Приготовление буровых растворов

26

Содержание

Введение

1. Технологические схемы блоков приготовления растворов

2. Типы перемешивателей

Введение

Развитие технологии бурения неразрывно связано с совершенствованием буровых промывочных и тампонажных растворов, которые представляют собой сложные полидисперсные гетерогенные системы. Обеспечение буровых работ в сложных геологических условиях при резком увеличении объема глубокого бурения может быть достигнуто лишь путем правильного, дифференцированного выбора типа системы для каждого конкретного случая и рационального регулирования ее свойств в процессе проводки скважин. Следовательно, разработка и совершенствование научных основ управления свойствами буровых промывочных и тампонажных растворов становится одной из центральных проблем технологии бурения, успешность решения которой в значительной степени определяет развитие нефтегазодобывающей промышленности в целом.

Основные технологические свойства промывочных и тампонажных растворов, которые используются при бурении скважин, определяются их физико-химическим состоянием как полидисперсных систем. Физико-химические процессы имеют основное значение при обработке буровых и тампонажных растворов, взаимодействии их со стенкой скважины, выбуренной породой и пластовыми флюидами, а также при воздействии высоких забойных температур и давлений. Они позволяют вскрыть механизм действия новых типов реагентов, понять процессы твердения тампонажных растворов в различных условиях, разработать научно-технические способы создания растворов и управления ими с целью получить системы с оптимально заданными свойствами.

Успехи достигнутые в области коллоидно-химической науки о дисперсных системах, в том числе о буровых и тампонажных растворах, не нашли еще достаточно полного отражения в технологии буровых процессов. В практике бурения все еще преобладают условные методы как при оценке качества буровых и тампонажных растворов, так и при анализе изменения их состояния под воздействием различных факторов. Во многом это можно объяснить отсутствием специальных работ, в которых основные положения физикохимии дисперсных систем были бы изложены применительно к буровым и тампонажным растворам и условиям использования их на практике.

Правильный выбор изолирующих материалов применительно к конкретным скважинным условиям, тщательное составление рецептуры растворов с учетом применения совершенной технологии цементирования, использование элементов технологической оснастки, буферной жидкости и другие мероприятия, безусловно, обеспечат высокое качество работ по креплению скважин.

1. Технологические схемы блоков приготовления растворов

В практике бурения скважин используются разнообразные технологические приемы для приготовления буровых растворов.

Наиболее простая технологическая схема (рис. 1) включает емкость для перемешивания компонентов бурового раствора 1, оснащенную механическими и гидравлическими перемешивателями 9, гидроэжекторный смеситель 4, оснащенный загрузочной воронкой 5 и шиберным затвором 8, центробежный или поршневой насос 2 (обычно один из подпорных насосов) и манифольды.

С использованием этой схемы приготовление раствора осуществляется следующим образом. В емкость 1 заливают расчетное количество дисперсионной среды (обычно 20 -- 30 м³) и с помощью насоса 2 по нагнетательной линии с задвижкой 3 подают ее через гидроэжекторный смеситель 4 по замкнутому циклу. Мешок 6 с порошкообразным материалом транспортируется передвижным подъемником или транспортером на площадку емкости, откуда при помощи двух рабочих его подают на площадку 7 и вручную перемещают к воронке 5. Ножи вспарывают мешок, и порошок высыпается в воронку, откуда с помощью гидровакуума подается в камеру гидроэжекторного смесителя, где и происходит его смешивание с дисперсионной средой. Суспензия сливается в емкость, где она тщательно перемешивается механическим или гидравлическим перемешивателем 9. Скорость подачи материала в камеру эжекторного смесителя регулируют шиберной заслонкой 8, а величину вакуума в камере -- сменными твердосплавными насадками.

Рис. 1. Простейшая схема приготовления бурового раствора

Круговая циркуляция прекращается лишь тогда, когда смешано расчетное количество компонентов и основные технологические показатели свойств раствора близки к расчетным. Если раствор приготавливают впрок, то его готовят порционно, а порции откачивают в другие емкости циркуляционной системы либо в специальные запасные.

Утяжеление бурового раствора порошкообразным баритом и обработку порошкообразными химическими реагентами осуществляют аналогично после приготовления порции исходной коллоидной системы (например, водоглинистой).

Зарубежные фирмы обычно оборудуют гидроворонки аэрожелобом или вибратором для побуждения течения порошка и обеспечения более равномерной его подачи в зону смешения.

Основной недостаток описанной технологии -- слабая механизация работ, неравномерная подача компонентов в зону смешения, слабый контроль за процессом. По описанной схеме максимальная скорость приготовления раствора не превышает 40 м³/ч.

В настоящее время в отечественной практике широко используют прогрессивную технологию приготовления буровых растворов из порошкообразных материалов. Технология основывается на применении серийно выпускаемого оборудования: блока приготовления раствора (БПР), выносного гидроэжекторного смесителя, гидравлического диспергатора, емкости ЦС, механических и гидравлических перемешивателей, поршневого насоса.

Блок БПР предназначен для приготовления и утяжеления бурового раствора, а также хранения на буровой запаса порошкообразных материалов. Выпускается несколько типов БПР, отличающихся вместимостью бункеров для хранения материалов.

Рис. 2. Схема блока приготовления раствора

Наиболее широко применяется БПР, выпускаемый Хадыженским машзаводом. Он представляет собой (рис. 2) два цельнометаллических бункера 1, которые оборудованы разгрузочными пневматическими устройствами 7, резинотканевыми гофрированными рукавами 3 и воздушными фильтрами 2. В комплект БПР входит выносной гидроэжекторный смеситель 4, который монтируется непосредственно на емкости ЦС и соединяется с бункером гофрированным рукавом.

Бункера предназначены для приема, хранения и подачи порошкообразных материалов в камеру гидроэжекторного смесителя. Они представляют собой цилиндрические резервуары с коническими днищами и крышей, которые установлены на четырех приваренных к раме 5 стойках 6. Порошкообразный материал подается в них из автоцементовозов по трубе, закрепленной на внешней поверхности цилиндрической части бункера. К коническому днищу прикреплено разгрузочное устройство, включающее аэратор, поворотную шиберную заслонку и воздушный эжектор. На крышке бункера установлен воздушный фильтр.

Выносной гидроэжекторный смеситель состоит из корпуса с тремя патрубками. К верхнему патрубку крепится прием для поступающего из бункера или через воронку порошкообразного материала. В левом патрубке установлены сменный твердосплавный штуцер и труба для подачи жидкости от насоса. К правому патрубку прикреплены диффузор и сливная труба. При прохождении подаваемой насосом жидкости через штуцер в камере гидроэжекторного смесителя создается вакуум. В результате этого порошкообразный материал из бункера поступает по резинотканевому гофрированному рукаву в камеру.

Принцип действия блока БПР состоит в следующем (рис. 3). Порошкообразный материал (глина, барит и др.), привезенный на скважину автоцементовозом, загружается в сило-сы 1 пневмотранспортом при помощи компрессора. Поступая в силос, материал отделяется от воздуха, а воздух выходит в атмосферу через фильтр 2. При необходимости подачи порошкообразного материала в гидроэжекторный смеситель вначале аэрируют материал в силосе, чтобы исключить его зависание при опорожнении силоса, затем открывают шиберную заслонку, в результате чего обеспечивается доступ материалов в гофрированный шланг.

Жидкость, прокачиваемая насосом через штуцер гидросмесителя, в камере последнего создает разрежение, а так как в силосе поддерживается атмосферное давление, то на концах гофрированного шланга возникает перепад давления, под действием которого порошкообразный материал перемещается в камеру гидросмесителя, где смешивается с прокачиваемой жидкостью. Воронка гидросмесителя служит для ввода материала в зону смешивания вручную. В обычном случае ее патрубок закрыт пробкой.

Блок БПР-70 оборудован гидравлическим измерителем массы порошкообразного материала ГИВ-М.

Рис. 3. Схема работы блока БПР:

1 -- силос; 2 -- фильтр; 3 -- загрузочная труба; 4 -- разгрузочное устройство; 5 -- система аэрирования; 6 -- аэродорожка; 7 -- подводящий шланг; 8 -- гидросмеситель

Техническая характеристика БПР-70

Число силосов в одном блоке2

Объем каждого силоса, м³35

Способ загрузки силосовПневматический

Смесительное устройствоГидравлическое эжекторного типа

Производительность блока при подаче

порошкообразных материалов в гидросмесители

одновременно из двух силосов, кг/с10

Габариты, мм6200x3300x8000

Серийно БПР-70 выпускается Хадыженским машиностроительным заводом.

На неподвижной части силоса смонтировано разгрузочное устройство, включающее тарельчатый питатель, пневматический эжектор и гидравлический смеситель. Последний можно устанавливать как на площадке блока, так и на емкости циркуляционной системы буровой установки. В последнем случае вместо тарельчатого питателя применяется шиберный затвор с аэратором в верхней его части. Привод тарельчатого питателя осуществляется при помощи электродвигателя с редуктором. Так как тарелка питателя вращается с постоянной частотой, то подача порошкообразного материала в зону смешивания регулируется изменением положения специального ножа, входящего в комплект питателя.

Для равномерного распределения компонентов по всему объему бурового раствора применяют перемешивающие устройства. Отечественная промышленность выпускает гидравлические и механические перемешиватели.

Рис. 4. Гидравлический перемешиватель

Гидравлический перемешиватель ПГ (рис. 4) -- двухшарнирный и состоит из приемного патрубка 1, корпуса 3, монитора 4 и насадок 5. Он присоединяется к трубопроводу, по которому поступает буровой раствор, с помощью фланца. Монитор фиксируют в заданном положении с помощью пальцев. Угольник монитора 6 и приемный патрубок с резиновыми уплотнениями на концах 2 и 7 вставлены в корпус перемешивателя и двумя рядами шариков зафиксированы от перемещения в осевом направлении, в результате чего монитор свободно вращается вокруг двух взаимно перпендикулярных осей корпуса.

Механический перемешиватель ПМ (рис. 5) также предназначен для перемешивания бурового раствора в емкостях ЦС. Он состоит из лопастного 1 и промежуточного 2 валов, рамы 3, мотор-редуктора 4 и крыльчатки 5. Лопастный вал выполнен в виде трубы, к верхней части которой приварен фланец, а к нижней -- присоединена втулка с шестью лопастями. Нижняя часть промежуточного вала соединена с лопастным валом при помощи фланца, а верхняя часть -- с мотор-редуктором при помощи муфты.

В настоящее время налажено серийное производство наиболее совершенных механических перемешивателей ПЛ₁ и ПЛ₂ (рис. 6).

Главным преимуществом их является то, что они оснащены комбинированным турбинно-пропеллерным перемешивающим органом, позволяющим значительно повысить эффективность перемешивания буровых растворов. Кроме того, их конструкция упрощена, а вместо дефицитного мотор-редуктора МП02-15В-5,5/45,5 используются редукторы массового производства.

Механический перемешиватель с комбинированным перемешивающим органом создает в буровом растворе перекрестные потоки сразу в нескольких плоскостях, в результате чего обеспечивается интенсивное перемешивание бурового раствора, предупреждается выпадение утяжелителя на дно емкостей и исключаются застойные зоны в буровом растворе.

Технология приготовления бурового раствора из порошкообразных материалов представляет собой ряд последовательных операций, включающих расчет компонентного состава, подготовку материала к выгрузке из бункеров БПР и транспортирование его в зону смешения, дозированное введение материала в дисперсную среду, диспергирование компонентов и гомогенизацию готового раствора.

Рис. 5. Механический перемешиватель

Техническая характеристика перемешивателей

Тип перемешивателяПЛ₁ПЛ₂

Мощность привода, кВт5,53,0

Частота вращения крыльчатки, об/с2,20,75

Диаметр крыльчатки, мм7001240

Вид мешалки Турбинно-пропеллерная

Число лопастей3x46x6

Габариты, мм700 х 1320 х 27001240 х 1320 х 2700

Рис. 6. Механический перемешиватель с турбинно-пропеллерной мешалкой:

1 -- мотор-редуктор; 2 -- основание; 3 -- вал; 4 -- мешалка

Рис. 7. Современная технологическая схема приготовления бурового раствора:

1 -- приемная воронка; 2 -- растворопровод; 3 -- блок очистки; 4, 19 -- перемешивающие устройства, соответственно гидравлические и механические; 5 -- промежуточная емкость; 6 -- бункер блока приготовления; 7 -- емкость с поперечным желобом; 8 -- буровые насосы; 9 -- приемная емкость; 10, 13 -- задвижки низкого и высокого давления соответственно; 11 -- гидравлический диспергатор; 12 -- фильтр; 14 -- аэрирующее шиберное устройство; 15 -- разгрузочное пневматическое устройство; 16 -- площадка; 17 -- гидросмеситель; 18 -- воронка

Для осуществления такого технологического процесса описанное выше оборудование обвязывают в единую систему, как показано на рис. 7.

Приготовляют новую порцию раствора в последней емкости ЦС, на которой устанавливают гидроэжекторные смесители с воронками и гидравлический диспергатор. Буровые насосы обвязывают с блоком приготовления раствора таким образом, чтобы они могли подавать раствор в диспергатор по линии высокого давления, а в гидроэжекторные смесители -- по линии низкого давления (до 4 МПа). Схема движения жидкости может быть следующей:

а) емкость ЦС -- буровой насос -- линия высокого давления через задвижку 13 -- гидравлический диспергатор -- емкость ЦС;

б) емкость ЦС -- буровой насос -- линия высокого давления через задвижку 13 -- диспергатор -- гидроэжекторный смеситель -- емкость ЦС;

в) емкость ЦС -- буровой насос -- линия низкого давления через задвижку 10 -- гидроэжекторный смеситель -- емкость ЦС;

г) емкость ЦС -- буровой насос -- линия низкого давления через задвижку 10 -- емкость ЦС.

Первый этап приготовления бурового раствора -- это расчет компонентного состава. Для водоглинистого раствора обычно используют два-три компонента: глинопорошок и воду; глинопорошок, воду и порошкообразный барит. Количество глинопорошка для получения неутяжеленной водогли-нистой суспензии выбирают в соответствии с табл. 1, количество глинопорошка и порошкообразного барита (в кг) для получения 1 м³ утяжеленной суспензии -- в соответствии с табл. 2.

Второй этап -- приготовление водоглинистой суспензии. В емкость ЦС заливают воду в количестве, примерно равном половине объема приготовляемой порции раствора.

На гидроэжекторном смесителе устанавливают штуцер в соответствии с подачей насосов, указанной ниже.

Подача насосов, л/с 3515 -- 3515

Диаметр штуцера в эжекторном смесителе, мм 402520

Воздух для аэрации порошка в бункере БПР подают в течение 5 -- 7 мин при давлении воздуха 0,02 -- 0,03 МПа.

Буровой насос включают по схеме емкость -- гидравлический диспергатор -- гидроэжекторный смеситель -- емкость. При этом значение давления на выкиде насоса должно составлять 13 -- 15 МПа, а вакуума в камере эжекторного гидросмесителя -- не менее 0,02 МПа.

После предварительной аэрации открывают воздушный вентиль и подают воздух в гофрированный рукав БПР. Таким способом регулируют величину вакуума в камере гидроэжекторного смесителя в пределах 0,008 -- 0,012 МПа.

Затем открывают запорную заслонку разгрузочного отверстия бункера и вводят в циркулирующую воду через эжекторный гидросмеситель расчетное количество глинопорошка, после чего запорную заслонку закрывают, прекращают доступ воздуха в камеру гидроэжектора и диспергируют водоглинистую суспензию в течение пяти-восьми циклов круговой циркуляции через диспергатор. Приготовленную водоглинистую суспензию разбавляют водой до расчетного объема и тщательно перемешивают.

При необходимости приготовления утяжеленного раствора выполняют третий этап -- утяжеление приготовленной водоглинистой суспензии. Все элементы операций с порошкообразным баритом аналогичны описанным выше. Процесс утяжеления заканчивается перемешиванием раствора после введения в него расчетного количества барита. Интенсивность утяжеления водоглинистой суспензии регулируют величиной вакуума в камере эжекторного гидросмесителя с помощью воздушного вентиля в соответствии с табл. 3.

В случае необходимости регулируют технологические свойства приготовленного бурового раствора путем введения через воронку гидроэжекторного смесителя химических реагентов.

В некоторых районах нашей страны для приготовления буровых растворов еще применяют установки УПР-Р-2, гидравлические мешалки ГДМ-1 конструкции Я.П. Герасимова, лопастные глиномешалки ГМ-4.

Прогрессивная технология приготовления буровых растворов позволяет предельно механизировать этот трудоемкий процесс по всей цепочке -- от производителя материалов до циркуляционной системы буровой установки.

Широкое распространение в последние годы за рубежом получила технология приготовления буровых растворов, для реализации которой используется автономный блок фирмы "Холибуртон" (рис. 8). В блок входит следующее оборудование.

1. Перегрузочный бункер 2, представляющий собой резервуар объемом до 8,5 м³, оборудованный входным и выходным патрубками диаметром 125 мм, пылеуловителем и индикатором веса фирмы "Мартин Деккер" с пределом 13,6 т. Габариты бункера: длина и ширина около 2,5 м, высота более 5 м, общая масса перегрузочного бункера 3250 кг.

2. Вакуум-компрессор 3 фирмы "Гарднер-Дэнвер" с дизельным приводом, который в состоянии создавать как избыточное давление, так и разрежение и поэтому используется в системе пневмоперегрузки и пневмотранспорта. Этот шестицилиндровый компрессор с водяным охлаждением способен выполнять одноступенчатое сжатие воздуха до избыточного давления 0,28 МПа. Его габариты: длина около 3,5 м, ширина и высота менее 2 м, общая масса более 4 т. Компрессор имеет собственный воздухоприемник объемом 0,27 м³.

3. Бункера для хранения порошкообразных материалов 4 (глинопорошка, порошкообразного барита), представляющие собой вертикальные цилиндрические резервуары диаметром 3 м и высотой около 6 м и рассчитанные на максимальное внутреннее рабочее давление до 0,28 МПа. Дополнительно они оборудуются загрузочной камерой и дистанционно управляемыми разгрузочными клапанами. Объем каждого бункера 34 м³, общая масса без загрузочной камеры 5,6 т. Как правило, в блок входят два бункера, позволяющие хранить на буровой до 70 м³ порошкообразного материала.

4. Расходные бункера 5, представляющие собой комбинированные цилиндрические вертикальные резервуары объемом до 1,2 м³ каждый, оборудованы в нижней части приемными воронками диаметром примерно 1,5 м, общая масса достигает 650 кг. Они не рассчитаны на избыточное внутреннее давление, и поэтому фильтр, установленный в верхней части, сообщается с атмосферой.

5. Расходный бункер оснащен индикатором веса 8 фирмы "Мартин Деккер" с максимальным значением 4500 кг. Цифры на циферблате нанесены с интервалом около 90 кг. В нижней части бункера, над приемной воронкой, установлена регулируемая заслонка для подачи порошка в приемную воронку и камеру гидроэжекторного смесителя.

6. Прямоугольная емкость 11 разделена перегородками на несколько отсеков. Обычно это двухсекционная емкость в составе циркуляционной системы, объем каждого отсека которой до 30 м³. Емкость оборудуется механическими мешалками 10 фирмы "Пирамид" и гидросмесителями. Как правило, на этой же емкости монтируются подпорные центробежные насосы 9.

7. Центробежный насос 9 фирмы "Мигяон Магнум" предназначен для осуществления круговой циркуляции жидкости через гидроэжекторный смеситель и перемешивания раствора в емкости. Подача насоса до 75 л/с, максимальное давление на выкиде 0,5 МПа. Для привода используется электродвигатель мощностью 45 кВт.

С помощью описанного блока приготовления бурового раствора, поставляемого фирмой "Холибуртон", достигают высокой степени механизации работ. Порошкообразный материал (бентонитовая глина, порошкообразный барит и т.д.) поступает на буровую установку в мешках, контейнерах или металлических емкостях на передвижных средствах 1. С помощью пневматического перегрузчика (перегрузочного бункера 2 и вакуум-компрессора 3) материал транспортируется пневмотранспортом в бункер-хранилище 4. Практически 4 т бентонитового глинопорошка перегружаются из бункера 2 в бункер-хранилище 4 за 5 -- 6 мин при рабочем давлении пневмотранспорта до 0,2 МПа. Количество загруженного в бункер-хранилище 4 порошка фиксируется в рабочем журнале. В последующем делаются отметки о количестве израсходованного материала.

По мере необходимости приготовления раствора порошкообразный материал порционно перегружают через нижние отводы в расходные бункера, создавая избыточное давление в верхней части бункера-хранилища при помощи вакуум-компрессора. Избыточное давление в бункере-хранилище при пневмотранспорте глинопорошка доводят до 0,07 -- 0,08 МПа, а при пневмотранспорте барита -- до 0,12 -- 0,14 МПа. Практически загрузка расходного бункера (немногим более 1 т глины) длится несколько минут.

К расходным бункерам также подведен воздух, что позволяет не только аэрировать порошок, но и интенсифицировать его подачу в приемную воронку гидроэжекторного смесителя. Допустимо создавать при этом избыточное давление в расходном бункере до 0,02 МПа. Расход порошка через нижнюю заслонку расходного бункера регулируют положением заслонки и величиной давления аэрации.

Применение блоков при бурении скважин показало, что пневмотранспорт порошка не лишен недостатков: во-первых, порошок иногда зависает в конусных днищах бункеров; во-вторых, возникает необходимость периодически продувать емкости воздухом; в-третьих, приходится постоянно регулировать величину открытия шарового клапана на воздушной линии.

Технология приготовления бурового раствора при помощи блока фирмы "Холибуртон" заключается в следующем. В один из отсеков емкости 11 заливают расчетное количество дисперсионной среды (например, воды) и центробежным насосом 9 прокачивают ее через гидроэжекторный смеситель с загрузочными воронками 6 и 7. После стабилизации подачи насоса подают воздух к расходному бункеру 5 и устанавливают давление на воздушной линии равным 0,015 -- 0,02 МПа. Открывают до определенного положения нижнюю заслонку расходного бункера и подают с определенной скоростью порошок в загрузочную воронку 7. За счет гидровакуума, созданного центробежным насосом в камере гидроэжекторного смесителя, порошкообразный материал засасывается в камеру эжектора и смешивается с потоком дисперсионной среды. Полученная таким образом гомогенная суспензия поступает снова в тот же отсек емкости.

Круговая циркуляция по схеме емкость -- насос -- камера эжектора -- емкость продолжается до тех пор, пока расчетное количество порошкообразного материала не подадут в поток. После этого доступ материала в воронку прекращают, закрыв нижнюю заслонку расходного бункера и прекратив подачу воздуха.

Аналогично осуществляют утяжеление бурового раствора, прокачивая его также через гидроэжекторный смеситель и подавая барит в приемную воронку из расходного бункера.

Количество израсходованного материала определяют по индикатору веса 8 расходного бункера.

После тщательного перемешивания раствора с помощью перемешивателей 10 его при необходимости подвергают химической обработке. Для обработки сухим реагентом, а также для добавок в малых дозах бентонитового порошка в циркуляционной системе установлена дополнительная гидроворонка с аэрожелобом или вибрационным побудителем перемещения порошка. В случае применения жидких реагентов используют вертикальную цилиндрическую емкость объемом до 1,5 м³, которая оборудована механической мешалкой, подогревателем и сливным патрубком с дозирующим вентилем. Такой блок химической обработки устанавливают непосредственно над одной из емкостей циркуляционной системы и вокруг нее устраивают площадку для обслуживания. Химические реагенты подают на площадку с помощью передвижного механического погрузчика.

Если буровой раствор готовится впрок, то после смешивания всех компонентов его выдерживают не менее 8 ч и периодически перемешивают. После этого при необходимости раствор окончательно разбавляют или обрабатывают реагентами, доводя показатели свойств до нормы.

В литературе имеются сведения о том, что при бурении скважин используются также автоматизированные системы приготовления буровых растворов (автомат), которые позволяют автоматически управлять технологическими операциями по пневмотранспорту, дозированному вводу и смешиванию компонентов. Управление процессом приготовления осуществляется по команде прибора, непрерывно контролирующего плотность бурового раствора, выходящего из камеры гидроэжекторного смесителя. Плотномер (радиоизотопный денсиметр) подает электрический сигнал на систему управления дозатором (обычно лопастного типа) расходного бункера, установленным вместо нижней заслонки, и таким образом регулируется скорость подачи материала в зону смешения.

Как показали испытания, автоматизированная система эффективна при утяжелении бурового раствора, так как она сводит колебания плотности обработанного раствора к минимуму. В других случаях -- добавление бентонитового порошка, химическая обработка -- система малоэффективна, так как плотность не является основным параметром, по величине которого должно осуществляться управление.

Таким образом, технологии приготовления буровых растворов за рубежом уделяют большое внимание, в результате чего этот технологический процесс доведен до высокой степени совершенства. Экономическая целесообразность применения совершенных технологических операций и оборудования по всей цепочке от погрузочно-разгрузочных работ до стабилизации свойств готового раствора очевидна. Минимизируется расход материала за счет сокращения потерь, снижаются затраты времени на приготовление бурового раствора, почти не отвлекается от основных операций рабочая сила, улучшается общая культура производства, не загрязняется окружающая среда.

Дальнейшее совершенствование приготовления эмульсионных и суспензионных систем идет по пути интенсификации взаимодействия компонентов. Для этой цели в последние годы разработаны и начали успешно применяться диспергаторы ДГ-2 и ДШ-100.

Диспергатор ДГ-2 предназначен для диспергирования твердой и эмульгирования жидкой фаз буровых растворов и других жидкостей специального назначения при их приготовлении. Применяется при строительстве и капитальном ремонте скважин в нефтяной и газовой промышленности, а также в других отраслях при работе с насосами высокого давления. Обеспечивает сокращение расхода материалов и ускорение приготовления и утяжеления буровых растворов (рис. 9).

Техническая характеристика: принцип измельчения компонентов раствора -- гидравлический "струя в струю"; рабочее давление на входе в диспергатор 10 -- 14 МПа; пропускная способность 40 -- 100 м³/ч; габариты 1190 x750 x280 мм; масса -- 190 кг.

Диспергатор ДШ-100 предназначен для диспергирования твердой и эмульгирования жидкой фаз буровых растворов и различных технологических жидкостей при их приготовлении. Применяется при строительстве и капитальном ремонте скважин в нефтяной и газовой промышленности и строительной индустрии при работе с насосами низкого давления (рис. 10).

Техническая характеристика: принцип измельчения компонентов раствора -- гидромеханический; рабочее давление на входе в диспергатор -- 0_Г3 -- 0,4 МПа; пропускная способность -- 80--100 м³/ч; габариты 600x250x400 мм; масса -- 50 кг.

Преимущества этих диспергаторов состоят в следующем: низкая энергоемкость процесса диспергирования, безопасность работ, сокращение расхода материалов, простота обслуживания и эксплуатации, что подтверждено успешной эксплуатацией в управлениях буровых работ и тампонажных конторах различных компаний нашей страны.

Рис. 8. Система фирмы "Холибуртон" для приготовления бурового раствора:

I -- нагнетательная линия; II -- всасывающая линия; III, IV -- воздушная линия пневмотранспорта материала; 1 -- передвижное средство; 2 -- перегрузочный бункер; 3, 4 -- бункер-хранилище; 5 -- расходный бункер; 6, 7 -- загрузочные воронки; 8 -- индикатор веса; 9 -- центробежный насос; 10 -- перемешиватель; 11 -- емкость

Рис. 9. Гидравлический диспергатор типа "струя в струю" ДГ-2:

1 -- корпус; 2, 5 -- патрубки; 3 -- коллектор; 4 -- входной патрубок; 6 -- сопло; 7 -- насадка

Рис. 10. Диспергатор циклонный шаровой ДШ-100:

1 -- крышка; 2 -- внутренняя камера; 3 -- патрубок; 4 -- клапан; 5 -- запорное устройство; 6 -- наружная камера; 7 -- щелевидное сопло; 8 -- мелющие тела; 9 -- фильтр

Табл. 1. Выход бурового раствора из глинопорошка

Табл. 2. Зависимость плотности бурового раствора от количества глины и барита

Табл. 3. Интенсивность утяжеления раствора от величины вакуума

Использованная литература

1. Булатов А.И., Макаренко П.П., Проселков Ю.М. Буровые промывочные и тампонажные растворы: Учеб. пособие для вузов. - М.: ОАО "Издательство "Недра", 1999. - 424 с.: ил. ISBN 5-247-03812-6

2. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Заканчивание скважин 2000г.

3. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. "Технология бурения нефтяных и газовых скважин". 2001 г.