CC BY
42
6. Овчинников, В.П. и др. Буровые промывочные жидкости: учеб. пособие / В.П. Овчинников. - Тюмень : Изд-во «Нефтегазовый университет», 2011. - 354 с.
7. Дудля Н.А., Третьяк А.Я. Промывочные жидкости в бурении. Ростов-н/Д, 2001. С. 297-300.
8. Сидоров Д.А., Ефимченко С.И. Ультразвуковой отстойник для очистки бурового раствора [патент]. E21B21/06 - устройства для обработки буровых растворов вне буровой скважины (стадии обработки как таковые, см. соответствующие подклассы).
© Мухамадеев О.И., Конесев Г.В., 2022
УДК 55
Мухамадеев О.И.,
студент второго курса магистратуры Уфимского государственного нефтяного технического университета
г. Уфа, Российская Федерация Конесев Г.В.,
профессор, доктор наук кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин»
Горно-нефтяного факультета Уфимского государственного нефтяного технического университета
г. Уфа, Российская Федерация
ИЗУЧЕНИЕ И СРАВНЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ЦЕНТРИФУГ ОТЕЧЕСТВЕННОГО
И ЗАРУБЕЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Аннотация
Исследование посвящено изучению исследованию конструкций центрифуг отечественного и зарубежного производства.
Ключевые слова
Буровой раствор, система очистки, центрифуга, шлам.
Актуальность.
Правильный выбор конструкции центрифуги позволяет заранее избежать различных проблем в процессе бурения, а также произвести более качественную очистку бурового раствора от шлама.
Центрифуга предназначена для очистки бурового раствора от выбуренной породы размером 2-44 мкм и регенерации утяжелителя. В центрифугах также используют центробежные силы для отделения тяжелой твердой фазы от жидкости и более легких компонентов бурового раствора. Центрифуга состоит из горизонтально расположенной конической стальной емкости (конус), вращающейся с высокой частотой (рисунок 1).
Буровой раствор поступает в центрифугу через полую ось и распределяется в конусе. Центробежная сила, возникающая вследствие вращения стальной емкости, удерживает раствор в отстойнике на определенном расстоянии от стенок. В отстойнике частицы ила и песка отделяются от стенок, а лопасть конвейера перемещает твердую фазу в направлении к нижней части емкости, где она собирается в виде влажных частиц без свободной жидкости. Жидкость и глинистые частицы (размером 2 мкм), которые нельзя отделить с помощью центрифуги, отбираются, переливаясь из отверстий в широкой части емкости. Уровень жидкости в конусе регулируют, уменьшая или увеличивая диаметр выпускного отверстия.
В случае изменения значений вязкости, прочности геля и динамического сопротивления сдвигу может потребоваться обработка чистого бурового раствора с помощью добавления химических реагентов, бентонита и т. д. Затем кондиционный буровой раствор закачивают центробежными и
буровыми насосами в скважину [5].
Таким образом, при использовании центрифуг в несколько раз возрастает межремонтный период насосного оборудования, увеличивается стойкость долот. Кроме того, облегчается управление свойствами буровых растворов [6].
Рисунок 1 - Схема работы центрифуги
Установка для обработки бурового раствора на базе центрифуги позволяет вести безамбарное бурение, решая экологические проблемы. Основой установки является стандартная центрифуга бурового раствора.
При очистке неутяжеленных растворов удаляются частицы до 5 мкм, а также обезвоживаются сливы из песко- и илоотделителей. Применение установки позволяет вскрывать пласты при циркуляции бурового раствора плотностью 1,06 г/см3, получаемого без разбавления водой.
При работе с применением утяжеленных буровых растворов использование установки дает возможность вести бурение на одном объеме утяжелителя, выводя из раствора коллоидную фазу и исключая тем самым избыток нарабатываемого утяжеленного бурового раствора. Экономия барита при этом может составлять 40 - 60 % и более; а также существенно снижается расход химреагентов.
Центрифуга М-1 SWACO CD 518 НУ является сепаратором декантаторного типа. Декантатор представляет собой центробежный сепаратор с горизонтальной осью вращения. Особенности: квазисимметричный шнек обеспечивает повышенное проходное сечение потока, что сводит к минимуму турбулентность; повышенная износоустойчивость лопастей шнека за счет напайки карбид-вольфрамовых пластин, и соответственно меньший объем обслуживания; возможность регулирования центробежной силы и настройки дифференциальной скорости для повышения эффективности сепарации; высокая коррозионная стойкость за счет применения нержавеющей стали в корпусе.
Возврат кндкйети > ^ишитлчи Эгиме.-ше СЬлзс таеидок ■ 14. .и..'. И В ЦМЩ-вДцЯ-; уши-—Ьгт--
Рисунок 2 - Принцип работы центрифуги 518 компании М-1 SWACO
Новизна конструкции включат более длинный ротор, что увеличивает время удержания и приводит к получению более сухого шлама и более мелким частицам отделения (более высокой точки отсечки). Точная балансировка обеспечивает более продолжительную работу на высоких скоростях вращения с большей эффективностью при минимальном техническом обслуживании и вынужденном простое.
В центрифуге M-ISWACO установлен высоко-скоростной точно сбалансированный вращающийся ротор из нержавеющей стали. Внутри ротора сплошной спирально-шнековый конвейер вращается в одном направлении с ротором, но с более низкой скоростью.
Загружаемая суспензия поступает через полую ось на узком конце и подается к ротору. Центробежная сила в 500G при скорости 1900 об/мин удерживает суспензию у стенок ротора в динамической области. Захваченные частицы ила и песка оседают и распределяются по стенкам ротора, затем они смещаются по направлению к выпускным отверстиям для сброса твердой фазы при помощи лопастей конвейера с карбидо-вольфрамовыми краями. Частицы ила и песка на выходе остаются влажными, но без присутствия свободной жидкости. На стадии свободной жидкости мелкие 2 - 3 микрона частицы проходят через незабивающиеся карбидо-вольфрамовые выпускные отверстия каналы их нержавеющей стали с наплавлением из твердой стали (рисунок 2).
На основании эксплуатации центрифуги ОГС-352К-02 буровыми предприятиями, можно сделать вывод, что одним из основных дефектов является выход из строя пластин шнека и трудности связанные с его ремонтом, большой пусковой момент при включении центрифуги и не плавное регулирование скоростей.
Центрифуга 518 имеет высокую скорость и высокую производительность. В структуре устройства главного привода можно изменить частоту вращения ротора (1900, 2500, 3200 об./мин) с помощью ступенчатых шкивов. Диапазон частот вращения валов главного и вспомогательного приводов контролируется двумя гидравлическими преобразователями крутящего момента, следовательно, можно производить запуск центрифуги без дополнительных перегрузок, а также плавную регулировку скорости вращения барабана и шнека.
Рисунок 3 - Центрифуга MI-SWACO - 518
Рисунок 4 - Центрифуга FORWARD LWG450
Усовершенствованная и высокотехнологичная конструкция центрифуги FORWARD LWG450 (рисунок 4), а также точная балансировка барабана и шнекового конвейера обеспечивают бесперебойность работы в течение долгого времени. Износостойкий барабан и шнековый конвейер,
выполненные из нержавеющей стали, обладают антикоррозионными свойствами, а также устойчивы к химическому воздействию, обеспечивая долговременную безаварийную эксплуатацию и незначительные затраты на техническое обслуживание и ремонт.
Барабан центрифуги GNLW363 (рисунок 5) сделан из дуплексной нержавеющей стали 2205 методом центробежного литья. Защита в шнеке: с установлением карбидных вольфрамовых пластин для длительного срока службы и простоты при смене. На распределительном выходе шнека и выпускном выходе барабана защищены путем карбидного вольфрамового кольца. В конструкции используются оригинальные SKF подшипники для длительного срока и надежной работы. Также GN центрифуга имеет отношение длины и диаметра барабана более 3, чтобы получить хорошую эффективность.
Рисунок 5 - Центрифуга GNLW363
Рисунок 6 - Центрифуга HS3400-DREXEL
Отличительная черта центрифуг HS-3400 (рисунок 6) - высокая производительность в широком диапазоне применений и условий. Контактирующие с раствором детали выполнены из нержавеющей стали, а области повышенного износа полностью укреплены карбидом вольфрама. Можно провести регулировки для оптимизации работы центрифуги, например в зависимости от плотности и вязкости раствора, содержания механических примесей и размера частиц. Регулируемые сливные пластины позволяют регулировать глубину пула: более глубокий для высокого содержания механических примесей, менее глубокий для небольшого содержания механических примесей.
В таблице 1 приведены основные характеристики центрифуг отечественного и зарубежного производства
Таблица 1
Основные характеристики центрифуг отечественного и зарубежного производства.
Тип центрифуги Максимальная частота вращения, об/мин Фактор разделения Исполнение центрифуги Мощность электродвигателя, кВт Габаритные размеры, мм Масса ,кг Стоимость, Руб.
Длина Ширина Высота
0ГШ-50 3100 2500 Осадительная 28 2505 1965 1020 2800 6млн
ОГШК-352К-01 3100 2600 Осадительная 29 1745 1180 725 773 6,3млн
SWACO-518 3500 1900 Осадительная 40 2497 1865 1762 3000 9млн
FORWARD LWG450 2500 1576 Осадительная 30 2500 1700 1840 3300 7млн
GNLW363 3100 2100 Осадительная 37 3190 1638 1306 3400 6млн
Трикантер DL-353 3600 2500 Осадительная 37 3200 750 1100 2980 6млн
HS3400 "DREXEL" 3000 2400 Осадительная 35 2500 1750 1455 2270 6,5млн
Заключение
Проанализировав таблицу 5, где представлены основные характеристики отечественных и зарубежных центрифуг подведем итог. Центрифуга марки «SWACO-518» является самой производительной за счет мощности электродвигателя частоты вращения и соответственно размером оседаемых частиц. Но при этом есть минус - это дороговизна оборудования Список использованной литературы:
1. Fundamentals of Sustainable Drilling Engineering. M. Enamul Hossain, Abdulaziz Abdullah Al-Maj ed. 2015. - с. 785.
2. Drilling Fluids Processing Handbook. Asme. 2005, Elsevier Inc.
3. Булатов А.И., Макаренко, П.П., Проселков, Ю.М. Буровые промывоч-ные и тампонажные растворы: Учеб. Пособие для ВУЗов. - М.:
4. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. - М.: Химия, 1976. - 192с.
5. Мищенко В.И., Кортунов А.В. Циркуляционные системы и экологическое оборудование для безамбарного бурения и капитального ремонта скважин // Бурение и нефть. - 2007. - №3. - с. 44 - 49.
6. Нифонтов Ю.А. Ремонт нефтяных и газовых скважин, Ч.1. - С-Пб: Профессионал, 2005. - 914 с.
7. Овчинников, В.П. и др. Буровые промывочные жидкости: учеб. пособие / В.П. Овчинников. - Тюмень : Изд-во «Нефтегазовый университет», 2011. - 354 с.
© Мухамадеев О.И., Конесев Г.В., 2022
УДК 55
Хомяк А.В.,
студент второго курса магистратуры Уфимского государственного нефтяного технического университета
г. Уфа, Российская Федерация Чуктуров Г.К.,
доцент, кандидат наук кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин»
Горно-нефтяного факультета Уфимского государственного нефтяного технического университета
г. Уфа, Российская Федерация
АНАЛИЗ МЕТОДИКИ ВЫБОРА РОТОРНО-УПРАВЛЯЕМОЙ СИСТЕМЫ
Аннотация
Исследование посвящено возможности применения интеллектуальных роторно-управляемых систем для бурения горизонтальных скважин большой протяженности с применением телеметрических систем.
Ключевые слова
Роторно-управляемая система, каротаж в процессе бурения, компоновка низа бурильной колонны,
горизонтальная скважина, горная порода.
