов.

Иногда при использовании некоторых реагентов (КССБ, ССБ и др.) в буровом растворе образуется стойкая пена в результате того, что эти реагенты способствуют «размельчению» воздуха, попадающего в раствор, и стабилизации образующихся при этом пузырьков воздуха. Этот случай «газирования» может также привести к осложне­ниям при бурении. Пеногасители не всегда обеспечивают полное уда­ление пены из бурового раствора. Поэтому, как и при газировании, приходится использовать устройства для принудительной дегазации бурового раствора, а также комбинировать механическую дегазацию с применением пеногасителей (химической дегазацией).

Для механической дегазации наиболее эффективно используются дегазаторы ДВС – 1 и ДВС – 2. Конструкции этих дегазаторов анало­гичны, но размеры и масса ДВС – 2 меньше.

Обычная схема дегазации бурового раствора при интен­сивном поступлении газа (например, при несбалансированном давлении в скважине) показана на рис. 5. Газожидкостный поток из скважины 2, дойдя до вращающегося превентора 3, через регулируемый штуцер 4 и герметичные манифольды поступает в газовый сепаратор 5, где из раствора выделяется основной объем газа. Очищенный от свободного газа рас­твор поступает на вибросито б и собирается в первой емкос­ти циркуляционной системы. Дальнейшая очистка раствора от газа осуществляется с помощью специального аппарата ­дегазатора 7. Окончательная дегазация происходит в промежуточных емкостях 1 циркуляционной системы с помощью механических перемешивателей.­

Рис. 5. Схема дегазации бурового раствора.

Газовый сепаратор, используемый в качестве первой сту­пени очистки бурового раствора от газа (рис. 6), представ­ляет собой герметичный сосуд сравнительно большого объе­ма, оборудованный системой манифольдов, клапанов и при­боров.

Рис. 6. Схема газового сепаратора.

Буровой раствор из скважины через вращающийся пре­вентор и регулируемый штуцер по закрытому манифольду поступает по тангенциальному вводу 7 в полость газового сепаратора 1, где скорость потока резко снижается. В резуль­тате действия инерционного и гравитационного полей проис­ходит интенсивное выделение из бурового раствора газа, который скапливается в верхней части сепаратора и отводится по трубопроводу 5 на факел.

Буровой раствор, очищенный от свободного газа, собира­ется в нижней части газосепаратора, откуда он подается по линии 2 для очистки от шлама на вибросито.

Современные газовые сепараторы, имеющие вместимость 1 – 4 м³, рассчитаны на давление до 1.6 МПа и устанавливают­ся непосредственно над первой емкостью циркуляционной системы. Они оборудуются предохранительным клапаном 6, регулятором уровня бурового раствора поплавкового типа 3 и эжекторным устройством 11 для продувки и очистки сепара­тора от накопившегося шлама.

Эжекторное устройство работает следующим образом. Воду, а в зимнее время пар пропускают через штуцер эжек­тора 11, в результате чего в сбросовом патрубке газосепаратора создается разрежение. При открытой сбросовой за­движке 10 скопившийся на дне газового сепаратора шлам 9 вместе с частью бурового раствора устремляется в камеру эжекторного смесителя, подхватывается потоком воды (или пара) и выбрасывается из сепаратора наружу. После очистки полости сепаратора сбросовую задвижку 10закрывают. Для контроля за давлением внутри сепаратора газовая часть его полости оборудуется манометром 4.

В период интенсивных газопроявлений и задавливания пластов буровым раствором в процессе газового выброса, когда сепаратор не в состоянии обеспечить разделение газожидкостного высокоскоростного потока, поток из сква­жины направляют непосредственно на факел. Однако такие ситуации очень редки и считаются аварийными.

Регулятор уровня раствора 3 в полости сепаратора пред­назначен для того, чтобы исключить попадание газа в слив­ной патрубок 2 очищенного раствора, так как создаются ус­ловия для его постоянного затопленного состояния с помо­щью поплавка 8.

Очищенный от свободного газа буровой раствор обычно поступает на вибросито. Однако при наличии в растворе токсичного газа, например сероводорода, поток из сепарато­ра по закрытому трубопроводу сразу подается на дегазатор для очистки от газа. В этом случае только после окончатель­ной дегазации раствор очищают от шлама.

В качестве второй, а иногда и единственной ступени очи­стки раствора от газа обычно применяют дегазаторы, кото­рые условно классифицируют на следующие типы: по вели­чине давления в камере – на вакуумные и атмосферные; по способу подачи газированного бурового раствора в камеру – на гравитационные, эжекционные и центробежные. При центробежной подаче бурового раствора используют, как прави­ло, самопродувающиеся центробежные насосы. В вакуумных дегазаторах иногда применяют самозаполняющиеся центро­бежные насосы.

Отечественной промышленностью широко используется вакуумный дегазатор ДВС.

Технологический процесс дегазации буровых растворов в двухкамерных вакуумных дегазаторах происходит следую­щим образом (рис. 7). Поступающий из скважины газированный буровой раствор проходит грубую очистку от шлама и газа на вибрационном сите и попадает в первую емкость циркуляционной системы или в специальную емкость дегаза­тора. Всасывающий клапан под действием давления бурового раствора открывается, и раствор начинает поступать в дега­зационную камеру. Для обеспечения дегазации бурового рас­твора достаточно включить вакуумный насос ВВН – 2. Так как в момент включения клапан – разрядник 5 находится в одном из крайних положений, то одна из дегазационных камер 3 подключена к вакуумному насосу, а вторая 3' сообщается с атмосферой. Работающий вакуумный насос создает в камере­ 3 разреженность, поэтому сливной клапан 1 закрыт под действием атмосферного давления.

Рис. 7. Принципиальная схема двухкамерного вакуумного дегазатора: 1, 1¹ – сливные

клапаны; 2, 2¹ – всасывающие клапаны; 3, 3¹ – дегазационные камеры; 4, 4¹ – золотники

регуляторов уровня; 5 – клапан–разрядник; 6 – вакуумный ресивер;7 – регулятор вакуума

Когда в камере 3 будет достигнута заданная величина ваку­ума, мембрана золотникового механизма 7, сжав пружину и заняв нижнее положение, переместит шток золотника и соединит мембранную полость всасывающего клапана 2 с ваку­умным ресивером 6. После этого мембрана перемещается вверх, всасывающий клапан открывается, поступающая в дегазационную камеру жидкость очищается от газа и собирает­ся в сборнике.

По мере заполнения сборника дегазированной жидкостью шток золотника 4 поплавкового регулятора перемещается под действием поплавка и системы рычагов, и при предель­ном уровне жидкости мембранная полость клапана – разряд­ника оказывается соединенной с вакуумным ресивером 6. Клапан – разрядник соединяет заполненную камеру 3 с атмо­сферой, а порожнюю камеру 3' подключает к вакуумному насосу при помощи клапана 2'. В этот момент дегазирован­ный буровой раствор начинает выливаться в емкость через сливной клапан 1. Одновременно в камере 3' создается раз­режение, и нагнетательный клапан 1¹ закрывается. Как толь­ко камера 3' заполнится буровым раствором, золотник 4' соединит мембранную полость клапана – разрядника с вакуум­ным ресивером и произойдет следующий цикл переключения камер.

Технологический режим работы дегазатора зависит от многих факторов: реологических свойств бурового раствора, его газонасыщенности, подачи буровых насосов и др. Основ­ные параметры режима работы дегазатора – глубина ваку­ума в камерах и количество обработанного бурового раство­ра.

Основная литература – 1 [156-174], 3 [177-231].

Дополнительная литература – 1 [140-221], 2 [293-352].

Контрольные вопросы:

1. Какой принцип заложен в основу работы гидроциклона?

2. Какие типы вибросит выпускается промышленностью?

3. На чем основаны естественные методы очистки БР?

4. Назовите важнейшее условие эффективной работы илоотделителя.

5. Какие факторы влияют на глубину дегазации?

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: