4.1. Приготовление БР
Приготовление – это процесс получения бурового раствора с требуемыми свойствами в результате переработки исходных материалов и их химического взаимодействия.
Исходные материалы:
ü техническая вода, углеводородные жидкости (дисперсионная среда);
ü глиноматериалы, утяжелители, твердые нефтепродукты (дисперсная фаза);
ü химические реагенты и добавки (регуляторы свойств БР).
Переработка - это диспергирование (измельчение), растворение и перемешивание исходных материалов.
Для приготовления БР применяют два вида мешалок:
ü механические;
ü гидравлические.
Механические мешалки:
ü лопастные;
ü фрезерно-струйные мельницы (ФСМ).
Гидравлические мешалки:
ü эжекторные;
ü гидромониторные;
ü вихревые.
Механические мешалки лопастного типа представляют собой металлическую емкость цилиндрического или овального сечения, внутри которой находятся один или два вала с лопастями (например, лопастная механическая мешалка марки МГ2-4Х имеет два вала и емкость объемом 4м3).
Достоинства: простота конструкции и высокое качество приготовления БР.
Недостатки: низкая производительность (до 6м3/ч при использовании глинопорошков).
ФСМ в общем виде состоит из бункера 1, ротора 2 с лопастями, диспергирующей рифленой плиты 3 и выходной решетки 4.
Принцип действия ФСМ: исходные материалы, непрерывно подаваемые в бункер, захватываются лопастями вращающегося ротора и отбрасываются на диспергирующую плиту.
Дополнительное диспергирование исходных материалов осуществляется при ударе струй, выбрасываемых лопастями ротора, о выходную решетку.
Достоинства ФСМ:
ü достаточно простая конструкция;
ü высокая производительность (до 20…25 м3/ч при использовании механизированной загрузки глинопорошка).
Недостатки:
ü низкое качество получаемого БР.
Повысить качество получаемого БР можно двумя путями:
ü многократной циркуляцией раствора по схеме: ФСМ емкость насос ФСМ;
ü пропусканием приготовленного в ФСМ раствора через специальные устройства – диспергаторы, обеспечивающие дополнительное измельчение частиц (агрегатов) глины.
Гидравлическая мешалка эжекторного типа в общем виде состоит из приемной 1 и смесительной 2 камер, сменного штуцера (сопла) 3, загрузочной воронки 4 и линии подвода 5 глинопорошка (утяжелителя) от бункеров БПР-70.
Принцип действия мешалки эжекторного типа: в результате истечения воды (раствора химических реагентов) из сопла с высокой скоростью в приемной камере создается разряжение, благодаря чему в неё из воронки (из бункера БПР) засасывается глинопорошок (утяжелитель).
Достоинства мешалок эжекторного типа: высокая производительность (70…90 м3/ч при беспрерывной механизированной подаче глинопорошка).
Недостатки: качество приготавливаемого БР ниже, чем в механических мешалках лопастного типа.
Каким образом можно его повысить?
С помощью диспергаторов, в частности, гидравлического диспергатора ДГ-1, работающего на принципе соударения двух струй.
При соударении в камере ограниченного объема двух высокоскоростных струй возникают кавитационные явления (кавитация – образование газовых пузырьков в результате уменьшения давления в быстродвижущейся жидкости), ультразвук и другие эффекты, интенсифицирующие процесс диспергирования.
Диспергаторы являются весьма энергоемкими устройствами, в связи с чем за рубежом их стараются не применять.
При этом БР высокого качества получают, используя гидравлические мешалки вихревого типа.
Гидравлическая мешалка вихревого типа состоит из приемной воронки 1, наружного цилиндра 2 с выходным патрубком 3 и внутреннего цилиндра 4 с входным патрубком 5.
Вода под давлением подается в патрубок 5 и, благодаря его тангенциальному расположению, «закручивается» внутри цилиндра 4, образуя слой жидкости, внутри которого создается разряжение.
В результате глинопорошок засасывается из приемной воронки 1, захватывается быстровращающимся слоем жидкости, интенсивно в нем перемешивается (крупные агрегаты перетираются о стенки под действием центробежных сил), полученная суспензия, вращаясь по спирали, поднимается вверх и переливается в наружный цилиндр.
Кроме устройств, предназначенных для приготовления БР, приемные емкости наземной циркуляционной системы буровой установки оснащаются еще и перемешивателями.
Основная их функция – обеспечение равномерного распределения компонентов БР во всем объеме наземной циркуляционной системы.
Перемешиватели, как и мешалки, делятся на механические и гидравлические.
Механические перемешиватели в общем виде состоят из электродвигателя, редуктора, вала и перемешивающего органа пропеллерного (ПМ) или турбинно-пропеллерного типа (ПЛ), который располагается ближе ко дну приемной емкости.
Действие гидравлических перемешивателей основано на использовании кинетической энергии струи БР, выходящего из насадки с высокой скоростью.
Различают управляемые и неуправляемые гидравлические перемешиватели.
Управляемые своей сути представляют пожарный ствол с рукояткой, поворотом которой можно направить струю БР в любую зону приемной емкости (4УПГ, ПГ).
Неуправляемые гидравлические перемешиватели работают по принципу сегнерова колеса, т.е. являются самовращающимися (ПГС).
Заключение
Цель и поставленные задачи в контрольной работе выполнены. А именно в аргиллитах и глинистых сланцах деформационные процессы завершаются хрупким разрушением (кавернообразованием). Для типичных глинистых пород характерны пластические деформации, следствием которых является сужение ствола скважины.
Набухание и диспергирование глинистого базиса пород-коллекторов, а также миграция диспергированных глинистых частиц в их поровом пространстве являются одной из главных причин снижения естественной проницаемости продуктивных пластов.
Диспергирование выбуренных глинистых частиц ведет к аккумуляции их в самом буровом растворе. В результате этого происходит интенсивное изменение его функциональных свойств, регенерация которых требует разбавления бурового раствора водой, дополнительной обработки его химическими реагентами и применения многоступенчатых систем очистки.