ЦИРКУЛЯЦИ
ИгЕИИ НЕФТЯ1
В. МИЩЕНКО, генеральный директор ООО «Компания «Техномехсервис» А. ДОБИК, технический директор ООО «Компания «Техномехсервис1»
Авторы настоящей статьи — разработчики значительной части отечественного оборудования и технологий в области циркуляционных систем буровых установок — поставили целью проинформировать буровых специалистов о номенклатуре и техническом уровне этого оборудования.
За период 1990—2004 гг. произошло достаточно полное переоснащение циркуляционных систем новым современным оборудованием, обеспечивающим решение технологических и экологических проблем в области промывки скважин. Его качество и надежность растут, как итог укрепляется тенденция закупки буровыми компаниями более дешевых изделий отечественного производства. Кроме ценовых вопросов, для буровых компаний тем самым решается и проблема запасных частей, сервиса и квалификации обслуживающего персонала.
К сожалению, все современные разработки ранее и сейчас выполняются на инициативной основе и не финансируются ни бюджетом, ни нефтегазодобывающими предприятиями. Существующая тендерная система закупок зачастую производится при недостаточном участии технических специалистов, что приводит к приобретению более дешевого, но не всегда качественного оборудования. Вследствие этого научно-производственные компании, занимающиеся созданием новых изделий, ограничены в сбыте своей более современной продукции и в финансировании собственных научных разработок.
Циркуляционная система буровой установки (ЦС) предназначена для обеспечения технологически правильной циркуляции бурового раствора, его очистки, приготовления, поддержания требуемых свойств, предотвращения загрязнения окружающей среды отходами бурения, причем требования экологической безопасности бурения становятся далеко не последними.
Циркуляционная система представляет достаточно сложную систему распределения потоков бурового раствора и химреагентов, водо- и электроснабжения, отопления и т. д. Основные составные ЦС: блок очистки, промежуточные
~~|
I *
Рис. 1 Блок очистки буровых растворов
и приемные емкости, блоки приготовления буровых растворов и химреагентов.
Основы экологии бурения, несомненно, лежат в очистке буровых растворов. Грамотное оснащение блоков очистки необходимым оборудованием в 2—3 раза снижает объем наработки бурового раствора, а получаемый шлам в этом случае нетекуч, легко поддается транспортировке и обезвреживанию по известным технологиям.
Блок очистки (рис. 1) снабжен дегазатором «Каскад 407": виброситом СВ1ЛМ, ситогидроциклонным сепаратором (СГС — вибросито с установленным над ним пескоотдели-телем), илоотделителем, центрифугой ОГШ-50.
Вибросито (рис. 2) является первой ступенью очистки и удаляет шлам размером от 100 мкм и выше. Фактически им
Рис 2 Вибросито СВ1ЛМ
38
'БУРЕНИЕ И НЕФТЬ 11,'2004
Рис. 3 Установка очистки буровых растворов на базе центрифуги ОГШ-5Э
^удаляется не более 10—20% грубодисперсной выбуренной породы. Очистная и пропускная способность вибросит определяется площадью ситовой поверхности, размером ячейки ситовой кассеты и виброускорением. Эти факторы для отечественных и импортных вибросит практически идентичны, т. е. их технологические характеристики близки. Так, вибросито СВ1ЛМ по своим техническим и технологическим показателям соответствует виброситу фирмы «Свако» {виброускорение — 5,5 g, площадь ситовой поверхности — 2,6 мг). Оно оснащается трехслойными кассетами со сроком службы 400 ч. и выше, причем их стойкость зависит только от правильной эксплуатации. Известны экземпляры, простоявшие 700—1000 ч.
Определяющими для выбора вибросита являются, как правило, ценовые характеристики, надежность и конструктивные параметры. Последний фактор весьма важен при оснащении действующих установок. Так, например, вибросито СВ1ЛМ может заменять ранее выпускавшееся вибросито ВС-1, и перепланировка оборудования при замене не требуется.
Вторая и третья ступени очистки — пескоотделители ПГ 60/300 и илоотделители ИГ45М или ИГ45/75. Как показали наши исследования [1], эти гидроциклонные установки справляются со своей задачей по качеству очистки. Минимальный размер удаляемых на 90% частиц (граничное фрно разделения): пескоотделителей — 70—80 мкм, ило-отделителей — 40—50 мкм. В целом гидроциклоны могут выделить до 30—40% выбуренной породы.
Блоки очистки комплектуем установкой очистки на базе центрифуги ОГШ-50 (рис. 3), разработанной еще в 80-е годы и инициативно доведенной до промышленного произ-
Рис. 4. Дегазатор «Каскад 40 М»
водства в начале 90-х годов. [2, 3]. С 1990 г. на предприятия отрасли нами поставлено более 150 таких установок, из них около 40 — в ОАО «Сургутнефтегаз».
Определяющие факторы при выборе центрифуг — стоимость, степень очистки, надежность, простота эксплуатации и ремонта.
Степень очистки зависит от диаметра, длины и частоты вращения ротора. Обычно при бурении используются центрифуги с частотой вращения не более 2000—2200 об./мин., I т. к. работа на более высоких скоростях резко увеличивает износ и снижает срок службы. Производительность центрифуг по раствору является побочным фактором, завышаемым многими фирмами в рекламных целях. Ее увеличение резко уменьшает качество очистки, т. к. склонный к диспергированию мелкий шлам остается в буровом растворе. Регулирование производительности центрифуги осуществляется простым изменением подачи питающего насоса.
Надежность центрифуг высока. Срок службы составляет 4—6 лет и более.
Наш двадцатилетний опыт работы с отечественными и импортными центрифугами показал, что наиболее простыми в эксплуатации, монтаже и обслуживании являются ОГШ-50
с диаметром ротора 500 мм. Увеличенный диаметр ротора уменьшает его забиваемость шламом и исключает обязательное требование для центрифуг с меньшим диаметром ротора — предварительную тонкую очистку бурового раствора. Эти центрифуги могут удалять до 3 т шлама в час, в том числе и грубодисперсного.
Обязательный элемент ЦС — дегазатор «Каскад 40» [4, 5], заменивший известный ДВС-Ш. «Каскад 40» (рис. 4) — это дегазатор непрерывного действия с периодической разгрузкой и площадью дегазационных пластин 5 м2. К примеру, площадь поверхности дегазации ДВС-Ш — 1 м2, дегазатора фирмы «Свако» — около 2,5 мг. Одно из достоинств «Каскада 40» — полная автономность в системе циркуляции бурового раствора. Его запуск в работу в отличие от импортных дегазаторов со струйными насосами не зависит от газосодержания бурового раствора. Например, запуск струйного насоса проблематичен, если содержание газа в растворе более 6—7%, т. е. всегда требуется незагазированный буровой раствор. Кроме того, КПД вакуум-насоса дегазатора «Каскад 40» — около 90%, а КПД струйного насоса редко превышает 20%. Как следствие, вакуум в дегазаторах со струйными насосами всегда меньше, а значит, и ниже качество дегазации.
В ЦС входит также блок приготовления буровых растворов и химреагентов БПР-2 (рис. 5), включающий насосы
Рис 5 Блок приготовления буровых растворов и химреагентов (БПР-2)
БУРЕНИЕ И НЕФТЬ 112004
39
СВМ с площадью ситовой поверхности 1,2 мг и высотой уровня перелива 440 мм (рис. 6). Оно же применяется для осушки шлама пескоотделителей. В малогабаритных песко-отделителях используются, как правило, гидроциклоны диаметром 150 мм, из которых набирается батарея циклонов на любой требуемый расход жидкости. Есть модификация с отключаемыми гидроциклонами, что удобно при бурении с разными расходами жидкости по мере углубления скважины. В мобильных ЦС целесообразно применение центрифуг небольшой мощности (до 12 кВт) типа ОГШ-32 и ОГШ-35. При подаче буровых насосов до 15 л/с центрифуги позволяют без разбавления бурить на плотности 1,1 г/см3, а в комплекте с виброситом и ситогидроциклонным сепаратором являются достаточным набором средств для эффективной очистки буровых растворов в мобильных блоках очистки с выходом нетекучего шлама.
Для приготовления буровых растворов в мобильных ЦС используются стандартные гидросмесители в комплекте с насосом 6Ш8-2 или малолитражные гидросмесители^ работающие от специальных бессальниковых погружных насосов типа ПН мощностью до 12 кВт и производительностью до 60 м3/ч. Эти же насосы применяются для обвязки пескоотделителя, а в комплекте с автоматическим регулятором уровня — и для перекачки раствора из специальной устьевой емкости на вибросито в случае недостаточной высоты устья буровой установки. Насосы типа ПН требуют только периодической смазки подшипникового узла. Срок службы первых насосов, эксплуатируемых в настоящее время, превышает 8 лет. Для приготовления буровых растворов в малогабаритные ЦС встраивается система приготовления, аналогичная блоку БПР-2, или непосредственно используется БПР-2.
Как правило, ввиду недостаточной высоты устья и необходимости иметь на дневной поверхности требуемый объем бурового раствора эксплуатация МЦС производится в стационарном варианте, а не с транспортного средства. Наметилась тенденция крупноблочного исполнения МЦС с возможностью перевозки без демонтажа оборудования и бы-строразъемным соединением блоков, что исключает дополнительные транспортные расходы, потери времени на монтаж, выход из строя оборудования при сборках, разборках и перевозке. За счет этих факторов дополнительные расходы буровых компаний на приобретение более современнТ" го оборудования быстро окупаются.
Нужно отметить, что вариантов компоновки мобильных ЦС достаточно много и их проектирование и поставка производится по разовым техническим требованиям с привязкой к разным типам буровых установок и условиям бурения. На рис. 7 демонстрируется один из десяти существующих вариантов мобильной ЦС.
Как бы эффективно не работала система очистки, на буровой всегда образуются значительные объемы шлама, избыточного бурового раствора и буровых сточных вод.
Избыточный буровой раствор насыщен коллоидной глиной, не сепарируемой из раствора обычными средствами очистки. Для отделения глины некондиционный раствор требуется обработать коагулянтами и флокулянтами с последующим разделением в центрифуге на техническую воду и сгущенный шлам. Процесс об
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.