Система очистки необважнених і обважнених промивних рідин

1 Система очистки необважнених і обважнених промивних рідин , що містить очисну ємкість з відсіками, сполучні жолоби та шиберні засувки, шламовідстійники, основні вібросита з піддонами, дегазатори, послідовно установлені пдроциклонні піско- і муловідділювальні установки, шламові насоси, яка відрізняється тим, що ВІДСТІЙНИК МІСТИТЬ жорсткий вібруючий лабіринтовий каркас з частотою коливань 16-34 Гц і амплітудою коливань 3 10мм, з'єднаний з корпусом амортизаційними Винахід відноситься до механічних систем вилученню твердої фази з промивних рідин і може бути використаний, наприклад, для очищення бурових розчинів при бурінні нафтових і газових свердловин ВІДОМІ системи очистки бурових розчинів, які включають ЄМНІСТЬ-ВІДСТІЙНИК, основні вібраційні сита або сито, пдроциклонні установки, піско- і муловідділювачі, центрифугальні глиновідділювальні установки, шламові насоси, дегазаційні установки, які з'єднані між собою системами жолобів, маніфольдів і ємностями Промивна рідина (буровий розчин) поступово проходить очищення на кожній ступені системи ВІДСТІЙНИКИшламовідділювачі призначені для видалення крупних частинок під дією сили тяжіння Вібросита, принцип дії яких оснований на фільтрації промивної рідини через ситову поверхню під дією вібрації, видаляють частинки вибуреної породи розміром більше 160мкм Пдроциклонні і муловідділювальні установки видаляють з промивної рідини частинки елементами , ДОПОМІЖНІ вібросита з піддоном, пдроциклонні установки виконані з розвантажувальним відношенням більше 0,3 та з вертикальними і горизонтальними шламовими насосами, нагнітальна ЛІНІЯ шламового насоса з'єднана з пдроциклонною муловідділювальною установкою і центрифугальною установкою, допоміжне вібросито містить жолоб - транспортер обважнювача при очистці обважнених промивних рідин, крім того система містить ємкості для шламу 2 Система за п 1, яка відрізняється тим, що допоміжне вібросито пдроциклонної пісковідділювальної установки містить ситову касету з розміром чарунки 60 -70 мкм, а вібросито пдроциклонної муловідділювальної установки містить ситову касету з розміром чарунки 30-40 мкм 3 Система за п 1, яка відрізняється тим, що нагнітальна ЛІНІЯ центрифугальної установки містить пдроциклонний фільтр-демпфер, регулюючий вентиль і манометричний диференціальний витратомір твердої фази ВІДПОВІДНО більше 80мкм і Юмкм в полі відцентрових сил, які в сотні раз перевищують силу земного тяжіння Центрифугальні установки, при продуктивності 5 - 10% від обсягу продуктивності циркуляційної системи основного часу промивки, дають змогу регулювати реологічні параметри промивних рідин за рахунок видалення певної КІЛЬКОСТІ колоїдної фази ( розмір частинок 2мкм і менше) Вище казане обладнання розмішується на фермах і ємностях системи очищення Відцентрові вертикальні або горизонтальні шламові насоси, розташовані в приймальних секторах очисної ємності, живлять піско- і муловідділювальні пдроциклонні установки Шнековий шламовий насос живить центрифугальну установку Дегазаційна установка призначена для вилучення газової (повітряної) фази з промивної рідини Для компенсації різниці між продуктивністю живлячих шламових насосів і інтенсивністю, циркуляції в проточних частинах жолобів і ємностей системи очистки передбачено шиберні засувки, перепускні труби з О о 49902 перепускними клапанами (див ас СРСР №1764343М, кл Е21 В21/06, ас СРСР №1260505М, кл Б21 В21/06, а с СРСР №1797943, М Кл В01 Д21/24, 24/28, патент США №4459207, МКИ В07 В1/28, НКИ 209/269) Прототипом заявляемого технічного рішення є система очистки бурових розчинів (див патент Роси №2030545 кл Е21 В21/06), яка включає приймальні ємності з радіальними відсіками, з'єднаними жолобною системою, вібросита з піддоном , з роздільним патрубком, з шиберами, що зв'язують вібросита з маніфольдом послідовно установлені пісковідділювачі, дегазатор, шламові насоси і лотки, система містить додатковий шибер і додаткове вібросито з піддоном, індивідуальним приводом і сіткою з розміром яток 1,5x1,5мм і амплітудою коливань не більше 1,5 і не менше 1,0мм, при цьому основні вібросита мають розміри яток менше розміру яток додаткового вібросита рівень дна піддону додаткового вібросита розташований нижче рівня зливу з піддону основних вібросит в ємність, піддон додаткового вібросита має зливи на основні вібросита , додатковий шибер розташований в розділовому патрубку і з'єднує додаткове вібросито з маніфольдом Недоліком відомої системи очистки є недостатня надійність і низька ефективність ступінів і , в цілому, системи очистки із-за наявності "мертвих" зон, які сприяють осіданню шламу і піску на дно жолобів і ємкостей, що призводить до зашламованості перетічних труб і закупорки перетічних отворів Це в свою чергу, через різні продуктивності технічних засобів очистки веде до спустошення приймальних секторів шламових насосів і виходу з ладу останніх при роботі в "сухому" режимі Низька якість очистки при високих тиксотропних властивостях промивної рідини за допомогою ємностейВІДСТІЙНИКІВ Частий вихід з ладу живлячих шламових насосів через пдроабразивне спрацювання_ проточних частин, що також веде до зашламованості послідуючих ступенів очистки Відсутність системи очистки обважнених промивних рідин Необхідність шламових амбарів веде до забруднення навколишнього середовища Задачею винаходу є підвищення надійності і ефективності системи очистки, а також покращення екологічного стану навколишнього середовища Суть запропонованого винаходу в тому, що система, яка містить очисну ємність з відсіками, шламовдістійники, основні вібросита з піддоном, дегазатори послідовно установлені піско- і муловідділювачі, центрифугальну установку, шламові насоси згідно з винаходом містить вібруючий лабіринтовий каркас, з'єднаний з корпусом відстійника амортизаційними елементами , ДОПОМІЖНІ вібросита з піддоном, пдроциклонні установки з розвантажувальним відношенням - більше 0,3 і з вертикальними і горизонтальними шламовими насосами, нагнітальну ЛІНІЮ шламового насосу, з'єднану з муловідділювачем і центрифугою, жолоб-транспортер обважнювача при очистці обважнених промивних рідин, ємності для видаленого шламу Особливістю пропонуємої системи є те, що введення в систему вібраційного каркаса, на амортизаційних елементах обумовлює інтенсивне зрушення тиксотропної структури циркулюючої в порожнині шламовідстійника промивної рідини, підвищуючи при цьому швидкість осідання крупної твердої фази Вибір значенням розвантажувального відношення пдроциклонних установок (відношення діаметру піскового отвору до внутрішнього діаметру зливного патрубка) більше 0,3 є умовою максимальної сепараційної здатності їх при вилученні піску і мулу, а використання допоміжних вібросит для відділення твердої фази від пульпи з пдроциклонних установок дасть змогу запобігти втратам промивної рідини, при цьому розмір яток сита для пісковідділювача становить 60 - 70мкм, для муловідцілювача 40мкм Для попередження простоїв пдроциклонних установок через вихід з ладу основних живлячих горизонтальних шламових насосів останні з'єднані єдиним маніфольдом (для кожної установки окремо) з вертикальними шламовими насосами, при цьому вертикальні шламові насоси є резервними на випадок ремонту або заміни деталей основних живлячих горизонтальних шламових насосів Для попередження простоїв центрифугальних установок в разі виходу з ладу насосів їх наживляча ЛІНІЯ під'єднана до нагнітальної лінії шламового насоса, живлячого пдроциклонну муловідділювальну установку, при цьому живляча ЛІНІЯ МІСТИТЬ пдроциклонний фільтр - демпфер для повного вилучення абразивних частинок, дросельну засувку для регулювання продуктивності, яка фіксується витратоміром, наприклад, манометричим диференціальним Щоб забезпечити очищення обважнених промивних рідин при розвантажувальному відношенні ПІСКОВІдцілювальної пдроциклонної установки більше 0,3 і розміру яток сита 60 - 70мкм під пісковідділювачем з застосуванням обважнювачів з товщиною помолу не більше 50 - 55мкм, злив піддону додаткового вібраційного сита під пісковідділювачем містить жолоб-тра не портер повернення обважнювача в систему циркуляції після всього циклу очищення промивної рідини На кресленні зображено систему очистки необважнених і обважнених промивних рідин Система очистки необважнених і обважнених промивних рідин складається із жолоба 1 між свердловиною і ємністю віброшламовідстійника 2 з вібруючим каркасом перегородок лабіринту 3 і вібратором 4 і ЛІНІЄЮ зливу розчину 5, вібраційних сит 6, жолоба під віброситами 7, дегазатора 8, установленого на єнкості з проточним приймальним ВІДСІКОМ 9 І ЗЛИВНИМ ВІДСІКОМ 10, ОЧИСНОЇ ЄМНОСТІ 11 з приймальними відсіками 14 і 16 шламових відцентрових насосів 12, 13, 17, 19, пдроциклонного пісковідцілювача 15, діаметром, наприклад, 300мм, пдроциклонного муловідцілювача 18, допоміжних вібросит 20, 21, середнього відсіку очисної ємності 22 з жолобом 23 і перегородками 24, жолоба 25 після очисної ємності, шиберної засувки 26, яка відсікає жолоб 25 від відсіку 16, викидних люків 27, живлячої лінії 28 з пдроциклонним фільтром ЗО, дросельної засувки 31, витратоміру, наприклад, манометричного 32, центрифугальної установки 29, додаткової зливної лінії 33, шламозбірних ємностей 34 Система очистки необважнених і обважнених промивних рідин працює таким чином Промивна 49902 рідина по жолобу 1 поступає в ємність віброшламовтйійника 2, в якому на амортизаційних елементах розташовано вібруючий каркас перегородок лабіринту 3 з приводом від вібратора 4 при регульованій частоті і амплітуді коливань в діапазонах 16 - 34Гц, 3 - 4мм, величини яких необхідні для зрушення тиксотропної структури ламінарного потоку промивної рідини 3 потоку рідини, яка рухається по лабіринту каркасу 3 під дією сили земного тяжіння великі частинки випадають в конічну частину ємності віброшламовідцілювача Після заповнення конічної частини ємності віброшламовідцілювача шламом під час зупинки циркуляції (при нарощуванні або під час спуско-піднімальних операцій) в очисну ємність або жолоб зливається по зливному патрубку 5 при відкритті засувки рідина, яка знаходиться над зоною накопичення шламу, а шлам через нижній отвір вивантажується у шламозбірну ємність 34 Очищений розчин після шламовідділювача 2 по жолобу направляється на вібруючі ситові поверхні вібраційних сит 6, розмір яток яких, частота і амплітуда коливань вибираються в залежності від інтенсивності циркуляції і параметрів промивної рідини Виділений шлам на стінках основних вібраційних сит викидається в збірні шламові ємності 34, а очищений розчин по жолобу 7 направляється в приймальний ВІДСІК 9 дегазатора 8 При необхідності дегазації або деаерації промивної рідини шиберна засувка , між ВІДСІКОМ 9 ємності дегазатора і ВІДСІКОМ 16 очисної ємності закрита, а між відсіками 10 і 16 відкрита В приймальному відсіку 14 передбачено несуцільну перегородку 24 для створення локалізації частинок піску навкожо всмоктуючого патрубка живлячого горизонтального шламового насосу 12, призначеного для подачі розчину на очистку в пдроциклонний ПІСКОВІДДІЛЮвач 15 Пульпа з піскового отвору пісковідцілювача 15 проходить осушку на додатковому вібраційному ситі 20 розмір яток якого становить не більше 74мкм (200меш) не більше, при цьому розвантажувальне відношення (відношення діаметру піскового отвору до діаметру зливного отвору) пдроциклона повинно бути більше 0,3 Пісок з вібраційного сита 20 транспортується у іпламозбірні ємності 34, профільтрований від піску розчин поступає в ВІДСІК 22 очисної ємності 1 1 , а очищений розчин по жолобу 23 подається у ВІДСІК 16, який містить несуцільну перегородку 24 для локалізації частинок мулу навколо всмоктуючого патрубка живлячого горизонтального шламового насосу 17 пдроциклонного муловідділювача 18 Пульпа з мулових отворів муловідділювача проходить осушку на додатковому вібраційному ситі 2 1 , розмір яток якого становить не більше 40мкм (325меш), при цьому розвантажувальне відношення гідроциклонів повинно бути більше 0,3 Мул з вібраційного сита 21 транспортується у шламозбірні ємності 34, профільтрований від мулу розчин поступає у ВІДСІК 22 очисної ємності 11 , а очищений розчин подається по жолобу 25 після очисної ємності Вертикальні шламові насоси 13 ПІСОКВІДЦІЛЮвача і 19 муловідділювача є резервними, запуск яких відбувається в момент ремонту або заміни комплектуючих горизонтальних шламових насосів 12 і 17 В випадку тимчасового застосування вертикальних шламових насосів для вигрузки осілого піску і мулу в відсіках 14, 16, 22 передбачено викидні люки 27 При 1 надмірному зашламуванні очисної ємності в жолоб 25 встановлюється шиберна засувка 26 Очисна ємність звільнюється від розчину , я к и й л пройшовши очищення в гідроциклонах 15 і 18 з допомогою шламових насосів 13 і 19, віброситах 20 і 2 Л викидається в жолоб 25 після шиберної засувки 26 , а осад з люків 27 транспортується у відвал або шламозбірні ємності 34 Живляча ЛІНІЯ 28 шнекової центрифугальної установки 29 під'єднана до нагнітаючого колектора муловідділювача 18 Промивна рідина із нагнітального колектора муловідділювача 18 проходить очищення в пдроциклонному фільтрі ЗО від надлишкової пісчано мулистої фази і подається в ротор центрифуги для вилучення колоїдної фази, при цьому пульпа з розгрузочних отворів фільтра ЗО подається на осушку до вібраційного сита 2 1 , осадок з центйфуги транспортується до шламозбірних ємностей 34, а очищений в центрифузі розчин зливається в жолоб 25 за зливом з муловідділювача 18 Регулювання продуктивності центрифугальної установки здійснюється з допомогою дросельної засувки 31 при фіксації розходу трубопроводу 28 певного діаметру манометричним диференціальним розходоміром 32 В разі застосування обважнених бурових розчинів в вищевказану систему вноситься додатковий жолоб 33, по якому транспортується розчин з відсепарованим з допомогою пдроциклона 15 обважнювачем Жолоб 33 зв'язує злив вібраційного сита 20 із зливом центрифуги 29 в жолобі 25, що гарантує повернення всього обважнювача в циркуляційну систему Конструкція жолоба 7 під вібраційними ситами 6, конструкція очисної ємності 11 дає змогу монтувати систему очистки в будь-якому напрямку викиду шламу у відвал або шламозбірні ємності відносно розташування, наприклад, свердловини і бурових насосів При цьому в разі переоснастки системи ще до викиду у відвал або шламозбірні ємності 34 вібраційні сита 6 розвертаються у напрямку викиду шламу, дегазаційна установка розвертається на 180°, очисна ємність розвертається у напрямку викиду шламу, а пдроциклонні установки 15 і 18 міняють місцями принцип роботи системи очистки не змінюється Таким чином застосування системи для очищення обважнених і необважнених промивних рідин даної конструкції дозволить підвищити ефективність і надійність роботи за рахунок включення в систему ємності віброшламовідстійника з вібруючим каркасом, додаткових вібраційних сит з розміром яток не більше 70 і не більше 40мкм під пдроциклонними установками з розвантажувальним відношенням більше 0,3, центрифугальної установки з жилячою ЛІНІЄЮ від нагнітального колектора пдроциклонного муловідцілювача (містить пдроциклонний фільтр), додаткового жолоба для повернення відсепарованого обважнювача в циркуляційну систему, резервних шламових насосів, очисної ємності з жолобами і секціями універсальної монтажоздатності , конструкція якої дає змогу 49902 оперативно вилучати осілий в процесі циркуляції шлам, а також з'єднуватись як з горизонтальними , так і з вертикальними насосами, зменшити забру днення навколишнього середовища за рахунок використання ємностей збору шламу ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71