 |
Техническая характеристика пеноразрушителя ПЭ
|
|
|
|
Параметры рабочего потока воздуха:
расход, м3/с ………………………………………………………… 0,033
давление, МПа ……………………………………………………. 0,5
Максимальное разрежение, МПа …………………………………………. 0,03
Габариты, мм ……………………………………………………………… 530х175х200
Масса, кг ……………………………………………………………………….. 4,9
К физическим способам пеногашения относятся термический и акустический.
В основе термического способа лежит испарение жидкости из оболочек пузырьков пены, облегчающее их разрыв. Известно также, что некоторые неионогенные ПАВ типа ОП-7, ОП-10 теряют пенообразующую способность при нагреве до 100 0С и восстанавливают ее при охлаждении. Пену можно разрушать перегретым паром или действием на нее тепла, излучаемого через нагретую поверхность.
Перспективен для использования при бурении с промывкой пеной акустический способ пеногашения, применяемый в различных отраслях промышленности. Для разрушения минерализованной пены, образующейся при флотации руд на обогатительных фабриках, разработаны отечественные ультразвуковые пеноразрушители УАДП-В-1 и УАДП-В-2, обладающие высокой производительностью. Они весьма эффективны, просты в устройстве и эксплуатации. Для их работы используется сжатый воздух в количестве 1-1,5 м3
на 1 м3 пены.
7.9.3. Схемы расположения и монтаж оборудования для бурения с ГЖС
Для защиты обслуживающего персонала и поверхностного оборудования от выбросов ГЖС устье скважины должно быть герметизировано. Выбор герметизирующих устройств зависит от марки буровой установки, формы сечения ведущей бурильной трубы, конструкции скважины и ожидаемого пластового давления.
Герметизирующие устройства для бурения геологоразведочных скважин с очисткой забоя ГЖС должны удовлетворять следующим требованиям: надежно герметизировать устье скважины; сохранять герметизацию при неизбежной вибрации инструмента и несоосности вращателя буровой установки и кондуктора; не препятствовать подаче инструмента и его вращению; обеспечивать возможность легкой установки, снятия, а при необходимости и замены внутреннего уплотняющего элемента при спуско-подъемных операциях; быть совместными с устройствами для свинчивания и развинчивания колонны, если они установлены на устье; иметь минимальные габариты и массу, быть простыми в изготовлении и эксплуатации.
|
|
|
Для бурения с применением ГЖС создано много конструкций герметизирующих устройств как для стационарных, так и для самоходных буровых установок, однако серийно изготавливаются в настоящее время в основном герметизирующие устройства (превенторы) для бурения скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые (нефть, газ, вода, пар).
Рационализаторы Алтайской ГРЭ ПГО «Востказгеология» предложили устройство для герметизации устья скважины при бурении поисковых скважин.
Герметизирующее устройство (рис.) состоит из головки 1, куда через зазоры между уплотнительным кольцом 2 и внутренней стенкой стакана для пропуска ведущей штанги 4 от компрессора поступает сжатый воздух, предотвращающий проникновение шлама из скважины, основания 5 и уплотнительного кольца 3 между основанием и головкой 1. Уплотнительное кольцо 2 плотно надето на ведущую штангу.
Внедрение устройства предложенной конструкции позволило использовать роторные станки для поискового бурения без отбора керна, при этом опробование проводилось по шламу.
В случае возможных газопроявлений устьевое оборудование значительно усложняется. Кроме уплотнений, позволяющих герметизировать скважину при малых избыточных давлениях, устанавливают достаточно мощные вращающиеся превенторы.
|
|
|
За рубежом наибольшее распространение при бурении глубоких скважин получили превенторы фирм «Шеффер» и «Камерон», а также универсальные превенторы фирмы «Хайдрилл».
Из отечественного оборудования, предложенного для бурения глубоких скважин, значительный интерес представляет универсальный вращающийся превентор УВП (рис.). Основной герметизирующий элемент УВП – уплотнитель, унифицированный по геометрическим размерам с универсальным превентором ПУГ, имеющим повышенные прочностные показатели. Уплотнитель изготовлен из металлических элементов и высококачественной резины и обеспечивает герметизацию устья скважины при прохождении через него любой части бурильной колонны, а также полное перекрытие устья при отсутствии инструмента в скважине. Уплотнитель устанавливают на конусную поверхность стяжкой втулки с предварительным натягом, создаваемым при завинчивании крышки в сборе. Его конструкция представляет собой связанную систему элементов
(опора 5, уплотнитель 7, стяжная втулка 11), вращающуюся на подшипниках качения и скольжения.
При вращении бурильной колонны устье скважины герметизируется следующим образом: в закрытую полость Б от гидросистемы подают масло, плунжер в сборе при этом перемещается вверх и благодаря конусной поверхности на стяжной втулке смещает уплотнитель к центру скважины до полного обхвата любой части бурильной колонны. Давление циркулирующей среды на устье скважины сообщает плунжеру дополнительное усилие.
Для открытия превентора масло подают в открытую полость А. При этом плунжер в сборе опускается, принимая первоначальное положение, а уплотнитель раскрывается, обеспечивая свободный проход долота.
На рис. показана схема оборудования устья глубоких скважин, разработанная технологами Норильской КГРЭ ПГО «Красноярскгеология». В скважину опускают конструктор и обсадную колонну, на нижней части которой укреплен подвесной башмак длиной 2 м с сальниковым уплотнением. Оно герметизирует затрубное пространство и препятствует проникновению промывочной жидкости и пены в четвертичные отложения. Затрубное пространство при использовании подвесного башмака не заполняется шламом, что облегчает подъем кондуктора в случае его ремонта или замены.
|
|
|
Герметизатор устья скважины устанавливают в ванне труборазворота РТ-1200: верхнюю часть кондуктора и обсадной колонны располагают на уровне ванны и уплотняют сальником, внутрь обсадной колонны устанавливают хвостовик герметизатра устья, после чего на основании, расположенном на дне ванны, крепят труборазворот РТ-1200.
При бурении с ГЖС в зависимости от геолого-технических условий, проектной глубины скважин и особенностей организации работ можно применять одноблочный и двухблочный варианты размещения оборудования.
При одноблочном варианте, который используется обычно при бурении скважин до глубины 500 м, все оборудование монтируют в буровом здании, а за его пределами – компрессорную станцию, чтобы обеспечить нормальные условия работы буровой бригаде.
При монтаже компрессорной станции необходимо соблюдать следующие условия: компрессорную станцию, имеющую большую подачу, устанавливают вне бурового здания (зимой – в специальном балке, летом – под навесом с наветренной стороны); станцию малой подачи с электродвигателем можно устанавливать внутри бурового здания; при длительной эксплуатации ее вывешивают на рамках, при этом габариты могут быть уменьшены за счет демонтажа кузова и ходовой части. Устанавливать передвижную компрессорную станцию непосредственно на колесах допустимо лишь при бурении неглубоких скважин самоходными буровыми установками. При эксплуатации на одной буровой нескольких компрессоров последние подключают к общей нагнетательной линии из цельнотянутых труб диаметром до 146 мм, либо к общему воздухосборнику вместимостью не менее суммарной вместимости ресиверов всех устанавливаемых компрессоров.
Воздухопровод – основной элемент поверхностной нагнетательной линии, к нему предъявляются следующие требования: надежность, способность выдерживать максимальное давление, развиваемое компрессором; герметичность в соединениях; минимальные аэродинамические потери на трение и преодоление местных сопротивлений; отсутствие тупиков и понижений, где могут скапливаться масло и конденсат; простота конструкции, удобство сборки, разборки и транспортировки. Для воздухопровода используют стальные трубы с муфтовыми или фланцевыми соединениями, рассчитанные на максимальное рабочее давление компрессоров. При расходах воздуха до 5 м3/мин и бурении неглубоких скважин весь трубопровод, как исключение, может быть собран из резиновых нагнетательных шлангов максимального внутреннего диаметра. Диаметр воздухопровода оказывает решающее влияние на потери давления и может быть определен по номограмме (рис.). На номограмме в направлении слева вниз направо отложены внутренние диаметры труб, а справа вниз налево – средние скорости воздуха в трубе.
|
|
|
Порядок расчета показан пунктирной линией со стрелками. В первом примере при расходе воздуха 0,17 м3/с (10 м3/мин), внутреннем диаметре трубопровода
39,5 мм и среднем давлении в трубопроводе 0,4 МПа потери давления составили
2 кПа на 1 м длины трубопровода. Во втором примере при расходе воздуха 0,37 м3/с (40 м3/мин), внутреннем диаметре трубопровода 125 мм и среднем давлении
0,7 МПа потери давления составили 50 Па/м.
Потери давления, определенные по номограмме, несколько выше расчетных, так как при построении номограммы принят некоторый коэффициент запаса.
При двухблочном варианте оборудование для генерации и нагнетания ГЖС устанавливают в специальном насосно-компрессорном блоке (НКБ).
На рис. изображена схема оборудования при бурении глубоких скважин с очисткой забоя ГЖС (Норильской КГРЭ). Все оборудование размещается в здании буровой установки с вышкой и в здании насосно-компрессорного блока. Оборудование НКБ монтируется на стальных тракторных санях размерами 7500х3500х700 мм, клиренс саней 500 мм. Полозья оснащены подрезами против смещения саней на наклонной поверхности. На раму здания настилают двойной пол, сверху устанавливают деревянные решетки. Стены толщиной 100 мм из двух слоев досок с утеплителем (минеральная вата, технический войлок и др.). Внутренняя поверхность стен, пола и потолка обшита окрашенным кровельным железом. Можно также применять гофрированные металлические листы с утеплителем. Внутренние размеры здания 2000х3200х2400 мм. В боковой стене оборудован технологический люк диаметром 500 мм, напротив него – двухстворчатая дверь шириной 1000 мм. На торцевых стенах расположены два окна, одно из них служит отверстием для поступления воздуха к вентилятору компрессора. В НКБ устанавливают компрессор, КДУ, дозировочный насос, силовой и инструментальный шкафы, электрообогреватель, светильники. НКБ устанавливают на подготовленной площадке горизонтально с помощью домкратов в непосредственной близости от бурового здания.
|
|
|
При отрицательных температурах атмосферного воздуха перед пуском механизмов, при ремонте и обслуживании включают электрообогрев; при работе компрессора электрообогрев выключают. Воздух от компрессора 27 (см. рис.) поступает в ресивер 29, откуда по нагнетательному шлангу 28 через трехходовой кран 23 в КДУ. Раствор ПАВ по всасывающему шлангу из емкости, находящейся в буровом здании, всасывается дозировочным насосом 30 и по нагнетательному шлангу 31 подается также в КДУ. Газожидкостная смесь из КДУ по нагнетательному шлангу 18 подводится к стояку 17 и далее через сальник-вертлюг подается в скважину. Подачу воздуха в КДУ можно прекратить, не отключая компрессор с помощью трехходового крана 23. Переключение осуществляют непосредственно из бурового здания тросом 20, связанным с рычагом 15. Дозировочный насос и КДУ включают и отключают с выносного пульта управления 14 или с пульта 24 насосно-компрессорного блока. Компрессор 27 переключают только с пульта управления НКБ.
Устье скважины оборудовано герметизатором 6 (см.рис.), через отводной патрубок которого по шлангу 5 ГЖС отводится из скважины в пеноразрушитель 4, соединенный с люком сброса пены 3 приемной емкости 2. Воздух к пеноразрушителю 4 подводится от ресивера 29 по нагнетательному шлангу 33. Пеноразрушитель и нагнетательный шланг 33 монтируют под полом бурового здания. Давление в I и II ступенях компрессора, в линии дозировочного насоса и нагнетательном коллекторе КДУ контролируют по манометрам, установленным в НКБ. Давление II ступени компрессора дополнительно контролирует выносным манометром 13 в буровом здании, давление нагнетания ГЖС – манометром 10, расход водного раствора ПАВ – расходомером 9, а крутящий момент – ограничителем 8 непосредственно с рабочего места бурильщика. Показывающий прибор 9 ЭМР-2 расхода промывочной жидкости не дает его истинного значения, но по косвенным признакам и особенно в случаях отказа в работе дозировочного насоса или компрессора он предупреждает звуковой или световой сигнализацией о нарушении циркуляции в скважине и позволяет бурильщику принимать экстренные меры, обеспечивающие работу без аварий и осложнений, а также оперативно устранять неисправности в циркуляционной системе. Стояк 17 нагнетательной магистрали в буровом здании оборудован сбрасывающим вентилем 16 для выравнивания давления при наращивании инструмента или пред подъемом.
Ввод нагнетательных и всасывающих шлангов, электрического кабеля пульта управления и троса из насосно-компрессорного блока в буровое здание выполнен через технологический люк 1 НКБ и люк 2 бурового здания (рис.). Люк имеет крышку с утеплителем, крепящуюся винтами при завершении работ. Через люк 2 в приемные емкости бурового здания перекачивается техническая вода или структурированные буровые растворы, доставляемые на буровую специальными водовозками на гусеничном или колесном ходу.
При отрицательных температурах с целью предотвращения замерзания раствора ПАВ и ГЖС в шлангах всасывающей и нагнетательной магистралей между люками 1 НКБ и 2 бурового здания устанавливают специальный телескопический фанерный кожух 8, обеспечивающий соединение люков, находящихся на разных уровнях и смещенных по оси. На телескопический кожух 8 надевается брезентовый рукав 9, предохраняющий от атмосферных осадков и потерь тепла. В КНБ постоянно поддерживается положительная температура, при работе компрессора вентилятор обеспечивает интенсивное перемещение теплого воздуха по телескопическому кожуху.
Известен передвижной насосно-компрессорный блок на шасси прицепа МАЗ-8926, где установлены буровой агрегат УРБ-3АМ, дизель-электростанция, КДУ, компрессор, электрощит с пультом управления и ящик для запасных частей и инструмента. Прицеп буксируется автомобилями типа МАЗ, КрАЗ или трактором.
Ленгипротрансом совместно с ВИТРом создана пеногенераторная установка (ПГУ) на гусенично-транспортном тягаче (ГТТ), в кузове которого на общей раме установлен компрессор, дизель для привода компрессора, ресивер, система охлаждения компрессора, бак для приготовления раствора ПАВ с активатором, дозировочный насос для подачи раствора ПАВ, узел генерации ГЖС, устройства и приборы контроля расходов газа и жидкости, щит управления работой ПГУ. При работе в холодное время кузов ГТТ оборудуется специальным защитным тентом и системой обогрева, работающей за счет утилизации тепла выхлопных газов дизеля, служащего для привода компрессора.
При необходимости оборудование ПГУ, смонтированное на общей раме, может быть установлено и на другое передвижное средство, имеющее техническую возможность для его размещения.
7.9.4. Свойства и рецептуры газожидкостных смесей
|
|
|
