Блок очистки снабжен дегазатором «Каскад 40», виброситом СВ1ЛМ, ситогидроциклонным сепаратором (СГС - вибросито с установленным над ним пескоотделителем), илоотделителем, центрифугой ОГШ-50.
Вибросито является первой ступенью очистки и удаляет шлам размером от 100 мкм и выше. Фактически им удаляется не более 10-20% грубодисперсной выбуренной породы. Очистная и пропускная способность вибросит определяется площадью ситовой поверхности, размером ячейки ситовой кассеты и виброускорением. Эти факторы для отечественных и импортных вибросит практически идентичны, т.е. их технологические характеристики близки. Так, вибросито СВ1ЛМ по своим техническим и технологическим показателям соответствует виброситу фирмы «Свако» (виброускорение - 5,5 g, площадь ситовой поверхности - 2,6 м2). Оно оснащается трехслойными кассетами со сроком службы 400 ч. и выше, причем их стойкость зависит только от правильной эксплуатации. Известны экземпляры, простоявшие 700-1000 часов.
Определяющими для выбора вибросита являются, как правило, ценовые характеристики, надежность и конструктивные параметры. Последний фактор весьма важен при оснащении действующих установок. Так, например, вибросито СВ1ЛМ может заменять ранее выпускавшееся вибросито ВС-1, и перепланировка оборудования при замене не требуется.
Вторая и третья ступени очистки - пескоотделители ПГ 60/300 и илоотделители ИГ 45М или ИГ 45/75. Как показали наши исследования, эти гидроциклонные установки справляются со своей задачей по качеству очистки. Минимальный размер удаляемых на 90% частиц (граничное зерно разделения): пескоотделителей - 70-80 мкм, илоотделителей - 40-50 мкм. В целом гидроциклоны могут выделить до 30-40% выбуренной породы.
Блоки очистки комплектуем установкой очистки на базе центрифуги ОГШ-50, разработанной еще в 80-е годы и инициативно доведенной до промышленного производства в начале 90-х г. С 1990 г. на предприятия отрасли нами поставлено более 150 таких установок, из них около 40 - в ОАО «Сургутнефтегаз».
Определяющие факторы при выборе центрифуг - стоимость, степень очистки, надежность, простота эксплуатации и ремонта.
Степень очистки зависит от диаметра, длины и частоты вращения ротора. Обычно при бурении используются центрифуги с частотой вращения не более 2000-2200 об./мин, т.к. работа на более высоких скоростях резко увеличивает износ и снижает срок службы. Производительность центрифуг по раствору является побочным фактором, завышаемым многими фирмами в рекламных целях. Её увеличение резко уменьшает качество очистки, т. к. склонный к диспергированию мелкий шлам остается в буровом растворе. Регулирование производительности центрифуги осуществляется простым изменением подачи питающего насоса.
Надежность центрифуг высока. Срок службы составляет 4-6 лет и более.
Двадцатилетний опыт работы с отечественными и импортными центрифугами показал, что наиболее простыми в эксплуатации, монтаже и обслуживании являются ОГШ-50 с диаметром ротора 500 мм. Увеличенный диаметр ротора уменьшает его забиваемость шламом и исключает обязательное требование для центрифуг с меньшим диаметром ротора - предварительную тонкую очистку бурового раствора. Эти центрифуги могут удалять до 3 т. шлама в час, в том числе и грубодисперсного.
Обязательный элемент ЦС - дегазатор «Каскад 40», заменивший известный ДВС-III. «Каскад 40» - это дегазатор непрерывного действия с периодической разгрузкой и площадью дегазационных пластин 5 м2. К примеру, площадь поверхности дегазации ДВС-III - 1 м2, дегазатора фирмы «Свако» - около 2,5 м2. Одно из достоинств «Каскада 40» - полная автономность в системе циркуляции бурового раствора. Его запуск в работу в отличие от импортных дегазаторов со струйными насосами не зависит от газосодержания бурового раствора. Напротив, запуск струйного насоса проблематичен, если содержание газа в растворе более 6-7%, т. е. всегда требуется незагазированный буровой раствор. Кроме того, КПД вакуум-насоса дегазатора «Каскад 40» - около 90%, а КПД струйного насоса редко превышает 20%. Как следствие, вакуум в дегазаторах со струйными насосами всегда меньше, а значит, и ниже качество дегазации.
В ЦС входит также блок приготовления буровых растворов и химреагентов БПР-2, включающий насосы 6Ш8-2 и ПР63, перемешиватели типа ПЛМ, гидросмесители СГМ-100 и СГ-101, диспергаторы ДШМ-100 и ДГ-2, а также емкости для приготовления буровых растворов и химреагентов с выдачей по-следних на обработку раствора в БПР-2 или в систему циркуляции. Блок БПР-2 обеспечивает механизированное приготовление растворов, т.к. реагент подается на гидросмеситель из мешков или контейнеров через воронку или специальным пневмозагрузчиком.
Отдельное направление в производстве оборудования для промывки скважин - мобильные циркуляционные системы (МЦС), служащие для бурения скважин малого диаметра, вторых стволов и комплектации передвижных буровых установок.
Особенности проектирования и изготовления мобильных циркуляционных систем определяются следующими факторами:
- уменьшенный по сравнению с обычным бурением требуемый объем промывочной жидкости на дневной поверхности и невысокий её расход (8-20 л/с);
- заниженная высота устья (не более 2,5-3 м);
- минимальные габариты транспортных блоков;
- высокая монтажеспособность;
- низкая энергоемкость;
- средства очистки должны выделять шлам пониженной влажности (нетекучий) в целях уменьшения объема вывозимых отходов бурения.
Исходя из этого, применение обычных средств очистки, приготовления и хранения бурового раствора не всегда целесообразно, а иногда просто невозможно. Поэтому, помимо оборудования обычных ЦС, в комплектацию мобильных ЦС входит специальное малолитражное малогабаритное оборудование.
Так, специально для мобильных ЦС нами налажено производство линейного вибросита СВ1ЛМ-02, имеющего длину 2400 мм и высоту уровня перелива бурового раствора 600 мм. Для бурения с расходом промывочной жидкости до 12 л/с разработано и выпускается однокассетное вибросито СВМ с площадью ситовой поверхности 1,2 м2 и высотой уровня перелива 440 мм.
Оно же применяется для осушки шлама пескоотделителей. В малогабаритных пескоотделителях используются, как правило, гидроциклоны диаметром 150 мм, из которых набирается батарея циклонов на любой требуемый расход жидкости. Есть модификация с отключаемыми гидроциклонами, что удобно при бурении с разными расходами жидкости по мере углубления скважины. В мобильных ЦС целесообразно применение центрифуг небольшой мощности (до 12 кВт) типа ОГШ-32 и ОГШ-35. При подаче буровых насосов до 15 л/с, центрифуги позволяют без разбавления бурить на плотности 1,1 г/см3, а в комплекте с виброситом и ситогидроциклонным сепаратором являются достаточным набором средств для эффективной очистки буровых растворов в мобильных блоках очистки с выходом нетекучего шлама.
Для приготовления буровых растворов в мобильных ЦС используются стандартные гидросмесители в комплекте с насосом 6Ш8-2 или малолитражные гидросмесители, работающие от специальных бессальниковых погружных насосов типа ПН мощностью до 12 кВт и производительностью до 60 м3/час. Эти же насосы применяются для обвязки пескоотделителя, а в комплекте с автоматическим регулятором уровня и для и перекачки раствора из специальной устьевой емкости на вибросито в случае недостаточной высоты устья буровой установки. Насосы типа ПН требуют только периодической смазки подшипникового узла. Срок службы первых насосов, эксплуатируемых в настоящее время, превышает 8 лет. Для приготовления буровых растворов в малогабаритные ЦС встраивается система приготовления, аналогичная блоку БПР-2, или непосредственно исполь-зуется БПР-2.
Как правило, ввиду недостаточной высоты устья и необходимости иметь на дневной поверхности требуемый объем бурового раствора, эксплуатация МЦС производится в стационарном варианте, а не с транспортного средства. Наметилась тенденция крупноблочного исполнения МЦС с возможностью перевозки без демонтажа оборудования и быстроразъемным соединением блоков, что исключает дополнительные транспортные расходы, потери времени на монтаж, выход из строя оборудования при сборках, разборках и перевозке. За счет этих факторов дополнительные расходы буровых компаний на приобретение более современного оборудования быстро окупаются.
Нужно отметить, что вариантов компоновки мобильных ЦС достаточно много и их проектирование и поставка производится по разовым техническим требованиям с привязкой к разным типам буровых установок и условиям бурения.
Как бы эффективно не работала система очистки, на буровой всегда образуются значительные объемы шлама, избыточного бурового раствора и буровых сточных вод.
Избыточный буровой раствор насыщен коллоидной глиной, не сепарируемой из раствора обычными средствами очистки. Для отделения глины некондиционный раствор требуется обработать коагулянтами и флокулянтами с последующим разделением в центрифуге на техническую воду и сгущенный шлам.
Процесс обработки раствора осуществляется в блоке коагуляции и флокуляции БКФ, называемом также блоком химического усиления центрифуги. Он представляет систему емкостей для затворения реагентов, дозировочных насосов, расходомеров и трубопроводной обвязки.
Избыточный буровой раствор специальным дозировочным насосом подается в смесительный трубопровод и в него дозировочными насосами вводятся кислота, коагулянт и флокулянт с последующим поступлением смеси в центрифугу, в которой вода отделяется от твердой фазы, и они раздельно выводятся из центрифуги. Осветленная жидкость поступает снова в БКФ для контроля и откачивается специальным насосом в емкости хранения. Твердая фаза направляется в шламоприемники или амбар.
Производительность блока по раствору - до 3-4 м3/ч - позволяет перерабатывать 40-50 м3 раствора в сутки.
Важной задачей, которая должна быть решена при бурении скважин в природоохранных зонах, является захоронение или утилизация шлама. Широко распространен метод обезвреживания шлама путем смешения его с порошкообразными поглотителями такими, как цемент, доломит и другие материалы. После смешения шлам приобретает свойства безвредного минерального грунта.
Он состоит из скребковых транспортеров, двухвального смесителя и бункера порошкообразного материала с дозатором. Подлежащий обезвреживанию шлам экскаватором подается на первый транспортер, который направляет его в смеситель. Одновременно из бункера в смеситель дозировано поступает порошок. Полученная смесь выгружается на второй транспортер и далее в кузов самосвала или на специальную площадку. Через сутки смесь представляет собой сухую, не размокающую в воде комковую массу, похожую на грунт.
Производительность установки по шламу составляет 4-5 м3/ч. Она может устанавливаться как на скважине, так и на стационарном полигоне.
Такая установка работала в Астрахани на специальном полигоне, куда шлам транспортировался с буровой платформы «Астра», ведущей бурение на Каспийском шельфе, а также с других буровых установок, работающих в пойме Волги. К настоящему времени выпущено еще три модификации установок для обезвреживания шлама.
При необходимости комплекс оборудования циркуляционной системы оснащается блоком очистки буровых сточных вод, что в целом решает задачу экологически безопасного, в т.ч. и безамбарного бурения.
Сложно судить о надежности оборудования ЦС в связи с недостаточным качеством его эксплуатации. Так, при плохом натяжении ситовая кассета на вибросите выходит из строя за 50-100 ч. При правильном натяжении в соответствии с инструкцией срок её эксплуатации увеличивается до 400-500 ч. и более.
Вибраторы выходят из строя из-за негерметичности ввода силового кабеля уменьшенного сечения в клеммную коробку электродвигателя. Хотя кабель нужного сечения поставляется в комплекте с виброситом, на монтаж он зачастую не попадает. Центрифуга ОГШ-50 весьма надежна в эксплуатации, если после остановки ее промывать, при запуске пользоваться автоматикой, имеющейся в силовом шкафе, и не подавать в нее раствор до полного разгона ротора.
Отрадно, что наметилась тенденция специального обучения инженеров по очистке, чему мы в известной степени обязаны сервисным зарубежным компаниям по буровым растворам, предъявляющим повышенные требования к средствам очистки и качеству обслуживания.
3. Утилизация отходов безамбарного бурения нефтяных скважин
1. Обезвреживание отходов бурения в процессе производства грунтошламовой смеси.
2. Использование грунтошламовой смеси при рекультивации нарушенных земель.
Состав и характеристики грунтошламовых смесей, требования к ним и исходным компонентам, методы испытаний, экологические показатели приведены в технических условиях ТУ 5711-007-55446355-2004 «Строительный материал для рекультивации нарушенных земель» и ТУ 5711-011-55446355-2004 «Смеси грунтошламовые для рекультивации нарушенных земель».
Комплекс работ по обезвреживанию буровых шламов может быть проведен на специализированных полигонах или площадках, обустроенных вблизи мест бурения скважин, рекультивации земель.
При переработке бурового шлама в строительный материал - смесь грунтошламовую, производится перемешивание в определенных пропорциях отходов бурения, торфа и песка. При необходимости по результатам анализов в смесь вводятся биодеструкторы углеводородов, сорбенты, адаптогены, минеральные удобрения.
Грунтошламовая смесь является, по сути, грунтом, водно-физические и агрохимические свойства которого можно регулировать, изменяя соотношение компонентов композиции и вводя необходимые добавки. Смеси с минимальным содержанием торфа могут быть использованы в качестве грунта для засыпки выемок. При увеличении доли торфа в композиции и введении в нее расчетного количества элементов питания, мелиорантов грунтошламовая смесь применяется для создания плодородного рекультивационного слоя.
Рекультивация земель с использованием грунтошламовых смесей не вносит принципиальных изменений в принятые технологии, но имеет ряд специфических особенностей. На склоновых песчаных грунтах (откосы дорог, карьеров), при закреплении песков грунтошламовая смесь готовится из шлама и торфа с максимально высокой допустимой долей отходов бурения скважин, наносится слоем 10- 15 см и перемешивается с грунтом фрезерованием на глубину 25- 30 см. Для раскисления и оструктуривания торфяных почв готовится смесь из отходов бурения и песка.
Биологический этап рекультивации нарушенных земель включает создание рекультивационного слоя с использованием грунтошламовых смесей, повышение его плодородия в соответствии с потребностями растений, посев многолетних трав или посадку саженцев древесно-кустарниковой растительности, уход за посевами и посадками. Компоненты грунтошламовой смеси (торф и отходы безамбарного бурения скважин) обладают достаточно высоким потенциальным плодородием, что позволяет снизить расход минеральных удобрений и мелиорантов, но не исключает их применения. Нормы внесения агрохимикатов рассчитываются по результатам химического анализа смесей.
Соответствие характеристик грунтошламовой смеси технологическим, экологическим и санитарным нормам подтверждается в ходе сертификации продукции.
Технология и комплект оборудования для безамбарного бурения, в т.ч. при восстановлении скважин методом зарезки боковых стволов
Циркуляционная система очистки бурового раствора
Предназначена для снижения потребности в воде при проведении буровых работ за счёт регенерации отработанного бурового раствора (БР), а также сокращения объёма подлежащих утилизации буровых отходов, повышения экологической чистоты проведения буровых работ за счёт исключения выброса отработанного БР в окружающую среду. Очистка БР осуществляется механическим путем на виброситах и центрифугах, а также с помощью химического связывания мелкодисперсных коллоидных частиц глины в более крупные в блоке химического усиления с последующим их отделением на центрифугах с целью получения практически чистой воды для использования в буровом растворе.
В комплект входят:
* установка для грубой очистки БР (2 вибросита);
* установка для тонкой очистки БР (2 центрифуги);
* установка для перекачки БР (два винтовых насоса);
* установка для химического усиления очистки БР (блок химического усиления центрифуг).
*Установка для грубой очистки бурового раствора - вибросито
Предназначено для грубой очистки бурового раствора механическим путем. Технические характеристики установки представлены в табл. 1.
Таблица 1. Технические характеристики установки для грубой очистки бурового раствора - вибросито
Характеристики | Показатели | |
производительность, м3/час | 20 | |
площадь рабочей поверхности одной сеточной панели, м2 | 0,97 | |
частота колебаний, Гц | 15-35 | |
направление линии колебаний относительно поверхности сеток, угл. | 50 | |
минимальный размер удаляемых частиц, мм | 0,2 | |
тип привода | электродвигатель АИМ100 4 кл. 45ТУ 16.525.666-86 | |
частота вращения, об/мин. | 1500 | |
электрическое исполнение оборудования | взрывобезопасное | |
климатическое исполнение | УХЛ кат. 3 по ГОСТ 15150-69 | |
рабочая температура, С, не менее | 10 | |
габариты, мм | 3300х2400х2200 | |
вес, кг, не более | 2500 |
Установка для тонкой очистки бурового раствора -центрифуга предназначена для тонкой механической очистки бурового раствора, техническая характеристика центрифуги представлена в табл.2.
Таблица 2. Технические характеристики установка для тонкой очистки бурового раствора - центрифуга
Характеристики | Показатели | |
производительность, м3/час. | 25 | |
тип привода | электрический | |
регулирование скорости барабана в диапозоне 0-300 об/мин. | бесступенчатое, гидравлическое | |
тип соединения привода с барабаном | гидромуфта | |
частота вращения входного вала номинальная, об/мин. | 3000 | |
скольжение при выведенном черпаке | 1,8 | |
рабочая жидкость | масло турбинное ТП "С" ГОСТ 15150-69 | |
объем рабочей жидкости, л. | 40 | |
регулирование разности скоростей вращения барабана и шнека, об/мин. | 0 - 90 | |
напряжение питания, В | 380 | |
частота, Гц | 50 | |
установленная мощность, кВт | 57 | |
электрическое исполнение оборудования | Взрывобезопасное | |
климатическое исполнение | УХЛ кат. 3 по ГОСТ 15150-69 | |
рабочая температура, С, не менее | 10 | |
габариты, мм | 3200х2145х2100 | |
размер барабана с коробкой скоростей, мм, не более | 2600 | |
вес центрифуги, кг, не более | 3600 | |
вес барабана, кг, не более | 610 |
Винтовой насос для подачи бурового раствора предназначен для перекачивания бурового раствора в циркуляционной системе очистки, технические характеристики насоса представлены в табл. 3.
Таблица 3. Технические характеристики винтового насоса для подачи бурового раствора
Характеристики | показатели | |
тип насоса | одновинтовый | |
производительность м3/час. | авг.15 | |
даление Мпа (кг/см2) | 0,1 | |
внешняя утечка через уплотнение, м3/час (л/час), не более | 5"10-5 (0,5) | |
условное проходное сечение трубопровода Д., мм. | 125 | |
мощность электродвигателя, кВт | 7,5 | |
напряжение питания, В | 380 | |
частота, Гц | 50 | |
габариты, мм | 3065х810х943 | |
вес, кг, не более | 900 | |
показатели применяемости к буровому раствору из скважин: | ||
плотность, кг/м3 | ||
вязкость (по вискозиметру ВМ6), сек | 17 - 60 | |
максимальный размер твёрдых частиц, мм | 0,83 | |
максимальная концентрация взвешенных частиц по массе,% | 10 | |
кислотность, рН | 5 - 5,5 |
Таблица 4. Технические характеристики блока химического усиления центрифуг
Характеристики | Показатели блока I | показатели блока II | показатели блока III | |
Расходы: | ||||
буровой раствор, л/мин | 110 - 150 | 110 - 150 | 150 - 200 | |
вода для разбавления раствора, л/мин | 20 - 40 | 20-40 | 20 - 40 | |
коагулянт, л/мин | 0,38 - 4,5 | 0,3 -0,5 | 0,4 - 5,0 | |
флокулянт, л/мин | 0,38 - 7,6 | 0,3 -10,0 | 0,4 - 10,0 | |
кислота, л/мин | 0 - 0,7 | 0 - 0,7 | 0 - 0,7 | |
общая установленная мощность, кВт | 22 | 20 | 22 | |
напряжение питания | переменное 380 В, частотой 50 Гц | переменное 380 В, частотой 50 Гц | переменное 380 В, частотой 50 Гц | |
режим работы | непрерывный | непрерывный | непрерывный | |
класс взрывобезопасности: | ||||
рабочее помещение | В1-а | В1-а | ||
помещение лаборатории | В1-б | В1-в | В1-г | |
комплект лабораторного оборудования для оп-ределения параметров бурового раствора | поставляет заказчик | поставляет заказчик | поставляет заказчик | |
расчетная температура в помещении при темпе-ратуре окружающей среды -45°С, °С | 18 | 18 | 18 | |
габариты, мм | 10290x2440x2590 | 8620x2380 x2380 | 5000x2380 x2380 | |
вес, кг, не более | 9500 | 9000 | 8000 |
Блок химического усиления центрифуг применяется в технологии безамбарного бурения, устанавливается на мобильных установках в комплексе средств очистки бурового раствора от выбуренной породы перед центрифугами.
Предназначен для получения чистой (прозрачной) воды и устанавливается в комплексе средств очистки бурового раствора от выбуренной породы и газа перед блоком регулирования твердой фазы (центрифугами), по проекту строительства скважины. Позволяет сократить объем отходов, требующих захоронения на 70 - 90%, сократить потребность в воде на 50 - 70%.
Производятся 3 модификации блока химического усиления центрифуг - I, II, III. Технические характеристики различных модификаций блока химического усиления центрифуг представлены в табл. 4.
Заключение
В ходе работы над данным разделом моей дипломной работы, я выявила:
- безамбарный метод бурения нефтяных и газовых скважин был введен относительно недавно, и является более экологичным по сравнению с остальными методами.
- безамбарный метод необходим при сложных местонахождениях скважин, которые нуждаются в сохранении и являются экологически важным ландшафтом. По законодательству РК на таких местностях применим только безамбарный метод бурения нефтяных и газовых скважин.
- за период 1990-2004 г.г. произошло достаточно полное переоснащение циркуляционных систем новым современным оборудованием, обеспечивающим решение технологических и экологических проблем в области промывки скважин. Его качество и надежность растут, как итог укрепляется тенденция закупки буровыми компаниями более дешевых изделий отечественного производства. Кроме ценовых вопросов, для буровых компаний тем самым решается и проблема запасных частей, сервиса и квалификации обслуживающего персонала.
- особая роль при безамбарном методе уделяются утилизации отходов.
- происходит обезвреживание отходов бурения в процессе производства грунтошламовой смеси.
- используется грунтошламовая смесь при рекультивации нарушенных земель.
Список литературы
1. Абалаков А.Д., Кузьмин С.Б., Половиткин В.П., Вахромеев А.Г.
2. Мищенко В.И. - генеральный директор ООО «Компания «Техномехсервис», кандидат технических наук.
3. Добик А.А. - технический директор ООО «Компания «Техномехсервис», кандидат технических наук.
4. Специализированный журнал «Бурение и Нефть», ноябрь, 2004 г., с. 38-41
Страницы: 1, 2
