§2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА

 

  Главная      Учебники - Разные     Буровые машины и механизмы (Лесецкий В.А.) - 1980 год

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     38      39      40      41     ..

 

 

 

 

 

§2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА
 


Конструкция оборудования для приготовления буровых растворов зависит от применяемых исходных материалов — глин, утяжелителей и химических реагентов. Для приготовления растворов из сухих порошкообразных материалов требуется лишь тщательное перемешивание и создание условий для полного смачивания твердых частиц. Для приготовления растворов из комовых материалов или влажных порошков необходимо предварительное дробление кусков или слипшихся комков. Процессы дробления исходных твердых материалов и перемешивание их с водой осуществляются в механических или гидравлических мешалках.

Наиболее прогрессивным и экономичным является оборудование для приготовления растворов из сухих порошкообразных материалов.

 

Механические двухвальные мешалки

Механические двухвальные мешалки применяют для приготовления и утяжеления буровых растворов из комовых материалов, а также для приготовления жидких химических реагентов.

Буровые растворы в двухвальных мешалках можно приготовлять из любых комовых материалов вплоть до смерзшихся кусков глины или утяжелителя. Высокое качество приготовления раствора сочетается с низкой производительностью. При загрузке глиномешалки комовой глиной выход суспензии составляет 2—4 м3/ч, а при загрузке глинопорошком — 6 м3/ч. 

 На буровых двухвальные мешалки обычно монтируют на высоких деревянных или стальных основаниях. Поэтому приготовленная суспензия сливается в желоб самотеком. Твердые материалы в мешалки в большинстве случаев подаются вагонетками, которые передвигаются по наклонному рельсовому пути с помощью канатов и системы блоков, связанных с валами мешалки. Вагонетки загружают у основания рельсового пути вручную; выгрузка их в приемную воронку мешалки осуществляется механически.

На многих буровых предприятиях двухвальные мешалки используют для приготовления жидких химических реагентов из бурого угля и щелочи или других твердых компонентов.

При переходе на сухие порошки необходимость в применении двухвальных мешалок отпадает.

 

 

Фрезерно-струйные мельницы

Разновидностью механических мешалок являются фрезерноструйные мельницы (ФСМ), разработанные Воронежским инженерно-строительным институтом для приготовления и утяжеления буровых растворов из комовых материалов.

 

Техническая характеристика

Производительность, т/ч:

комовая глина ..................................10—12

порошковая глина ...............20—25

утяжелитель (магнетит) .............30—35

Диаметр ротора, м ..................................0,4

Длина ротора, .....................................0,6

Частота вращения ротора, об/мин....................500

Мощность приводного электродвигателя, кВт .... 28

Габаритные размеры, м:

длина ..........................................1,95

ширина..........................................1,53

высота..........................................1,41

Масса, кг ..........................................1,4

 

 

Фрезерно-струйная мельница ФСМ-3 состоит из следующих основных узлов: ротора, приемного бункера, предохранительной шарнирной плиты, диспергирующей рифленой плиты, ловушки и лотка для отвода готовой суспензии. Она является машиной непрерывного действия сравнительно высокой производительности. Бесперебойная работа может быть обеспечена при наличии механизированной загрузки исходных материалов.

Суспензия, полученная во фрезерно-струйной мельнице, имеет нераспустившиеся твердые частицы и требует дополнительного перемешивания или многократной циркуляции по схеме мельница — резервуар — мельница. Это является существенным недостатком.

Машиностроительные заводы выпускают фрезерно-струйные мельницы по заявкам. 

 

Агрегат АППЖ-4

Агрегат АППЖ-4 предназначен для приготовления и утяжеления буровых растворов из комовых и порошкообразных материалов. Он состоит из фрезерно-метательной мельницы ФММ-5, пескового насоса, приемного резервуара и опорной рамы.

Агрегат АППЖ-4 работает следующим образом: комки

глины попадают в бункер и, предварительно смешавшись с водой, захватываются лопастями ротора, затем отбрасываются на  два ряда ножей-решеток. Пройдя через решетку сливного люка, образовавшаяся суспензия попадает в приемный резервуар. При этом отдельные куски глины имеют размер 3—4 мм. Из приемного резервуара суспензия засасывается песковым насосом и подается в струйную камеру.

 

Техническая характеристика

Производительность по готовой суспензии, м3/ч . . 10—15

Частота вращения барабана, об/мин ..............600

Скорость струи в камере, м/с......................20

Диаметр насадки, мм ............................23,4

Расход воды, м8/ч................................15

Давление воды, подаваемой в мельницу, МПа . . 0,15

Электродвигатель:

мощность, кВт ..............................20

тип..................... ПНВГ-2

Подача насоса, м3/ч ..............................20

Давление насоса, МПа ..........................0,2

Габаритные размеры агрегата, м:

длина........................................3,30

ширина......................................1,67

высота ......................................1,80

Масса, кг........................................2000

 

Пройдя через насадку струйной камеры, суспензия со скоростью 20 м/с ударяется о двухрядную броневую решетку, затем через тройник и вентиль поступает в циркуляционную систему буровой установки. Из тройника часть раствора может направляться обратно в приемный резервуар для повторного перемешивания.

Диспергация глины осуществляется в струйной камере, причем кратность циркуляции суспензии в ней может регулироваться по желанию оператора. Таким образом может регулироваться и дисперсность частиц глины или утяжелителя в готовом растворе.

Агрегат АППЖ-4 изготовлялся в мастерских объединения Саратовнефть. 

 

Установка для приготовления буровых растворов УППЖ-2

Установка предназначена для приготовления бурового раствора из комовых и порошкообразных глин, утяжеления, химической обработки и хранения раствора на буровых.

Установка (рис. VIII.6) смонтирована на автомашине 1 с прицепом 7 и состоит из спаренных фрезерно-струйных мельниц ФСМ 3 и 4, дизельного привода 9 и 10, ковшового элеватора 8 со шнековым подборщиком, баков 2 для дизельного топлива и масла, поршневых насосов 5 и центробежного насоса 6, резервуара для хранения раствора. Фрезерно-струйная мельница 3 снабжена загрузочным бункером. 

 

 

 

Рис. VIII.6. Установка приготовления буровых растворов УППЖ-2 

 

Глина, утяжелитель или химические реагенты забираются шнековым подборщиком, подаются на элеватор, который доставляет исходный материал в загрузочный бункер фрезерноструйной мельницы. Воду или раствор закачивают в этот же бункер насосами 5.

Элеватор и шнековый подборщик переводятся в транспортное положение с помощью двух гидравлических цилиндров.

Для загрузки исходных материалов требуется бульдозер, который периодически подгребает глину или утяжелитель к шнековому подборщику. Раствор, приготовленный в первой мельнице, подается для лучшего диспергирования во вторую мельницу, откуда по гибкому рукаву — в резервуар для хранения.

Производительность установки 50 м3/ч раствора, потребляемая мощность 58 кВт. Установку УППЖ-2 изготовляет Полтавское отделение УкрНИГРИ. По сравнению с фрезерно-струйной мельницей настоящая установка имеет следующие преимущества:

1) более высокое качество приготовления бурового раствора;

2) механизирована загрузка исходных материалов.

 

Гидромониторные смесители

Гидромониторные смесители применяют главным образом для приготовления буровых растворов из комовых материалов (глины и утяжелителя). Однако их можно применять также для приготовления растворов из порошкообразных материалов и химических реагентов.

К особенностям гидромониторных смесителей относятся: использование кинетической энергии струи жидкости для быстрого разрушения частиц твердой фазы, а также для механического разрушения крупных комков; возможность механизации загрузки исходных материалов при помощи бульдозеров или  автомашин-самосвалов, которые загружают материалы непосредственно в резервуары. Полезный объем резервуаров смесителей от 6 до 60 м3.

Для получения больших скоростей жидкости в насадках гидромониторов требуется высокое давление в подводящем трубопроводе. При одновременной работе от двух до девяти гидромониторов для питания одного смесителя используют один-два буровых насоса. Давление жидкости перед насадками колеблется от 5,0 до 10 МПа для различных конструкций смесителей.

В буровых предприятиях применяют гидромониторные смесители различных типов: ГВТФ-1, ГСТ и др.

Смеситель ГВТФ-1 имеет резервуар объемом 50 м3, снабжен монитором с запорным вентилем перед каждым из них. При помощи вентилей можно изменять число одновременно работающих мониторов.

Гидромониторный смеситель ГСТ с резервуаром 14 м3 конструктивно отличается от ГВТФ-1. Преимуществами смесителя ГСТ являются удобное расположение гидромониторов, отсутствие вентилей, что значительно упрощает его эксплуатацию, наличие лабиринта, обеспечивающего сепарацию нераспустившихся частиц материала.

Техническая характеристика

Производительность, м3/ч ........................40

Объем резервуара, м3 ............................14

Рабочее давление, Па:

при работе двух насосов......................7,5—9,5

при работе одного насоса ....................4,0—5,0

Угол наклона загрузочного трапа, градус .... 14

Ширина загрузочного трапа, м....................3,31

Габаритные размеры, м:

длина........................................11,77

ширина......................................3,7

высота ......................................2,9

Масса (с загрузочным трапом), кг ................8,39

 

 

Смеситель ГСТ (рис. VIII.7) состоит из резервуара 2 и загрузочного трапа 1, по которому бульдозером подаются в резервуар исходные материалы.

Резервуар разделен перегородкой на два сообщающихся отсека А и Б. В отсек А встроены шесть гидромониторов, направленных под углом к оси резервуара. Такое расположение гидромониторов обеспечивает создание в отсеке А мощного потока, интенсивное размывание глины или утяжелителя и разрушение твердых смерзшихся кусков. В отсек Б встроены три гидромонитора. Образовавшаяся в отсеке А суспензия движется в отсек Б, который разделен перегородками на четыре полости. Проходя между перегородками, раствор теряет нераспустившиеся комки глины или утяжелителя, которые под воздействием струи трех гидромониторов возвращаются в отсек А. 

 

 

 

Рис. VIII.7. Гидромониторный смеситель ГСТ 

 

Освобожденная от комков суспензия поступает в барабанный фильтр 3, а оттуда через сливную трубу — в приемный или запасной резервуар.

Нераспустившиеся комки материала в отсеке А снова размываются и поступают вторично в отсек Б. Для предотвращения засорения насадок гидромониторов перед каждым из них установлен фильтр. По окончании работы смесителя резервуар очищается от осадка глины или утяжелителя при помощи двухшарнирного гидравлического перемешивателя 5. Образовавшаяся пульпа удаляется через люк 4.

Гидромониторный смеситель транспортируется в собранном виде только в пределах промысла по шоссейным или грунтовым дорогам. С завода он поступает в составе трех блоков — корпуса 6 и двух боковин, которые привариваются к корпусу при первичном монтаже.

Конструктивные особенности смесителя ГСТ обеспечивают более высокое качество готовой суспензии. Однако и в смесителе ГСТ за один цикл не может быть получена высококачественный буровой раствор. Поэтому суспензия, полученная в смесителе, несколько раз циркулирует по замкнутому циклу буровой насос — смеситель — запасной резервуар — буровой насос до полной диспергадии твердой фазы.

Большая гидравлическая мощность гидромониторного смесителя ГСТ, наряду с его конструктивными преимуществами, позволяет быстро заготовить значительное количество раствора, что особенно важно при замене в системе циркуляции скважины воды раствором. Поэтому смесители ГСТ широко применяются на промыслах восточных районов.

В объединении Грознефть для утяжеления буровых растворов используют особый гидромониторный смеситель. Он представляет собой цилиндрический резервуар, устанавливаемый обычно ниже уровня складирования утяжелителя. Рядом с резервуаром на возвышении или на деревянном помосте накапливается запас утяжелителя. Буровой раствор поступает из манифольда в гидромонитор, откуда струя жидкости направляется на кучу утяжелителя для его размыва. Образовавшаяся при этом пульпа стекает в резервуар, где размешивается дополнительной порцией жидкости, поступающей из второго гидромонитора, который расположен горизонтально, непосредственно у дна резервуара.

Гидромонитор соединен с вертикальной центральной трубой, установленной в подшипнике. Под действием реакции струи гидромонитор постоянно вращается в горизонтальной плоскости, обеспечивая одновременно с разбавлением раствора хорошее его перемешивание. Полученный раствор вытекает из верхней части резервуара.

 

Установка для приготовления бурового раствора УПР-Р-2

К гидромониторным смесителям следует отнести также комбинированную установку УПР-Р-2. Она предназначена для приготовления и утяжеления бурового раствора из комовых и влажных порошкообразных материалов: для регенерации утяжелителя и для регулирования состава и содержания твердой фазы в растворе.

 

Техническая характеристика

Производительность при утяжелении раствора, м3/ч 80—100 Производительность при регенерации сухого железистого утяжелителя, т/ч..........................5,5—6,5

Количество извлеченной глины из утяжеленной жидкости за один цикл, % ........................6—7

Полезный объем резервуара, м3....................60

Габаритные размеры установки, м:

длина........................................10

ширина......................................3,2

высота ......................................4,6

Масса (без наклонного трапа), т ..................13,25

 

Установка состоит из открытого стального резервуара с наклонным дном, верхняя часть которого закрыта решеткой. На решетку резервуара может въезжать по наклонному трапу самосвал и сбрасывать глину или утяжелитель. Внутри резервуара у боковых его стенок имеются два гидромонитора. В передней части установки смонтированы два гидродиклона диаметром 150 мм, один гидроциклон-смеситель диаметром 600 мм, два струйных насоса и арматура для управления гидромониторами, циклонами и струйными насосами.

Раствор или вода подается буровым насосом под давлением в гидромониторы и в струйный насос. Струи жидкости из гидромониторов размывают глину или утяжелитель и превращают  их в пульпу. Проходя через струйный насос, жидкость засасывает из резервуара пульпу, перемешивается с ней и поступает в гидроциклон-смеситель. Здесь пульпа окончательно перемешивается с жидкостью, происходит диспергирование частиц утяжелителя или глины. Частицы, которые не успели полностью диспергироваться, поднимаются в верхнюю часть гидроциклона и сбрасываются в резервуар. Приготовленная и освобожденная от нераспустившихся комочков суспензия поступает по центральной трубе к приему насосов.

Гидроциклоны диаметром 150 мм используют при регенерации утяжелителя и извлечении излишней глинистой фазы из утяжеленного раствора.

 

 

Гидравлические смесители эжекторного типа

Гидросмесители эжекторного типа применяют для приготовления и утяжеления буровых растворов из порошкообразных материалов, а также для химической обработки буровых растворов сухими порошкообразными реагентами.

В настоящее время гидравлические смесители эжекторного типа отечественные машиностроительные заводы отдельно не изготовляют, а они входят в комплект различных агрегатов, например, в цементно-смесительные машины, блок приготовления БПР, блок гидросмесителей БГС.

 

 

Гидравлическая мешалка ГДМ-1

Гидравлическая мешалка (рис. VIII.8) состоит из воронки 1 для загрузки порошков, камеры смешения 4 с насадкой 5; бака 2 и общей сварной рамы 3. К камере смешения через насадку подводится вода или раствор под давлением 2,0—3,0 МПа. В камере образуется вакуум, в результате чего туда засасывается порошок из воронки; порошок смешивается с жидкостью. Образовавшаяся пульпа поступает в бак и ударяется о специальный башмак, вследствие чего происходит дополнительное измельчение комков твердой фазы и перемешивание их с жидкостью.

Поднимаясь, суспензия теряет скорость, из нее выпадают на дно комки глины или утяжелители. Готовая суспензия сливается через выходную трубу А в верхней части бака. Конструкция гидромешалки ГДМ-1 рассчитана на влажные порошки с комками.

Гидравлические мешалки аналогичной конструкции, но без смесительного бака применяются для приготовления цементных растворов. В частности, они являются составной частью цементно-смесительных машин. В гидравлических мешалках цементно-смесительных машин иногда готовят буровые растворы из глинопорошков.

 

 

 

 

 

Рис. VI11.8. Гидравлическая мешалка ГДМ-1 

 

 

Техническая характеристика

Производительность, м3/ч ...70—90

Объем, м3:

воронки ......0,175

бака........1.0

Габаритные размеры, м:

длина .......2,8

ширина.........1.6

высота ...... 1,9

Масса, кг ......1120

 

 

Блок гидросмесителей БГС

Блок гидросмесителей БГС предназначен для приготовления, утяжеления и химической обработки буровых растворов из сухих порошкообразных материалов, а также для питания вспомогательного трубопровода буровой установки.

Блок состоит из сварной рамы 1 (рис. VIII.9), двух центробежных шламовых насосов 5 с электродвигателями, двух гидравлических смесителей эжекторного типа 3, двух столиков 2 с дисковыми ножами для разрыва бумажных мешков, нагнетательного трубопровода 6 с поворотными шиберными заслонками сливного трубопровода 4 и всасывающего трубопровода 7.

 

Техническая характеристика

Давление шламового насоса, МПа...............0,30

Подача одного насоса, л/с ..........................41,5

Установленная мощность электродвигателей, кВт . . 2X40

Диаметр сменной насадки гидравлического смесителя, мм 40

Габаритные размеры, м:

длина ..........................................6

ширина.............................2,64

высота..........................................2,4

Масса, кг ..........................................3425 

 

Центробежный шламовый насос ШН-150 имеет рабочее колесо открытого типа. Рабочая полость спирального корпуса защищена сменными бронедисками. Зазоры между рабочим колесом и бронедисками регулируются болтами.

Нагнетательный трубопровод с пятью поворотными заслонками обеспечивает подачу жидкости в гидравлические смесители одним или двумя насосами, а также подачу раствора через верхние отводы во вспомогательный трубопровод буровой установки.

Всасывающий трубопровод при монтаже блока гидросмесителей на буровой подсоединяется к промежуточному или запасному резервуару циркуляционной системы. Всасывающий  и нагнетательный трубопроводы выполнены из труб диаметром 150 мм. Насадки диаметром 40 мм, которыми укомплектованы гидравлические смесители блока, могут быть заменены насадками других размеров.

Буровой раствор готовится следующим образом. Бумажный мешок с порошкообразным материалом ставится на столик 2 и вручную продвигается к приемной воронке. Нижняя часть мешка при этом разрезается дисковым ножом, порошок высыпается в приемную воронку и через открытую заслонку попадает в смесительную камеру. Под действием вакуума в смесительной камере приемная воронка освобождается от порошка и готова к приему следующей порции.

В смесительной камере и частично в сливном трубопроводе порошок смешивается с жидкостью (водой или раствором); приготовленный буровой раствор подается по сливному трубопроводу в один из резервуаров циркуляционной системы. В зависимости от назначения операции приготовления в приемные воронки гидросмесителей подается глинопорошок, сухой порошкообразный утяжелитель или сухой порошкообразный химический реагент.

 

 

 

 

Рис. VIII.9. Блок смесителей БГС 

 

 

 

Блок приготовления буровых растворов БПР

Блок БПР предназначен для хранения на буровой сухих порошкообразных материалов (глины, утяжелителя, химических реагентов) и приготовления из них различных буровых растворов. Блок может быть использован также для приготовления цементных растворов.

Конструкцией блока предусмотрены пневматические погрузка, выгрузка и транспортировка порошкообразных материалов.

 

Техническая характеристика

Производительность, м3/ч ............ До 60

Вместимость двух бункеров, м3 ....... . . 50

Диаметр бункеров, м..............................2,8

Скорость загрузки бункера, т/мин ........ До 1

Наибольшее давление в бункере, МПа ............0,05

Наибольшее допустимое давление жидкости перед смесителем, МПа..................................4,0

Плотность приготовленного раствора, г/см3:

неутяжеленного............................1,05—1,3

утяжеленного ..............................1,3—2,3

Наибольшая подача тарельчатого питателя, м3/ч . . 28

Мощность электродвигателя, кВт........ . 1,5

Габаритные размеры, м:

длина................... 7,5

ширина......................................2,75

высота ...................7,25 (3,9) *

Масса, кг . . ...............................12 000

 

* В транспортном положении
 

 

 

 

Блок (рис. VIII.10) состоит из рамы 1, на которой смонтированы два цилиндрических телескопических бункера 4, гидравлического смесителя эжекторного типа 5, двух тарельчатых питателей 3 и пневматического эжектора 2. Нижняя часть каждого бункера неподвижная с коническим днищем, верхняя часть подвижная. Неподвижная и подвижная части бункера соединены с помощью резинотканевого уплотнения. На подвижной части смонтированы воздушный матерчатый фильтр 6, фиксатор, который фиксирует подвижную часть бункера в рабочем положении, предохранительный клапан, загрузочный трубопровод 7 и манометр.

Неподвижная часть бункера оборудована разгрузочным устройством, состоящим из тарельчатого питателя, пневматического эжектора и гидравлического смесителя. Тарельчатый питатель подсоединен к коническому днищу бункера. К разгрузочному окну тарельчатого питателя прикреплен пневматический эжектор. Гидравлический смеситель установлен на площадке блока, как показано на рис. VIII. 10, или на одном из резервуаров циркуляционной системы буровой. Во втором случае вместо тарельчатого питателя применяют затвор шиберного типа с аэрирующим устройством.

Тарельчатый питатель состоит из корпуса, вращающейся тарелки, ножа и привода тарелки, включающего в себя электродвигатель с редуктором. Тарелка вращается с постоянной скоростью. Подача материала регулируется изменением положения ножа с помощью винтовой пары и маховичка.

Телескопические бункеры из транспортного положения в рабочее приводятся с помощью сжатого воздуха, который подается в верхнюю подвижную часть бункера через загрузочный трубопровод. Воздух подается от компрессора автоцементовоза, который доставляет на буровую порошкообразные материалы, или от компрессора буровой установки.

Под действием давления воздуха внутри бункера верхняя подвижная часть его поднимается в крайнее положение и закрепляется фиксаторами. Стальной канат соединяет рычаги четырех фиксаторов с ручной лебедкой. С помощью лебедки осуществляется перевод телескопического бункера из рабочего положения в транспортное, при этом сжатый воздух выходит из бункера.

Загрузка блоков БПР порошкообразными материалами предусмотрена из автоцементовозов с пневматической разгрузкой и из специальных контейнеров. При наличии на буровой нескольких блоков БПР они заполняются различными материалами (глинопорошком, баритом, химическими реагентами, цементом). При длительном хранении порошков во избежание образования комков порошки из одного бункера в другой перекачиваются при помощи пневматического эжектора, который питается сжатым воздухом от компрессора буровой установки.

Для приготовления бурового раствора к гидравлическому смесителю подводят трубопровод от манифольда буровых насосов или от нагнетательного трубопровода центробежных насосов. К верхнему патрубку смесителя присоединяют трубопровод от пневматического эжектора. Порошок поступает в смесительную камеру гидравлического смесителя под действием вакуума, образуемого в смесителе. Если гидравлический смеситель установлен на большом расстоянии от бункера БПР, включается также пневматический эжектор.

В зависимости от порошкообразных материалов и жидкости, поступающих в гидравлический смеситель, в блоке БПР можно приготовлять глинистый раствор, утяжеленный раствор или жидкий химический реагент. Существует ряд модификаций этого блока.

Рис. VIII. 10 Блок приготовления буровых растворов 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     38      39      40      41     ..