УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ШЛАМОВОЙ ТРУБЫ

Авторы: студент группы ТТР-10м: Настаченко А.А., Научный руководитель: доцент Филимоненко Н.Т

Донецкий национальный технический университет

   Для сбора шлама при бурении скважин с обратной промывкой используются внутренние шламовые трубы. В них улавливание твердой фазы происходит путем резкого снижения скорости жидкости за счет увеличения площади сечения канала, в котором она циркулирует. В результате твердая фаза под действием гравитационных сил отделяется от потока и осаждается на дно трубы. При наличии в скважине технической воды (ньютоновской жидкости) сбор шлама происходит весьма эффективно. Однако при переходе технической воды в неньютоновскую жидкость, например при длительном контакте с породами глинистого комплекса, процесс оседания шлама резко ухудшается. Это вызвано тем, что в такой жидкости оседает не вся твердая фаза, а только та ее часть, размеры частиц которой будут больше величины d₀ , определяемой по формуле.

   где m –коэффициент формы, зависящий от d₀ ; τ₀ - динамическое напряжение сдвига неньютоновской жидкости; ρ_ч – плотность частицы шлама; ρ – плотность жидкости.

   Расчеты показывают, что при τ₀ = 2,0 Па все частицы, способные перемещаться в кольцевом зазоре между колонковой трубой и стенкой скважины, будут во взвешенном состоянии и не смогут оседать в спокойной жидкости под действием силы гравитации.

   Для улучшения эффекта отделения шлама от неньютоновской жидкости используются шламоуловители гидроциклонного принципа действия [2]. В таких устройствах происходит завихрение потока и интенсивное разрушение структуры жидкости, что способствует лучшему отделению твердых частиц и отбрасыванию их к стенкам трубы под действием центробежных сил. Для разрушения структуры жидкости скорость потока должна быть довольно высокой (10-15 м/с) [3]. В результате частицы шлама прижимаются к стенкам шламовой трубы и под действием силы тяжести оседают. До настоящего времени гидроциклонный принцип разрушения структуры неньютоновской жидкости для улучшения сбора шлама во внутренню шламовую трубу применялся только в эжекторных буровых снарядах, в которых местная обратная промывка возбуждается с помощью струйного насоса. Рис. 1 Шламовая труба

   Конструкция предлагаемой внутренней шламовой трубы (рис.1) позволяет улучшить сбор шлама при бурении с обратной промывкой, создаваемой с помощью насоса, установленного на дневной поверхности.

   Работает устройство следующим образом. Взвесенесущий поток из колонковой трубы (не показана) через переходник 13, внутренний канал детали 12, сопло 8, внутренний канал детали 6, отверстия соединительной втулки 5 поступает в гидроциклон, канал которого представляет собой прямоугольную канавку, прорезанную на наружной поверхности детали 3 по винтовой линии. Снаружи канавка закрыта внутренней поверхностью детали 4.

   Площадь сечения этого канала позволяет обратному потоку неньютоновской жидкости разогнаться до такой скорости, при которой происходит разрушение ее структуры. Далее взвесенесущий поток ударяется в коническую поверхность детали 2, угол наклона которой позволяет «сфокусировать» отраженный от нее шлам в полость внутренней шламовой трубы, образованную внутренней поверхностью корпусной детали 11 и наружной поверхностью соединенных между собой деталей 4, 6, сопла 8 и детали 12. В этой полости с помощью струйного аппарата создается разряжение. Струйный аппарат состоит из сопла 8, направляющего обратный взвесенесущий поток жидкости мимо отверстия в детали 7, которое соединяет полость шламовой трубы с рабочим потоком. Очищенная жидкость через канал детали 2 переходник 1 поступает в колонну бурильных труб, по которым в обратном направлении выходит на дневную поверхность.

   Создание разряжения в полости внутренней шламовой трубы способствует подсасыванию в нее шлама из потерявшей структуру жидкости при движении в канале гидроциклона, тем самым улучшается сбор шлама .

Список литературы:

   1. Леонов Е. Г. Гидроаэромеханика в бурении: Учебник для вузов / Е. Г. Леонов, В. И. Исаев. - М.: Недра, 1987.-269 с.

   2. Справочник по бурению скважин на воду / Д. Н. Башкатов, С. С. Су-лакшин, С. Л. Драхлис., Г. П. Квашнин. Под редакцией проф. Д. Н. Башкато-ва. - М.: Недра, 1979. - 560 с.

   3. Дерусов В. П. Обратная промывка при бурении геологоразведочных скважин / В. П. Дерусов. – М.: Недра, 1984. - 184 с.