Очистка бурового раствора на виброситах

Как известно, качественная очистка ствола нефтяной или газовой скважины является тем ключевым фактором, который обеспечивает эффективное бурение и определяет качество цементирования ствола на завершающем этапе разработки скважины. Сегодня в процессе бурильных работ повсеместно задействуют циркуляционные системы эксплуатации буровых растворов, позволяющие осуществлять максимально качественную очистку скважины от частиц выбуренной породы и тем самым обеспечивающие предупреждения возможных осложнений и аварийных ситуаций.

Таким образом, циркуляционная система представляет собой комплекс специализированного оборудования, являющегося неотъемлемой составной частью буровой установки. Ключевым блоком данной системы является оборудование для механической очистки бурового раствора от выбуренного шлама. На сегодняшний день для этой цели наиболее широкое распространение получили вибрационные сита, позволяющие вести буровые работы по малоотходной или безамбарной технологии.

Для эффективной очистки буровых растворов в наши дни принята трехступенчатая система, являющаяся по своей сути обязательным стандартом при ведении буровых работ. Современная трехступенчатая технология очистки бурового раствора – это последовательный ряд операций по:

грубой очистке раствора с помощью вибросит;
средней очистке – пескоотделению;
тонкой очистке – илоотделению.

Средняя и тонкая очистка производятся на так называемых гидроциклонных шламоотделителях.

Устройство и принцип работы вибросит

Вибросито для буровых работ – это первый и наиболее важный элемент циркуляционной системы, предназначенный для выделения из бурового раствора частиц твердой фазы с наиболее крупными размерами (от 100 мкм). Извлечение частиц шлама отмеченных размеров становится возможным благодаря применению на вибрационных ситах специальных фильтрующих сеток, конструктивные особенности которых позволяют обеспечивать эффективную грубую очистку бурового раствора без заметных отклонений в скоростном режиме его прокачки.

Конструктивно вибросита не являются сложным оборудованием. Типовые установки вибросит состоят из следующих базовых элементов:

поддона для сбора очищенного раствора;
приёмника с распределителем потока раствора;
вибрирующей рамы с фильтрующей сеткой;
вибратора – устройства, генерирующего вибрационные колебания;
амортизаторов.

Как правило, вибросита в процессе их монтажа на бурильной установке располагают на блоке системы циркуляционной очистки над приемной емкостью и надежно фиксируют с помощью болтов. При этом предельно допустимое отклонение станины вибросита от горизонтального положения составляет не более 5 мм. После монтажа основной конструкции вибросита вокруг него обустраивают рабочую зону – площадку с ограждением шириной не менее 0,75 м. Далее приёмный желоб вибросита соединяют посредством трубы с устьем скважины. Чтобы привести вибросито в окончательное рабочее положение, отвинчивают четыре транспортных болта, фиксирующих вибрирующую раму, устанавливают электропривод и настраивают клиноременную передачу. Завершающим этапом подготовки вибросита к работе является установка ситовых панелей (кассет) с последующей проверкой правильности их положения. Правильный монтаж ситовых панелей предполагает наличие с каждой внешней стороны панели равных зазоров, после чего с помощью прижимных болтов завершают фиксацию кассет до соприкосновения витков пружины.

Принцип работы вибросита можно описать следующим алгоритмом:

буровой раствор от устья скважины самотеком подается в распределительный элемент и далее на ситовое полотно;
распределительный элемент обеспечивает равномерную подачу раствора на виброраму по всей ее ширине;
те частицы выбуренной породы, размер которых превышает размер ячеек сетки, перемещаются к краю виброрамы благодаря колебательным движениям сетки, совершаемым совместно с виброрамой, и далее сбрасываются в приемный бункер (амбар);
буровой раствор после прохождения сквозь сетку поступает на дальнейшие этапы средней и тонкой очистки, где удаляются уже сравнительно более мелкие по размерам частицы шлама.

Современные модификации вибросит

Высокие темпы развития буровых технологий в сфере разработки нефтегазовых месторождений предопределяют необходимость непрерывного совершенствования производителями собственных разработок – высокотехнологичных вибрационных сит. Современные модели вибросит по своим показателям эффективности в разы превосходят своих более ранних аналогов. Ключевым достоинством современных модификаций вибросит является их крайне высокая степень компактности наряду с высокой часовой производительностью. Сегодня широчайший модельный ряд вибросит, предлагаемый различными производителями на рынке бурового оборудования, позволяет без особого труда подобрать вибрационные сита с конкретными требуемыми параметрами:

показателем коэффициента перегрузки;
материалом и рабочей площадью сетки;
типом колебательных движений.

В зависимости от типа реализуемого колебательного движения различают следующие модификации вибросит:

С круговым движением. Развивают низкие гравитационные силы, однако обладают наибольшей транспортирующей способностью, что способствует лучшему удалению частиц выбуренной породы на верхних интервалах, тем самым уменьшая их воздействие на поверхность сетки. Такие вибросита характеризуются низкой осушающей способностью.
С эллиптическим движением. Развивают наиболее высокие гравитационные силы по сравнению с виброситами с круговым движением, однако обладают меньшей транспортирующей способностью. Наиболее эффективно такие вибросита показывают себя при работе с утяжеленными растворами, а также могут использоваться в качестве осушающих сит для пульпы из-под гидроциклонов. Следует понимать, что чем медленнее шлам удаляется с вибросита, тем интенсивнее происходит износ фильтрующих сеток.
С линейным движением. Это наиболее универсальные разновидности вибросит, поскольку демонстрируют не только повышенные гравитационные силы, но и обеспечивают относительно быструю транспортирующую способность, что регулируется изменением угла наклона рамы и положения вибраторов.

Ситовые кассеты для вибросит

Главным толчком в развитии вибросит послужил переход от гибких натяжных ситовых кассет к ситовым кассетам на жесткой основе (пластиковой или металлической).

Гибкие натяжные ситовые кассеты

Конструктивно натяжная гибкая ситовая кассета представляет собой две тканые металлические сетки, скрепленные между собой с помощью гибкой пластиковой, как правило, полиэтиленовой решетки посредством температурного спекания:

несущую крупноячеистую;
рабочую мелкоячеистую.

Края сеток, прилегающие к бортам вибросита, оформляются в виде скоб, с помощью которых сетка растягивается натяжными приспособлениями, опираясь на продольные обрезиненные ребра виброрамы.

Жесткие ситовые кассеты

Жесткие ситовые кассеты изготавливаются производителями как на пластиковой, так и металлической основах. Кассеты на пластиковой основе также состоят из двух сеток, скрепленных между собой пластиковой решеткой, однако эта решетка выполняется в виде жесткой рамки толщиной около 40 мм. Такая кассета уже не нуждается в натяжных приспособлениях, поскольку сетка на ней растягивается должным образом еще на стадии изготовления самой кассеты. На вибросите такие кассеты легко и быстро монтируются с помощью простых клиньев или прижимов. Жесткая кассета на металлической основе отличается от кассеты на пластиковой основе тем, что рамка такой кассеты выполнена не из пластика, а из металла, что повышает надежность и долговечность ее конструкции.

Единственным недостатком жестких кассет в сравнении с гибкими является их более высокая стоимость.

Сегодня компания ООО «ОПТСЕТКА» предлагает по доступным ценам ситовые панели на жесткой основе, являющиеся 100% совместимыми аналогами с виброситами от передовых производителей: Derrick, Brandt, SWACO, Scomi, Kemtron, FSI и др. В производстве ситовых панелей-аналогов используются исключительно высококачественные материалы, обеспечивающие изделиям высокую устойчивость к воздействию агрессивных сред буровых растворов, следовательно, и длительный срок эксплуатации.