СИСТЕМА ОЧИСТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА ОТ БУРОВОГО ШЛАМА

​DRILLING MUD CLEANING SYSTEM

Shestibratov Denis Vladimirovich

Master's student, Department of Geology and Oil and Gas Business, Sakhalin State University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

Sergeev Stepan Romanovich

Master's student, Department of Geology and Oil and Gas Business, Sakhalin State University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

Denisova Yanina Vyacheslavovna

Scientific supervisor, Deputy head of the department of Geology and Oil and Gas Business, Sakhalin State University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается важность системы очистки бурового раствора как в экологическом плане, так и в получении экономической выгоды при лучшей эффективности системы очистки.

ABSTACT

The article discusses the importance of drilling mud cleaning system both in environmental terms and in obtaining economic benefits with better cleaning system efficiency.

Ключевые слова: система очистки, буровой раствор.

Keywords: cleaning system, drilling mud.

Цель. Выявить экономическую эффективность использования системы очистки бурового раствора

Введение

Актуальность использования системы очистки бурового раствора от шлама заключается в улучшении свойств самого бурового раствора, экономии и возможности его повторного использования, а также получение экономической выгоды при большой эффективности очистки

Задачи:

1) рассмотреть ступени очистки бурового раствора от шлама;

2) рассчитать объем разбавления бурового раствора при разной эффективности системы очистки;

3) произвести расчет экономической выгоды при использовании более эффективной системы очистки.

Буровой раствор представляет высокую значимость в бурении, функции, которые он выполняет:

1. удаление шлама из скважины и вынос его на поверхность;
2. регулирование давления в скважине;
3. поддержание шлама во взвешенном состоянии;
4. образование глинистой корки;
5. сохранение стабильности ствола скважины;
6. качественное цементирование колонн;
7. смазка и охлаждение долота, снижение веса колонны;
8. передача гидравлической мощности долоту;
9. обеспечение геофизической информации о разрезе;
10. предупреждение коррозии;
11. минимальное загрязнение продуктивных коллекторов;
12. экология и охрана здоровья.

Основные свойства бурового раствора определяются составом и количеством содержащейся в нем твердой фазы, поэтому необходимо свести ее наличие к минимуму. Для этого существуют следующие ступени очистки:

1. Дегазатор.
2. Вибросита.
3. Ситогидроциклоны.
4. Центрифуги.

Рисунок 1. Ступени очистки бурового раствора

Вибросита.

Вибросита являются первой ступенью очистки бурового раствора и именно они отделяют большую часть бурового шлама, поэтому выбор вибросит очень важен в системе очистки.

Настройки вибросит:

1. Угол наклона деки (чем больше наклон деки, тем больше производительность вибросита, но ухудшается транспорт шлама и уменьшается срок службы сеток).
2. Тип вибрации.
3. Выбор сетки (одна из главных характеристик сеток – точка отсечки, обычно точка отсечки составляет 74 мкм, для того, чтобы сохранить важную твердую фазу бурового раствора, а именно барит).
4. G-фактор (перегрузка вибросита, чем больше перегрузка, тем лучше разрушается шлам, однако это способствует увеличению вязкости бурового раствора).
5. Распределение потока.

Рисунок 2. Вибросито

Гидроциклоны.

Гидроциклон работает по следующему принципу: раствор нагнетается центробежным насосом по касательной в верхнюю часть конуса с большой скоростью, по мере того, как раствор закручивается в конусе, центробежная сила отбрасывает частицы твердой фазы на стенки конуса, раствор, находящийся ближе к осевой линии конуса поворачивает вверх в сторону выхода, создавая воронку низкого давления в центре конуса. Воздух и очищенный раствор поднимаются вверх и покидают конус через выкидной патрубок.

Рисунок 3. Принцип работы гидроциклонов

Существует 3 вида гидроциклона, которые используются совместно:

1. Пескоотделитель (точка отсечки 45-50 мкм).
2. Илоотделитель (точка отсечки 25-30 мкм).
3. Микроциклон (10-12 мкм).

Рисунок 4. Комплекс гидроциклонов

Центрифуги.

Центрифуги являются последней ступенью системы очистки бурового раствора и основаны на ускорении скорости осаждения, путем увеличения центробежного ускорения (силы G):

V_s– скорость осаждения

ρ_s – плотность твердых частиц

ρ_l – плотность жидкости

D – диаметр твердых частиц

n – вязкость жидкости

Рисунок 5. Схема работы центрифуги

Настройки центрифуг:

1. Скорость барабана (увеличение скорости барабана ведет к увеличению перегрузки – улучшается очистка бурового раствора).
2. Дифференциальная скорость (чем она меньше, тем содержание твердой фазы в растворе меньше).
3. Скорость подачи.
4. Глубина ванны (увеличивает время удержания и уменьшает точку отсечки).
5. Положение питающей трубы.

Основные свойства бурового раствора определяются наличием в нем твердой фазы. К высокой стоимости раствора приводит разбавление.

Пример:

Выбурено: 100 м³ твердой фазы

Допустимое содержание твердой фазы в растворе: 5%

Эффективность очистки 1 оборудования: 50%

Эффективность очистки 2 оборудования: 75%

V_p - объем разбавления

V_г.п. - объем горной породы

n – допустимое содержание твердой фазы в растворе

При эффективности очистки 50%:

V_p1 = 950 м³

При эффективности очистки 75%:

V_p2 = 475 м³

Разница составляет 475 м³ бурового раствора. 1 м³ бурового раствора стоит 5 тыс. рублей, тогда экономия бурового раствора в денежном эквиваленте составит: 2,375 млн. рублей. Учитывая расходы на оборудование и утилизацию общая экономия составит около 2 млн. рублей

Заключение.

В результате выполнения данного исследования были выполнены все поставленные задачи и доказана экономическая эффективность использования системы очистки бурового раствора.

Выводы:

1. В ходе работы были рассмотрены вибросита, гидроциклоны, ситогидроциклоны и центрифуги;

2. Был рассчитан объем разбавления бурового раствора для содержания в нем 5% твердой фазы, объем разбавления  составил 950 м³ при эффективности очистки 50% и 475 м³ при эффективности очистки 75%;

3. Проведен расчет экономической выгоды, экономия составила около 2 млн. рублей при использовании системы очистки эффективность 75%

Список литературы:

1. Вибросита // akros-llc.com // - URL: Вибросита (дата обращения 30.03.2025).
2. Гидроциклон // nordstarco.ru // - URL: Гидроциклон (дата обращения 30.03.2025).
3. Сита-гидроциклонные установки // kubanbur.ru // - URL: Сита-гидроциклонные установки (дата обращения 30.03.2025).
4. Центрифуги // burneft.ru // - URL: Центрифуги (дата обращения 30.03.2025).
5. Буровой раствор как обязательный компонент для бурения // himstab.ru // - URL: Буровой раствор как обязательный компонент для бурения (дата обращения 30.03.2025).
6. Функции бурового раствора // orservice.ru // - URL: Функции бурового раствора (дата обращения 30.03.2025).
7. Требования к буровому раствору // fccland.ru // - URL: Требования к буровому раствору (дата обращения 30.03.2025).