Очистка бурового раствора от шлама
Как известно, в процессе проведения буровых работ вращательным способом главным технологическим фактором, обеспечивающим эффективность всего процесса бурения, является поток специальной жидкой среды, который постоянно циркулирует в скважине и тем самым обеспечивает эффективное удаление из зоны бурения продуктов разрушения породы, именуемых шламом. Эту технологическую жидкость называют промывочной средой или буровым раствором – «Drilling Mud».
Назначение буровых растворов
Современные буровые растворы выполняют широкий спектр технологических задач:
- удаляют шлам из-под долота бурильной установки с последующим его транспортированием по кольцевому зазору между бурильной колонной и скважинным стволом вверх, после чего, уже на поверхности, обеспечивают эффективное отделение частиц твердой фазы;
- обеспечивают свойство седиментационной устойчивости, то есть удерживают в своем объеме частицы выработанной породы во взвешенном состоянии в моменты вынужденного прерывания циркуляции раствора;
- содействуют охлаждению долота бурильной установки и облегчают процесс механического разрушения породы в зоне бурения;
- обеспечивают заданное давление на стенки скважины изнутри для недопущения нефте- и газопроявлений;
- вступают в физико-химическое взаимодействие со стенками скважины для предупреждения их эрозии и обрушения;
- обеспечивают стабильность проницаемости продуктивного пласта в процессе его вскрытия и пр.
Разновидности буровых растворов
В зависимости от специфики конкретных пород, подлежащих бурению и условий их залегания, а также с учетом технических особенностей проходки скважины могут использовать следующие типы буровых растворов:
- водные буровые растворы (глинистые (бентонитовые), полимерглинистые, безглинистые);
- неводные буровые растворы (на углеводородной основе, на синтетической основе, обращенные эмульсионные растворы, дегазированные нефтепродукты);
- аэрированные и пеноподобные буровые растворы.
Чаще всего используют буровые растворы на водной и неводной основах.
Почему буровые растворы требуют эффективной очистки от шлама?
Частицы выбуренной породы, которыми насыщается буровой раствор в процессе бурения скважины, оказывают негативное влияние на его главные технологические параметры, а значит и на технико-экономические показатели бурения. По этой причине повышение эффективности очистки буровых растворов от примесей вредных частиц является приоритетной задачей во время буровых работ.
Предпосылки оснащения буровых установок высокоэффективными системами очистки промывочных жидкостей от шлама:
- высокая относительная стоимость буровых растворов на углеводородной и синтетической основах;
- проблемы, связанные с утилизацией отработанных буровых растворов;
- необходимость повышения рентабельности применяемых буровых растворов.
Следует учитывать, что в случае использования буровых растворов на углеводородной и синтетической основах, частицы выбуренной породы в них не подвергаются гидратации, в отличие от буровых растворов на водной основе. Однако, несмотря на это, оба распространенных типа буровых растворов нуждаются в строгом регулировании концентрации частиц твердой фазы. Превышение концентрации твердых частиц породы в промывочной жидкости сверх допустимого порога приводит к резкому увеличению ее вязкости и снижению пластической текучести, благодаря существенному росту взаимного поверхностного трения между такими частицами в объеме раствора. Кроме этого, чрезмерное насыщение бурового раствора частицами породы значительно снижает его седиментационную устойчивость. Конечно же, возможен вариант регулирования концентрации твердой фазы в растворе путем его разбавления специальными смачивателями и поверхностно-активными агентами, но такой подход является весьма дорогим и способен обеспечить отрицательную рентабельность применяемых буровых растворов. Поэтому на сегодняшний день самым эффективным способом поддержания стабильных технологических параметров буровых растворов является использование специального очистного оборудования, позволяющего эффективно контролировать в промывочных жидкостях концентрацию твердой фазы разных фракционных диапазонов.
Механическая очистка бурового раствора от шлама
На сегодняшний день вибросита являются основным техническим средством, позволяющим эффективно очищать углеводородные и синтетические буровые растворы от частиц твердой фазы. Современные комплексы механической очистки промывочных жидкостей оснащаются ситовыми панелями с минимальными размерами ячеек, что обеспечивает беспрепятственное прохождение жидкой основы бурового раствора и сохранение в нем требуемой концентрации утяжеляющего компонента (барита).
Следует учитывать, что в условиях высоких скоростей бурения и, соответственно, повышенного удельного расхода бурового раствора, правильней всего использовать комплексную механическую очистку:
- начальный этап очистки – на виброситах, оснащенных ситовыми панелями для грубой очистки (эффективно удаляются сравнительно крупные частицы породы);
- основной этап очистки — на виброситах, оснащенных ситовыми панелями с мелкими ячейками, рассчитанными на максимальный расход бурового раствора, оптимальный размер таких ситовых панелей составляет не более 200 меш.
Комплексный подход к механической очистке бурового раствора от шлама также предполагает использование специальных осушающих вибросит с целью сокращения содержания остаточной влаги в шламе. Таким образом, становится понятным основное назначение осушающих вибросит – снижение объемов буровых отходов, подлежащих утилизации за счет сокращения жидкого остатка, содержащегося в них.
Таким образом, эффективная очистка буровых растворов от шлама является тем ключевым фактором, благодаря которому можно обеспечить наиболее оптимальные технологические параметры бурового раствора и свести вынужденные технологические простои оборудования к минимуму. Использование качественных высокоэффективных ситовых панелей для современных вибросит и комплексов механической очистки обеспечит максимальную рентабельность применяемых буровых растворов.