ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМ ОЧИСТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА

   Применяемая технология строительства скважин вызывает как техногенные нарушения на поверхности земли, так и изменения физико-химических условий на глубине при вскрытии пластов-коллекторов в процессе бурения.

   Загрязнителями окружающей среды при бурении скважин являются многочисленные химические реагенты, применяемые для приготовления буровых растворов. Для повышения качества последних применяются системы очистки.

   Блоки очистки предназначены для ведения буровых работ по малоотходной технологии и входят в состав циркуляционных систем буровых установок всех классов. Оборудование циркуляционных систем обеспечивает:

  » грубую очистку буровых растворов от шлама на виброситах;
  » обработку раствора на песко-отделителях и ило-отделителях с выделением шлама пониженной влажности (пульпы);
  » сепарирование на центрифугах двух смешанных жидкостей различной плотности, не растворимых одна в другой;
  » многократное использование раствора при бурении и выведение из него избытка коллоидной фазы, а также регенерацию барита после завершения бурения скважины;
  » переработку избытков бурового раствора с его разделением на оборотную воду и шлам пониженной влажности;
  » дегазацию буровых растворов.

   При использовании полнокомплектных блоков очистки в 1,5 раза уменьшается объем отходов бурения, на 15-20 % – расход химических реагентов. В процессе безамбарного бурения из блока очистки выходит шлам пониженной влажности, пригодный для перевозки в контейнерах или бортовых транспортных средствах.

   Такой шлам легко поддается обезвреживанию по известным технологиям при минимуме затрат.Качественно очищенный буровой раствор значительно снижает риски возникновения аварийных ситуаций(прихватов), а также увеличивает межремонтный период бурового оборудования.

   Сравнительный анализ использования систем очистки с полным и неполным комплектом оборудования на примере обвязки БУ 3000 ЭУК-1М

   В настоящее время существует четырехступенчатая система очистки «вибросито – пескоотделитель – илоотделитель – центрифуга», на каждой ступени которой буровой раствор может быть очищен до определенного размера частиц. На рис. 1 показана схема системы очистки с неполным комплектом оборудования, включающего два вибросита, один спаренный пескоотделитель, илоотделитель и две центрифуги.

Рис. 1. Схема системы очистки с неполным комплектом оборудования (два вибросита) на примере БУ 3000 ЭУК-1М: 1 – шламовый насос; 2 – вибросито; 3 – пескоотделитель (спарка); 4 – илоотделитель; 5 – шнековый транспортер; 6 – центрифуга; 7 – осевой насос; 8 – дегазатор

   Буровой раствор с устья скважины по желобу попадает на вибросита, где происходит его грубая очистка до частиц размером 143 мкм. Затем шламовыми насосами раствор подается на пескоотделитель и очищается до частиц размером 40 мкм, далее он поступает в илоотделитель, где происходит очистка до 12 мкм. Затем при помощи осевого насоса буровой раствор направляется на центрифугу, очищается до 2 мкм, и уже окончательно очищенный забирается буровыми насосами и подается в скважину.

   Допускается слив раствора в любую активную емкость, порядок пользования емкостями может быть изменен.

   В рассмотренной схеме буровой раствор не может быть очищен до требуемого состояния, прежде всего из-за использования только двух вибросит. Так как пульпа со смонтированных песко- и илоотделителя, попадая на сетки с крупным размером ячейки (800-120 мкм), будет проваливаться в емкость циркуляционной системы грубой очистки (ЦСГО), произойдут загрязнение емкости и увеличение плотности бурового раствора. В дальнейшем пескоотделитель не сможет справляться с раствором такой плотности, и большая часть неочищенного раствора будет попадать в активные емкости. Если на сито со смонтированными песко- и илоотделителем устанавливать сетки с небольшим размером ячейки (120-55 мкм), то второе вибросито не будет справляться с объемом всего выходящего из скважины раствора, что приведет к значительным его потерям, площади сита будет недостаточно для качественной работы. Кроме того, если не использовать илоотделитель, а подавать раствор с пескоотделителей на центрифугу, то это может привести к ее выходу из строя. Если не использовать и центрифугу, то неочищенный раствор попадает в буровые насосы, вследствие чего:

  » повышается расход быстро изнашивающихся запчастей бурового насоса;
  » происходит быстрый износ манифольда, шламовых насосов, забойных двигателей;
  » возрастает угроза прихвата бурового инструмента.

   Все это приводит к простоям буровой установки, снижению механической скорости бурения и экономическим потерям.

   В настоящее время Нефтеюганский филиал (НФ) ООО «РН-Бурение» перешел на систему очистки с полным комплектом оборудования (рис. 2). Она отличается от рассмотренной тем, что добавлена ситогидроциклонная установка (СГУ), состоящая из осушающего вибросита, на котором смонтированы песко- и илоотделитель.

Рис. 2. Схема системы очистки с полным комплектом оборудования на примере БУ 3000 ЭУК-1М: 1 – шламовый насос; 2 – вибросито; 3 – ситогидроциклонная установка; 4 – пескоотделитель (спарка); 5 – резервный пескоотделитель; 6 – илоотделитель; 7 – шнековый транспортер; 8 – центрифуга; 9 – винтовой насос; 10 – дегазатор

   При работе с полным комплектом оборудования буровой раствор проходит путь, аналогичный схеме, показанной на рис. 1. Вторая система более предпочтительна в первую очередь за счет использования третьего вибросита. На СГУ установлены мелкие сетки с ячейками размером от 120 до 55 мкм, поэтому пульпа с песко - и илоотделителя, попадая на эти сетки, не «проваливается» в емкость ЦСГО, а очищается до частиц размером 55 мкм.

   Твердая фаза (шлам), которую ничем нельзя очистить, сбрасывается в шнековый транспортер. Все это

   Еще одним преимуществом данной системы является то, что на втором линейном вибросите устанавливается резервный пескоотделитель, за счет которого при выходе из строя спаренного пескоотделителя на СГУ можно перейти на работу с двумя виброситами и пескоотделителем, не останавливая бурение. Однако даже при наличии полного комплекта системы очистки можно допустить ошибки, которые сведут на нет качество очистки раствора и приведут к быстрому выходу из строя оборудования. К ним прежде всего относятся:

  » неправильная обвязка: неверный подбор насосов,диаметров и сечений трубопроводов;
  » несоблюдение регламента работ (неправильный подбор кассет вибросит и насадок для пескои илоотделителей, несоблюдение последовательности работы оборудования систем очистки (пропуск илоотделителя);
  » ошибки при регулировании оборудования систем очистки (вибросита, центрифуги и питающего насоса).

   В работе проведен сравнительный экономический анализ двух компоновок систем очистки. На рис. 3 показаны затраты на ЗИП. Из него видно, что при рациональном использовании полного комплекта оборудования системы очистки затраты на ЗИП значительно снижаются.

Рис. 3. Годовые расходы на ЗИП для бурового оборудования на одну буровую установку

   В сводной таблице представлены все затраты и расходы за один календарный год из расчета на одну буровую установку, а также затраты на ликвидацию одной аварии (прихвата), связанной с применением некачественного раствора. При использовании системы с неполным комплектом оборудования по статистике НФ ООО «РН-Бурение» за 2007- 2009 гг. в год происходит минимум на одну аварию больше, чем при использовании системы с полным комплектом.

Заключение

   Выявлены недостатки неполного комплекта системы очистки «два вибросита», а также указаны факторы, устранение которых повысит эффективность очистки бурового раствора. Проведенный экономический анализ показал, что при рациональном использовании полного комплекта очистки из расчета на одну буровую установку за год экономия составила 6,81 млн. руб., на все 11 бригад НФ ООО «РН-Бурение» – 74,91 млн. руб.

Список литературы

  1. Булатов А.И., Макаренко П.П., Проселков Ю.М. Буровые промывочные и тампонажные растворы: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Недра, 1999. – 424 с.
  2. Буровое оборудование/В.Ф. Абубакиров, Ю.Г. Буримов, А.Н. Гноевых и [др.]. Справочник в 2-х томах. – М.: Недра, 2003. – 763 c.