установка для очистки промывочной жидкости при бурении скважин

Формула изобретения

Установка для очистки промывочной жидкости при бурении скважин, содержащая узлы грубой и тонкой очистки, насос для подачи жидкости в узлы, емкости для сбора шлама и жидкости, отличающаяся тем, что узел грубой очистки снабжен двумя вставленными друг в друга трубами, при этом наружная труба наклонена под углом 30°, в верхней правой части наружной трубы выполнено сопло с возможностью подачи раствора по касательной к внутренней трубе, вдоль наружной трубы вырезано прямоугольное отверстие, закрытое сеткой для прохождения мелкодисперсной жидкости в емкость для сбора, а во внутренней трубе меньшего диаметра установлен винтовой шнек для захвата из нижнего конца труб шлама и сброса его в бункер, а узел тонкой очистки включает трубу большого диаметра, наклоненную под тем же углом, что и наружная труба для грубой очистки, вставленную в нее на одном конце вторую трубу меньшего диаметра и меньшего размера для отвода очищенной жидкости в бак, расположенное внизу первой трубы сопло, установленное на тангенциальном по отношению ко второй трубе патрубке, для подвода раствора, на части первой трубы выполнена короткая ленточная резьба с возможностью отвода твердых частичек из общего потока жидкости к шнеку, установленному внутри первой трубы, для их вывода в бункер.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горно-добывающей промышленности и может быть использовано при бурении скважин для очистки промывочной жидкости.

Известна система очистки бурового раствора (патент РФ № 2030546, Е21В 21/06, 1995 г.), содержащая приемные емкости с разделительными отсеками, соединенными желобной системой, вибросита с поддоном, с разделительными патрубком, с шиберами, связывающие вибросита с манифольдом, последовательно установленные пескоотделитель, илоотделитель, дегазатор, шламовые насосы и лотки, снабжена дополнительным шибером и дополнительным виброситом с поддоном, индивидуальным приводом и сеткой с размерами ячейки 1,5×1,5 мм и не менее 1,0 мм, при этом основное вибросито имеет размеры ячеек меньше размера ячеек дополнительного вибросита, уровень дна поддона дополнительного вибросита размещен не ниже уровня слива с поддона основных вибросит в емкость, поддон дополнительного вибросита имеет сливы на основные вибросита, а дополнительный шибер размещен в разделительном патрубке и связывает дополнительное вибросито с манифольдом.

В связи с возрастающими требованиями к качеству бурящихся скважин растут и требования к буровым растворам, к степени их очистки, данная система очистки на сегодняшний день не в состоянии обеспечить качественную очистку буровых растворов до необходимой плотности (1,08-1,10 г/см³), достичь стабилизации их параметров во время бурения.

В схеме отсутствует оборудование для тонкой очистки буровых растворов - центрифуга, отсутствует подготовка выходящего из скважины бурового раствора на очистку - его разбавление очищенным, отсутствует круговая циркуляционная система, недостаточно мощности второй, третьей ступени отделения частиц породы менее 0,03 мм, имеются большие потери буровых растворов, при их выравнивании - разгонке.

Известна установка для очистки жидкости, включающая узел грубой очистки с емкостью для очищенного раствора, узел тонкой очистки, состоящий из последовательно установленных песко и илоотделителей с емкостями для очищенного раствора, входные и выходные трубопроводы и шламовые патрубки узлов очистки, переточный желоб и перепускной трубопровод, соединяющие между собой емкости, при этом переточный желоб размещен над емкостями для очищенного раствора и выполнен с переливными воронками, верхней частью связанными с выходными трубопроводами узлов очистки, а нижней - с емкостями для очищенного раствора, причем в переливной воронке, сообщающей илоотделитель с емкостью для очищенного раствора, и в перепускном трубопроводе установлены обратные клапаны, а верхняя кромка каждой последующей переливной воронки расположена ниже предыдущей, но выше выхода из переточного желоба. Установка снабжена также шламовой емкостью, разделенной сливной перегородкой с виброфильтром на накопительную камеру и камеру сбора очищенной жидкости, причем накопительная камера в верхней части связана со шламовыми патрубками узлов очистки, а в нижней имеет выходной патрубок с механизмом отбора шлама, например, разгрузочным шнеком, а камера сбора очищенной жидкости связана гидролинией с емкостью для очищенного раствора узла грубой очистки (см. SU № 1182150 А, кл. Е21В 21/06).

Недостатки установки для очистки жидкости. В связи с возрастающими требованиями к качеству бурящихся скважин растут и требования к буровым растворам, к степени их очистки. Данная установка очистки на сегодняшний день не в состоянии обеспечить качественную очистку буровых растворов до необходимой плотности (1,08-1,10 г/см³), достичь стабилизации их параметров во время бурения. В установке для очистки первой ступени предусмотрено вибросито, которое как показывает практика, является слабым звеном из-за быстрого выхода из строя, а следовательно, появляется необходимость частых ремонтов узла. Существенным недостатком рассмотренной установки для очистки является использование обратных клапанов, работа которых неустойчива в растворах с повышенным содержанием механических примесей. Следует обратить внимание также на громоздкость этой установки, что значительно увеличивает затраты на проводку скважин, что повлечет рост отказа в работе узлов, особенно в зимний период.

Технической задачей данного изобретения является повышение качества очистки промывочной жидкости, обеспечение стабильной работы оборудования.

Это достигается тем, что установка для очистки промывочной жидкости, содержащая узлы грубой и тонкой очистки, насос для подачи жидкости в узлы, емкости для сбора шлама и жидкости, согласно изобретению, узел грубой очистки снабжен двумя вставленными друг в друга трубами, при этом наружная труба наклонена под углом 30°, в верхней правой части наружной трубы выполнено сопло с возможностью подачи раствора по касательной к внутренней трубе, вдоль наружной трубы вырезано прямоугольное отверстие, закрытое сеткой для прохождения мелкодисперсной жидкости в емкость для сбора, а во внутренней трубе меньшего диаметра установлен винтовой шнек для захвата из нижнего конца труб шлама и сброса его в бункер, а узел тонкой очистки включает трубу большего диаметра, наклоненную под тем же углом, что и наружная труба для грубой очистки, вставленную в нее на одном конце вторую трубу меньшего диаметра и меньшего размера для отвода очищенной жидкости в бак, расположенное внизу первой трубы сопло, установленное на тангенциальном по отношению ко второй трубе патрубке для подвода раствора, на части первой трубы выполнена короткая ленточная резьба с возможностью отвода твердых частичек из общего потока жидкости к шнеку, установленному внутри первой трубы, для их вывода в бункер.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен узел грубой очистки, на фиг.2 - разрез узла грубой очистки, на фиг.3 - узел тонкой очистки, на фиг.4 - разрез узла тонкой очистки, на фиг.5 - вид ленточной резьбы.

Узел грубой очистки состоит из трубы 1, регулируемого сопла 2, скорость входящего потока которого можно изменять в зависимости от интенсивности выноса шлама из скважины, внутренней трубы 3 меньшего диаметра со шнеком. Труба 3 вставлена в трубу 1. Наружная труба 1 наклонена к горизонту под углом до 30°. В правой верхней части наружной трубы 1 выполнено сопло 2, скорость входящего потока которого можно изменять в зависимости от интенсивности выноса шлама из скважины. Вдоль вышеуказанной трубы вырезано прямоугольной отверстие, закрытое сеткой 4, для прохождения мелкодисперсной жидкости. На наружной стороне трубы 1, напротив сетки приварен небольшой по объему прямоугольный короб 5, куда стекает мелкодисперсная жидкость. Рядом с трубой 1 расположен сборник раствора 6. Выбуренный раствор из скважины попадает в наружную трубу 1 по трубопроводу 7. Отдельно от трубы 1 расположен бункер 8 для сбора крупных частичек. Шнек приводится в движение приводом 9. Для промывки сетки 4 в коробе 5 установлена труба с соплом 10.

Узел грубой очистки работает следующим образом. Жидкость самотеком из устья буровой установки с высоты 2-3 метра попадает по трубопроводу 7 через сопло 2 в верхнюю правую часть трубы 1 по касательной. Вращаясь внутри трубы 1, жидкость движется влево вниз. При этом часть жидкости с мелкодисперсными частичками за каждый оборот проходит через сетку 4 в короб 5. Многократно проходя вдоль сетки, вся жидкость уходит в короб 5. Крупные фракции выбуренной породы, не пройдя сквозь сетку 4 и вращаясь в трубе 1, опускаются в ее нижнюю часть под тяжестью своего веса.

Установленный внутри внутренней трубы 3 шнек захватывает крупные фракции из нижнего конца трубы и транспортирует их наверх, и сбрасывает в бункер 8. Жидкость с мелкими частичками, прошедшая через сито 4, сливается по коробу 5 влево вниз и попадает самотеком в сборник раствора 6, откуда содержимое подают шламовым насосом в узел тонкой очистки раствора. Сетку 4 периодически промывают жидкостью, подаваемою кратковременно буровым насосом через трубу 10 с соплом.

Узел тонкой очистки состоит из трубы 11, большего диаметра, наклоненной под тем же углом, что и наружная труба для грубой очистки, установленной на ней регулируемого сопла 12, вставленной в вышеуказанную трубу трубы 13 меньшего диаметра и меньшего размера и жестко соединенной с ней в нижней части днище. На небольшом расстоянии от верхнего торца трубы 13 на внутренней поверхности трубы 11 выполнена короткая ленточная резьба (см. фиг.3 точки от А до Б), имеющая небольшую глубину и большой шаг. На другом конце трубы 11 после ленточной резьбы установлен шнек 14 для отвода твердых частичек и вывода их в бункер 16. Раствор из узла грубой очистки в узел тонкой очистки подают через трубопровод 15.

Узел тонкой очистки рационально располагают над узлом грубой очистки, и он работает следующим образом.

Жидкость, подаваемая шламовым насосом по тангенциальному трубопроводу 15 через регулируемое сопло 12, войдя в зазор между трубками 11 и 13 с определенной скоростью, совершает круговое поступательное движение, что способствует расслоению потока жидкости и движущихся в ней частичек по плотности, что улучшает качество очистки. При вращении жидкость стремиться к внутренней стенке трубы 11, образуя по осевой линии трубы пустоту, при этом она продолжает двигаться вдоль стенок в виде слоя определенной толщины вправо вверх. Движение жидкости вверх быстро затухает, достигнув точки А, поскольку ее тормозит составляющая силы тяжести, направленная вдоль трубы. Потеряв свою скорость под действием своей тяжести, очищенная жидкость стекает по внутренней трубе 13 в бак (не показан).

Мелкие твердые частички, приобретая при вращении большее ускорение, чем жидкость, продолжают движение далее по трубе 11 и, попав в ленточную резьбу, продолжают вращаться по заданной траектории резьбы и стремятся к выходу из трубы 11. Достигнутые точки Б мелкие частички подхватывает вращающийся шнек 14, который выносит их наружу в бункер 16.

Изменяя размер сопла 12, через которое жидкость входит в трубу 11, можно изменить скорость вращения жидкости, следовательно, чистоту ее очистки. Периодически бункер 16 выгружают в автомашину и утилизируют в соответствии с требованиями экологической безопасности.

Каждый из узлов компактен и удобен в транспортировке, т.к. они технологически жестко не связаны.

Применение предлагаемого изобретения позволит:

- повысить надежность работы всего оборудования, поскольку отсутствуют вибрационные механизмы;

- уменьшить металлоемкость;

- снизить затраты времени на ремонт силового оборудования;

- снизить затраты, связанные с решением экологических проблем;

- повысить культуру бурения.

Предлагаемое изобретение найдет широкое применение в нефтедобывающей промышленности, бурении скважин на нефть и газ.