44
Циркуляционные системы и экологическое оборудование для безамбарного бурения и капитального ремонта скважин
В.И. МИЩЕНКО, генеральный директор, ООО «Компания «Техномехсервис» A.B. КОРТУНОВ, генеральный директор, ЗАО «Промкомплектсервис»
CIRCULATION SYSTEMS AND ECOLOGICAL CONTROL FOR SUMPLESS DRILLING AND WELL REPAIR
B. MISHENKO, company Technomechservice, A. KORTUNOV, company Promcomplectservice
«Technomechservice» company ordinary is concerning of developing and producing of mud control, degasification equipment, complete circulation systems for every type of rigs and ecological control equipment for waste of drilling. Prorosal of new elements of circulation systems, is put purpose to help the drilling companies in choice of the necessary equipment of circulation systems and technology of cleaning of waste of drilling process.
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.
Предложены некоторые новые элементы ЦС, ставится цель помочь буровым компаниям в выборе необходимого оборудования ЦС и технологии обезвреживания отходов бурения.
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.
Основы экологии бурения, несомненно, лежат в очистке буровых растворов. Грамотное оснащение циркуляционных систем необходимым оборудованием в 2 — 3 раза снижает объем наработки бурового раствора, а получаемый шлам в этом случае не-
текуч, легко поддается транспортировке и обезвреживанию по известным технологиям.
Циркуляционная система представляет собой достаточно сложную систему распределения потоков бурового раствора и химреагентов, водо- и электроснабжения, отопления и т.д. Основные составные ЦС: блок очистки, промежуточные и приемные емкости, блоки приготовления буровых растворов и химреагентов.
Ориентируясь на цель этой статьи, разделим циркуляционные системы на два типа: ЦС для стационарных буровых установок и ЦС для малолит-
ражного бурения мобильными буровыми установками. Комплектация стационарных ЦС следующая: вибросито СВ1ЛМ и СВ1ЛМ-02, пескоотделитель ПГ60/300 и ГЦК-360 (1 или 2 шт.), ГЦК 250 (2 или 3 шт.), центрифуга 0ГШ-50, дегазатор «Каскад 40» или «Каскад 40М», насосы 6Ш8-2М и ПРМ 75/30, гидросмесители СГМ-100 и СГ-101, диспергатор ДШ-100, перемеши-ватели лопастные ПЛМ и ПЛМ-1.
Требуемый объем бурового раствора ЦС набирается необходимым количеством промежуточных емкостей, при этом желательно, чтобы все они, или по крайней мере две, были обвязаны об-
Фото. 1. Блок четырехступенчатой очистки
щим коллектором буровых насосов. Стандартный блок четырехступенчатой очистки представлен на фото. 1.
Блок очистки снабжен дегазатором «Каскад 40», виброситом СВ1ЛМ, сито-гидроциклонным сепаратором (СГС — вибросито с установленным над ним пе-скоотделителем и илоотделителем), центрифугой ОГШ-50. Вибросито является первой ступенью очистки и удаляет шлам размером от 100 мкм и выше. Фактически им 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. Так, вибросито СВ1ЛМ по своим техническим и технологическим показателям соответствует виброситу фирмы «Свако» (виброускорение — 5,5 д, площадь ситовой поверхности — 2,6 м2). Оно оснащается трехслойными кассетами со сроком службы 400 час. и выше, причем их стойкость зависит только от правильной эксплуатации. Известны экземпляры, простоявшие 700
— 1000 час.
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 перепланировки оборудования при замене не потребуется.
Фото. 2. Ситогидроциклонный сепаратор (СГС)
В настоящее время компанией разработано и прошло заводские и промышленные испытания вибросито с линейно-эллиптическими колебаниями СВ-03. Цель создания такого вибросита — увеличение пропускной способности и уменьшение забиваемости ситовых кассет при разбуривании глинистых пород.
Вибросито будет представлено на выставке «Нефть и газ-2007» (г. Москва).
Вторая и третья ступени очистки — пескоотделители и илоотделители. Как показали наши исследования, эти гидроциклонные установки справляются со своей задачей по качеству очистки. Минимальный размер удаляемых на 90%
Фото. 3. Центрифуга ОГШ-50
частиц (граничное зерно разделения): пескоотделителей — 70 — 80 мкм, ило-отделителей — 40 — 50 мкм. В целом гидроциклоны могут выделить до 30 — 40% выбуренной породы.
Отметим, что компанией начат серийный выпуск пескоотделителей на базе гидроциклона ГЦК-250. Пропускная способность одного циклона 22 л/с, т.е. в процессе бурения под кондуктор при работе двух шламовых насосов 6Ш8-2 работают три циклона, при бурении из-под кондуктора, отключив один циклон, мы имеем возможность работать одним насосом с производительностью 44 л/с, при этом второй насос работает на илоотдели-тель. Этот пескоотделитель технологически более удобен, имеет небольшой вес и высокую износостойкость.
Обязательным является установка гидроциклонных устройств над осушающим виброситом (фото. 2), оснащенным кассетами с размером ячейки 70 — 90 мкм и 40 — 50 мкм (ситогид-роциклонный сепаратор СГС). Такая комбинация позволяет сохранять до 5 м3 бурового раствора в час. Как правило, вибросита первой ступени и вибросито СГС обвязываются общим коллектором.
Четвертая ступень очистки — центрифуга.
Блоки очистки комплектуются установкой очистки на базе центрифуги 0ГШ-50 (фото. 3), разработанной еще в 80-е годы и инициативно доведенной
45
46
до промышленного производства в начале 90-х годов. С 1990 г. на предприятия отрасли нами поставлено более 250 таких установок, из них около 50 — 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., 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, также
Фото. 4. Блок приготовления буровых растворов и растворов химреагентов БПР-2
Фото. 5. Мобильная циркуляционная система
центрифуги оснащаются регулятором частоты вращения ротора.
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 тонн шлама в час, в том числе и грубодис-персного.
Обязательный элемент ЦС — дегазатор «Каскад 40», заменивший известный ДВС-Ш. «Каскад 40» — это дегазатор непрерывного действия с периодической разгрузкой и площадью дегазационных пластин 5 м2. К примеру, площадь поверхности дегазации ДВС-111 — 1 м2, дегазатора фирмы «Сва-ко» — около 2,5 м2. 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 (фото. 4), включающий насосы 6Ш8-2М и ПРМ 75/30, перемешиватели типа ПЛМ, гидросмесители СГМ-100 и СГ-101, диспергаторы ДШМ-100 и ДГ-2, а также емкости для приготовления буровых растворов и химреагентов с выдачей последних на обработку раствора в БПР-2 или систему циркуляции. Блок БПР-2 обеспечивает механизированное приготовление растворов, т.к. реагент подается на гидросмеситель из мешков или контейнеров через воронку или специальным пневмозагрузчиком.
Отличительная особенность гидросмесителя состоит в том, что он уста-
Фото. 6. Силовой электрошкаф
Фото. 7. Ситогидроциклонный сепаратор (СГС) для мобильных блоков очистки
навливается стационарно над емкостью и оснащен переносной, так называемой сухой, воронкой. Залив этой воронки жидкостью исключен.
Перейдем к мобильным циркуляционным системам (МЦС).
Особенностью стационарных ЦС является их пониженная монтажеспособ-ность 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 мобиль
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.