ОПЫТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ БУРОВЫХ УСТАНОВОК И ПРИРОДООХРАННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
В. МИЩЕНКО, ООО «Компания «Техномехсервис» А. КОРТУНОВ, ЗАО «Промкомплектсервис»
Компания «Техномехсервис» традиционно занимается разработкой и производством оборудования для очистки, приготовления и дегазации буровых растворов, комплектных циркуляционных систем (ЦС) для буровых установок всех классов, в т.ч. мобильных, а также природоохранного оборудования для ликвидации отходов бурения. Общая идеология создания циркуляционных систем была опубликована в журнале «Бурение и нефть» № 11, 2004 г. (см. также сайт компании). В настоящей статье предложены некоторые новые элементы Цс, а также ставится цель помочь буровым компаниям в выборе необходимого оборудования ЦС и технологии обезвреживания отходов бурения.
шМа|1
Технический уровень циркуляционных систем определяется эксплуатационными показателями применяемого комплектующего оборудования и технико-технологическим уровнем ЦС в комплексе. Под последним следует понимать совершенство системы циркуляции, приспособленность к определенным климатическим условиям, монтаже-способность, соответствие энергоемкости и производительности условиям бурения, типу буровой установки и т. д.
В нефтегазовом комплексе задействовано в настоящее время большое количество буровых установок, оснащенных устаревшими серийными и сборными циркуляционными системами. В процессе развития понимания буровиками роли ЦС, их влияния на показатели бурения и в результате повышения общих требований со стороны добывающих компаний такие системы доукомплектовывались современными средствами очистки и приготовления буровых растворов. Однако и сейчас центрифуги установлены далеко не повсеместно, используются устаревшие вибросита, глиномешалки, фрезерно-струйные мельницы, монтажеспособность которых остается на уровне 70-х годов прошлого века.
Ориентируясь на цель этой статьи, разделим циркуляционные системы на два типа: ЦС для стационарных буровых установок и ЦС для малолитражного бурения мобильными буровыми установками.
Комплектация стационарных ЦС следующая: вибросито СВ1ЛМ и СВ1ЛМ-02, пескоотделитель ПГ60/300 и ГЦК-360 (1 или 2 шт.), центрифуга 0ГШ-50, дегазатор «Каскад 40»
или «Каскад 40М», насосы 6Ш8-2 и ПРМ 75/30, гидросмесители СГМ-100 и СГ-101, диспергатор ДШ-100, переме-шиватели лопастные ПЛМ и ПЛМ-1.
Для МЦС комплектация ориентирована на малолитражное бурение. Это вибросита СВ1ЛМ-02 и ВСМ, пескоило-отделители ПГ22/150 или ПГ15/150, насосы ПН 75/30, ПРМ 63/22, ПРМ 75/30, ПН 12,5/12,5, ПРМ 20/30, центрифуги ОГШ-321 или ОГШ-352, дегазатор «Каскад 40М».
В системе приготовления бурового раствора и в системе приготовления растворов химреагентов устанавливаются насосы 6Ш8-2 или ПРМ 75/30 и названные выше гидросмесители, диспергатор и перемешиватели. Применение в МЦС малолитражного оборудования почти вдвое сокращает потребляемую мощность в системе очистки, приготовления и дегазации бурового раствора.
Особенностью стационарных ЦС является их пониженная монтажеспособность вследствие необходимости монтажа и демонтажа всего очистного оборудования, блока хранения химреагентов, коллекторов вибросит и буровых растворов, укрытий, гидравлической обвязки емкостей. В любом случае при переезде буровой необходимо выдерживать транспортные габариты элементов ЦС, т. е. вести почти полный демонтаж.
Для мобильных же буровых установок уже достигнута монтажеспособность в несколько часов. Конструктивно блоки МЦС выполнены с соблюдением транспортных габаритов, и перевозка емкостей и навесного оборудования производится крупноблочно, без разборки. Все
При отстаивании этой позиции (традиционно заказчик желает иметь 4-ступенчатую систему очистки) нужно иметь в виду, что сейчас все гидроциклонные механизмы входят в состав ситогидроциклонных сепараторов (СГС) с осушкой пульпы с песковых насадок на мелкоячеистой сетке вибросита (рис. 3). Это позволяет увеличивать диаметр песковой насадки для исключения ее забивания. Увеличенный диаметр насадки к тому же повышает очистную способность гидроциклона, что проверено на практике и дает возможность не загружать МЦС дополнительным шламовым насосом, пескоотделителем и гидравлической обвязкой.
Несколько слов о шламовых насосах. Это самое неудобное звено в циркуляционных системах из-за низкой надежности уплотнения. Сейчас повсеместно в горизонтальных шламовых насосах применяется резиновое торцевое уплотнение. При несвоевременной его подтяжке буровой раствор через уплотнение загрязняет сухой отсек блока очистки, блока приготовления и блока подпорных насосов (если такой имеется). Смена торцевого уплотнения требует полной разборки рабочих органов насоса. Исследованиями компании установлено, что давление в зоне сальника составляет 0,15 — 0,2 МПа при рабочем давлении 0,3 МПа. Естественно, рассчитывать на долговечность уплотнения при высоких контактных давлениях его подтяжки не приходится.
Компания разработала ряд насосов, лишенных этого недостатка. Прежде всего, это бессальниковые погружные насосы ПН 12,5/12,5, ПН 20/30, ПН 63/22,5, ПН 75/30. Имеется десятилетний опыт их безремонтной эксплуатации. Освоены также в производстве горизонтальные шламовые насосы ПРМ 63/22, ПРМ 75/30, ПРМ 12,5/12,5 и ПРМ 20/30 с безнапорными сальниками. Давление на сальнике в рабочем режиме не превышает атмосферного.
оборудование установлено на отдельной жесткой раме и соединяется с оборудованием емкостей (шламовые насосы и вакуум-насос) быстроразъ-емными соединениями и высоконапорными шлангами (рис. 1).
Силовой электрошкаф может быть выполнен отдельным модулем или встроен в торце блока приготовления (рис. 2). Для подключения электропитания нужно только подвести силовой кабель и проверить фазировку. Естественно, в таких МЦС устанавливаются малогабаритные вибросита и центрифуги. Как правило, учитывая небольшой объем выбуренного шлама, пескоотделитель не применяется, а роль 2-й и 3-й ступеней очистки успешно выполняет илоотделитель (рис. 3).
В стадии испытаний находится аналогичный горизонтальный шламовый насос ГШН 150/30 (6Ш8-2М). Вариант установки в МЦС насосов ПР 75/30 показан на рис. 4.
Весь перечисленный комплекс оборудования позволяет технологически правильно проектировать и изготавливать циркуляционные системы для всех классов буровых установок. Техническое задание на любую ЦС или МЦС разрабатывается, как правило, после предоставления буровой компанией следующих данных:
1. Требуемый объем бурового раствора на дневной поверхности.
2. Производительность буровых насосов при циркуляции бурового раствора.
3. Высота устья буровой установки и тип буровой установки.
4. Направление сброса шлама с блока очистки и схема расположения емкостей ЦС относительно буровой установки.
5. Комплектность блока очистки.
6. Тип укрытия (жесткое или каркасно-тентовое).
7. Климатическое исполнение емкостей (одинарные стенки и дно, двойные, двойные с утеплителем).
8. Тип отопления, наличие парореги-стров в емкостях, парокалорифе-ров и т.д.
9. Тип коллектора вибросит (труба, коробчатый желоб).
10. Тип системы долива.
11. Необходимость системы приготовления бурового раствора, системы приготовления растворов химреагентов, системы хранения растворов химреагентов.
12. Тип коллектора бурового насоса (встроенный в емкости или наружный) и количество обвязываемых емкостей.
Как правило, у специалистов буровой компании возникают дополнительные требования, присущие только этой компании, но они в целом не влияют на компоновку ЦС или МЦС.
Нужно отметить, что полнокомплектная, правильно построенная циркуляционная система является основным звеном безамбарного бурения, т. к. обеспечивает минимум наработки бурового раствора и получение нетекучего, легко транспортируемого шлама.
Следующим условием безамбарного бурения является обезвреживание отходов бурения. Это избытки бурового раствора, буровой шлам и буровая сточная вода. Соответственно и оборудование для этого: блок коагуляции и флокуляции БКФ, блок обезвреживания шлама БОШ и блок очистки буровых сточных вод БОБСВ.
БКФ представляет систему дозированного смешения пяти компонентов — буровой раствор, вода, коагулянт, флокулянт, в ряде случаев кислота, с последующей подачи этой смеси на центрифугу. БКФ достаточно широко применяются, но для их успешной эксплуатации требуются технический оператор и технолог по подбору рецептуры для обработки бурового раствора. Компания «Техномехсервис» поставила на буровые предприятия около 20 БКФ, однако работают они далеко не повсеместно, в т. ч. и по причине отсутствия обученного персонала.
Хотелось бы отметить, что первые образцы БКФ были оснащены рижскими плунжерными насосами типа НД, которые требовали переделки для работы на буровом растворе, и была отмечена нестабильность в их тарировке. Дискретная подача компонентов в буровой раствор снижала качество его обработки. В течение последних лет освоено производство БКФ с винтовыми насосами, причем подача бурового раствора осуществляется из емкостного блока винтовым насосом с частотным регулятором, установленным внутри БКФ. Возврат воды после центрифуги в БКФ обеспечивает контроль процесса осветления и возможность регулирования производительности всех дозировочных насосов с одного поста.
Самым ненадежным звеном БКФ является винтовой насос подачи бурового раствора. При его выборе, как показал опыт, необходимо устанавливать насос с повышенной паспортной производительностью и работать на пониженных оборотах. Это существенно увеличивает долговечность карданного механизма. Внутреннее устройство БКФ показано на рис. 5.
Следующее звено безамбарного бурения — блок обезвреживания шлама БОШ. Это изделие нестандартное, и у компании «Техномехсервис» имеется 10 его модификаций. Одна из них — рис. 6. Основное условие успешного применения БОШ — правильно выбранная технология. БОШ — это система приема шлама с буровой, амбара или автомобиля, его смешения с цементом или иным отверждающим составом, выгрузка смеси и ее захоронение или вывоз. Наиболее приемлемо, на наш взгляд, при бурении складировать шлам в гидр
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.