Меню Рубрики

Установки для подачи бурового раствора

Оборудование для приготовления буровых растворов

Конструкция оборудования для приготовления буровых растворов зависит от применяемых исходных материалов — глин, утяжалителей и химических реагентов. Для приготовления растворов, из сухих порошкообразных материалов требуется лишь тщательное перемешивание и создание условий для полного смачивания твердых частиц. Для приготовления растворов из комовых материалов или влажных порошков необходимо предварительное дроблении кусков или слипшихся комков. Процессы дробления исходных твердых материалов и перемешивания их с водой осуществляется в механических или гидравлических мешалках.

Наиболее прогрессивным и экономичным является оборудование приготовления растворов из сухих порошкообразных материалов.

В связи с возрастающим применением порошкообразных материалов в последние годы преимущественное распространение получили гидравлические устройства. По сравнению с механическими глиномешалками они обладают более высокой производительностью, обеспечивают необходимое качество буровых растворов и экономное расходование материалов для их приготовления.

Положительно зарекомендовали себя гидроэжекторные смесители блоков приготовления бурового раствора (БПР).

Выносной гидроэжекторный смеситель 9 (рис.1) представляет собой струйный аппарат, в котором для образования гидросмеси порошкообразных материалов используется кинетическая энергия жидкости. Буровые насосы под давлением не более 4МПа нагнетают жидкость по трубе 12 в сопло 11 смесителя, снабженными сменными штутцерами диаметром 30 мм для работы с глинопорошками и диаметром 20 мм для работы с утяжелителями. В следствии сужения струи скорость жидкости в сопле увеличивается, а давление падает. Из сопла жидкость с пониженным давлением поступает в камеру всасывания.

В результате создаваемого разряжения в камеру всасывания из силоса 1 по шлангу 7 засасывается порошкообразный материал, который увлекается жидкостью в камеру смешения и далее в конический расходящийся насадок (диффузор). При прохождении по диффузору скорость потока уменьшаестя, а давление возрастает и полученый раствор по патрубку 10 сливается в приемную емкость циркуляционной системы. За один цикл смешения плотность раствора возрастает на 0,30-0,35 г/см3.

Рис. 3 — Конструктивная схема блока приготовления бурового раствора

При недостаточной плотности бурового раствора проводится повторное смешение. Гидроэжекторный смеситель имеет относительно низкий КПД, однако обладает высокой надежностью благодаря отсутствию подвижных частей. Блоки для приготовления бурового раствора рассчитаны для работы с бестарными и затареными глинопорошками. Основная масса глинопорошков доствляются автоцементовозами и под действием сжатого воздуха перегружается по трубе 3 в силос 1. Перед подачей в гидроэжекторный смеситель порошкообразные материалы разрыхляются воздухом, нагнетаемый в силос по аэродорожкам 6 системе аэрирования 5. Избыточный воздух выносится в атмосферу через фильтр 2, установленный на крышке силоса. Нижняя часть силоса имеет конусообразную форму и снабжена разгрузочным устройством 4, регклирующим подачу материала в гидроэжекторный смеситель. Материалы, используемые в небольших количествах, доставляются в затареном виде и засыпаются в воронку 8, из которой поступают в камеру гидроэжектора. Воронка снаюжена разгрузочным клапаном для регулирования подачи материалов.

Гидравлический диспергатор ДГ-1 (рис. 4) используется для тонкого измельчения твердых и жидких фаз бурового раствора. Он состоит из камеры 2, входной дугообразной 1 и сливного патрубка 4. На концах входной трубы с помощью накидных гаек установлены сменные насадки из твердых сплавов или металлокерамических материалов. Диаметр насадок выбирают в зависимости от подачи буровых насосовя, используемые для нагнетания бурового раствора в диспергатор:

Подача буровых насосов, л/с 16 20 24 28 32 38

Диаметр насадок, мм 11-12 12-13 14 14-15 15-16 17

Рис. 4 — Гидравлический диспергатор

Встречные высокоскоростные потоки раствора, выходящие из насадок 3, приводят к гидродинамической кавитации. Ультразвуковые колебания, создаваемые в кавитирующем растворе, усиливают диспергирование твердых и жидких фаз. В приемных емкостях циркуляционной ситемы устанавливают гидравлические и механические перемешиватели, обеспечимвающие равномерное распределение компонентов бурового раствора и предотвращающие его расслоение.

Гидравлический перемешиватель действует подобно гидромонитору. Раствор посредством бурового или центробежного насоса подается в приемный патрубок 1 (рис. 5) гидравлического перемешивателя. Оттуда раствор поступает в ствол 2, вращающейся на шарикоподшипниках замкового типа. Между приемным патрубком и стволом устанавлены уплотнения, предотвращающие утечку и попадание раствора а подшипники. На конце ствола при помощи накидной гайки 3 устанавливается конически сходящая насадка 4 для повышения скорости, дальности действия и силы удара раствора, выбрасываемого из ствола.

Читайте также:  Установка магнитолы sportage 2016

Рис. 5 — Гидравлический перемешиватель

На рисунке 3 показана конструкция самовращающегося перемешивателя ПГС. Реактивная пара сил, возникающая при высокоскоросном истечении раствора из насадок 4, расположенных на противоположно направленных колонах 6, приводит во вращение крестовину 5. Благодаря этому перемешивание и размывание сгустков происходят по всему объему бурового раствора.

Механический перемешиватель (рис. 6), состоящий из мотор-редуктора 1, вала 4 и мешалки 5, устанавливается на раме 2, которая крепится болтами к верхней площадке емкости для бурового ратсвора. Вал составной конструкции вращается на конических подшипниках 3, установленных в стакане 7 и защищенных от попадания раствора кожухом 6. Мешака распологается на небольшом расстоянии от дна емкости и при вращении создает потоки, перемешивающий буровой ратсвор и припятствующий осаждению утяжелителей.

Рис. 6 — Механический перемешиватель

Диспергатор ДГ-2 (рис. 7) предназначен для диспергирования твердой и эмульгирования жидких фаз в буровых растворов и других жидкостей специального назначения при их приготовлении. Применяются при строительстве и капитальном ремонте скважин в нефтяной и газовой промышленности, а также в других отраслях при работе с насосами высокого давления. Обеспечивают сокращение расхода материалов и ускорение приготовления и утяжеления буровых растворов

Рис. 7 — Гидравлический диспергатор типа “струя в струю” ДГ-2:

1 — корпус; 2,5 — патрубки; 3 — коллектор; 4 — выходной патрубок; 6 — сопло; 7 — насадка.

Диспергатор ДШ-100 (рис. 8) предназначен для диспергирования твердой и эмульгирования жидких фаз в буровых растворов и других технологических жидкостей при их приготовлении. Применяются при строительстве и капитальном ремонте скважин в нефтяной и газовой промышленности, а также в других отраслях при работе с насосами низкого давления.

Рис. 8 — Диспергатор циклонный шаровый ДШ-100:

1 — крышка; 2 — внутренняя камера; 3 — патрубок; 4 — клапан; 5 — запорное устройство; 6 — наружняя камера; 7 — щелевидное сопло; 8 — мелющие тела; 9 — фильтр.

Приимущества этих диспергаторов в следующем: низкая энергоемкость процесса диспергирования, безопасность работ, сокращение расходов материалов, простота обслуживания и эксплуатации.

Механические двухвальные мешалки применяют для приготовления и утяжеления буровых растворов из комовых материалов, а также для приготовления жидких химических реагентов.

Буровые растворы в двухвальных мешалках можно приготовлять из любых комовых материалов вплоть до смержихся кусков глины или утяжелителя. Высокое качество приготовления растворов сочетается с низкой производительностью. При загрузке глиномешалки комовой глины выход суспензии составляет , а при загрузке глинопорошка — .

На буровых двухвальные мешалки монтируют на высоких деревянных или стальных основаниях. Поэтому приготовленная суспензия сливается в желоб самотеком. Твердые материалы в мешалки в большинстве случаев подается на вогонетками, которые передвигаются по наклонному рельсовому пути с помощью канатов и системы блоков, связанных с валами мешалки. Вагонетки загружают у основания рельсового пути вручную; выгрузку их в приемную воронку мешалки осуществляется механически.

На многих буровых предприятиях двухвальные мешалки используют для приготовления жидких химических реагентов из бурового угля и щелочи или других твердых компонентов.

При переходе на сухие порошки необходимость в применении двухвальных мешалкок отпадает.

Разновидностью механических мешалок являются фрезерно-струйные мельницы (ФСМ), разработанные Воронежским инженерно-строительным институтом для приготовления и утяжеления буровых ратворов из комовых материалов.

Фрезерно-струйная мельница ФСМ-3 состоит из следующих основных узлов: ротора, приемного бункера, предохранительной приемной плиты, диспергирующей рифленой плиты, ловушки и лопатка для отвода готовой суспензии. Она является машиной непрерывного действия сравнительно высокой производительности.

Суспензия, полученая во фрезерно-струйной мельнице, имеет нераспустившиеся твердые частицы и требуют дополнительного перемешивания или многократной циркуляции по схеме мельница-резервуар-мельница. Это является существенным недостатком.

буровой раствор скважина оборудование колонна

Читайте также:  Установка потолочный плинтус под панели установка

источник

Устройство и принцип работы буровых насосов

Буровые насосы — циркуляционное оборудование монтируемое на буровые установки, посредством которого обеспечивается подача и откачка бурового раствора из разрабатываемой скважины. Без использования таких насосов бурение будет невыполнимым из-за массивного загрязнения скважины и постоянных обвалов ее стенок.

В данной статье рассмотрен принцип работы, устройство и технические характеристики буровых насосов. Мы изучим рынок на предмет наиболее распространенных моделей данного оборудования и представим рекомендации по его выбору.

1 Конструктивное устройство и принцип работы

Буровой насос обеспечивает подачу и циркуляцию раствора в скважине, который в свою очередь поднимает шлам (разбуриваемую породу) на ее поверхность, тем самым очищая дно забоя. В зависимости от конструктивного исполнения все агрегаты делятся на 2-ух и 3-ех поршневые. В современной буровой промышленности повсеместно эксплуатируются насосы на 3 поршня, так как они имеют значительное преимущество в производительности и равномерности напора подачи.

Типовая конструкция бурового насоса состоит из двух зафиксированных на общей раме частей — механической и гидравлической. Механическая часть состоит из таких узлов как распределительный блок, редуктор, кривошипный механизм, приводной шкив, мотор и трансмиссионный вал. Гидравлическая оснастка представлена блоком из 2-ух либо 3-ех клапанов, цилиндропоршневой группы, компенсатора давления, предохранительного клапана и блока охлаждения.

Процесс работ оборудования состоит из трех этапов:

  1. От мотора к валу через трансмиссию поступает вращательное движение.
  2. В механической части бурового насоса кривошипное устройство и система шатунов преобразуют вращательный момент в возвратно-поступательное движение.
  3. Перемещающийся внутри цилиндра поршень создает зону пониженного давления, в которую засасывается буровой раствора, после чего повышается давление внутри подающего трубопровода, клапан подачи открывается и раствор выталкивается из цилиндра.

Схема типовой компоновки бурового насоса

Производительность современных агрегатов поршневого типа варьируется в диапазоне 50-1500 л/мин. При этом они обеспечивают равномерную подачу раствора, не зависимо от рабочего напора. Среди преимуществ поршневого оборудования — возможность работы с жидкостями повышенной вязкости, содержащими крупные механические примеси.

Помимо поршневых агрегатов, в которых вытеснитель имеет дисковидную форму, также существуют плунжерные насосы, устройство которых предусматривает наличие внешнего сальника. Такое оборудование классифицируется как насос простого действия — в течение одного вращательного оборота вала всасывание и подача рабочей среды происходит 1 раз, тогда как в поршневой технике — два раза. Ввиду меньшей производительности плунжерные агрегаты распространены крайне слабо.
к меню ↑

1.1 Какая технология подключения и запуска бурового насоса? (видео)

1.2 Эксплуатационные требования к оборудованию

Буровые насосы применяются в сфере нефтегазодобывающей промышленности и строительстве (бурение скважин под сваи, укрепление рельефа), что предполагает их использование в достаточно жестких условиях эксплуатации. Основным нормативным стандартом, в котором приведены требования к данному оборудованию, является ГОСТ №6031-81, согласно которому насос должен соответствовать следующим критериям:

  • быть надежным и долговечным, безопасным в работе на предельных нагрузках;
  • иметь возможность установки с левым и правым расположением двигателя;
  • конструкция должна быть сборной, что облегчает транспортировку крупногабаритного оборудования на большие расстояния;
  • давление подачи жидкости должно регулироваться в широком диапазоне, но при этом крайне важным является сохранение одинакового напора жидкости при любом объеме подачи, так как пульсации значительно усложняют бурение, являясь причиной обвала стенок скважины;
  • обязательно наличие на всасывающем и подающем патрубке механических фильтром, удаляющих из раствора особо крупные механические примеси;
  • все узлы агрегата, взаимодействующие с подающимся с раствором, должны быть износоустойчивыми, также необходима возможность оперативной замены вышедших из строя деталей.

Отметим, что наиболее подверженной износу частью конструкции является клапан бурового насоса, основная задача которого — ограничение пространства рабочего цилиндра от зоны всасывания жидкости либо ее подачи, что обеспечивает одностороннее движение перекачиваемого потока. Это один из ключевых узлов конструкции, износ которого сказывается на общей работоспособности оборудования.

Читайте также:  Установка лебедки в бампер ниссан патрол

2 Обзор распространенных моделей

Основными производителями оборудования данного класса в России являются компании «УралМаш» и «НефТехМаш» . Среди распространенных моделей насосных установок выделим:

Рассмотрим каждый из представленных агрегатов подробнее.
к меню ↑

2.1 Буровой агрегат НБ 50

НБ-50 является двухцилиндровым оборудованием горизонтального типа. Агрегат ориентирован на эксплуатацию в разведочном и структурно-поисковом бурении нефтегазовых скважин. Также данная модель широко используется для работы с неагрессивными жидкостями в сфере пищевой и химической промышленности.

Характерной особенностью НБ-50 является наличие встроенного компенсатора давления, обеспечивающего отсутствие проблем с перепадами напора. Это надежное, выносливое и простое в обслуживании оборудование, обладающее неплохими техническими характеристиками:

  • мощность — 50 кВт;
  • ход поршня — 160 мм;
  • количество ходов в минуту — 105 шт;
  • высота всасывания — 3 м;
  • диаметры патрубков: подачи — 50 мм, всасывания — 113 мм.

Стоимость данной модели на вторичном рынке начинается с 250 тыс. рублей.
к меню ↑

2.2 Буровой агрегат F 1300

F1300 — крупногабаритный трехцилиндровый агрегат с увеличенной длиной хода, отличающийся повышенной мощностью всасывания и подачи. Насос был разработан американской компанией LTV более 20 лет назад, по патентам которой ведется его производство в России.

Среди конструктивных особенностей данной модели выделим использование шевронной зубчатой передачи, оснастку литым коленчатым валом из легированной стали, а также наличие встроенного подъемного устройства для удобной замены вкладышей рамы. Благодаря эффективной системе смазки F1300 может эксплуатироваться в условиях непрерывной работы, при этом устройство агрегата предполагает комбинирование двух систем смазки — принудительной и смазки разбрызгиванием.

Рассмотрим технические характеристики данной модели:

  • мощность — 970 кВт;
  • ход поршня — 304.5 мм;
  • количество ходов в минуту — 120 шт;
  • высота всасывания — 9 м;
  • диаметры патрубков: подачи — 102 мм, всасывания — 203 мм.

Также отметим буровой насос F1600 — модернизированную версию модели F1300. В нем мощность привода увеличена до 1194 кВт, патрубок всасывания расширен до 304.8 м, патрубок подачи — до 127 мм, что в целом обеспечивает на 20-30% большую производительность установки.
к меню ↑

2.3 Буровой агрегат УНБТ-950

Как и агрегаты серии F, насос УНБТ-950 предназначен для эксплуатации на глубоких нефтегазодобывающих скважинах. Это трехпоршневое устройство одностороннего действия с принудительной системой смазки — масло подается непосредственно в картер, за его перекачку отвечает вспомогательный шестеренный насос.

УНБТ-950 разработан советскими инженерами в 1981 году, на его основе за 30 лет эксплуатации было произведено множество модификаций — НБТ-1000, НБТ-750, НБТ 600 и НБТ 475. Данная модель обладает неплохими и по меркам современных аналогов характеристиками:

  • мощность — 1000 кВт;
  • ход поршня — 290 мм;
  • количество ходов в минуту — 120 шт;
  • высота всасывания — 7 м;
  • диаметры патрубков: подачи — 95 мм, всасывания — 200 мм.

На вторичном рынке УНБТ-950 в хорошем состоянии можно купить за 3-3.4 млн рублей.

2.4 Какие особенности выбора и расчет бурового насоса?

Существует три основных группы критериев, которые необходимо учитывать при выборе насосного оборудования для бурения:

  1. Конструктивные и технологические требования к агрегату;
  2. Характеристики перекачиваемого раствора (вязкость, густота, содержание твердых частиц);
  3. Требуемые расчетные параметры.

К перечню расчетных параметров относятся такие характеристики как производительность агрегата (объем подачи — Q), напор (Н) и потребляемая мощность привода.

Расход для любых насосов поршневого типа можно высчитать по формуле Q = S*D*k*kv, где:

  • S — площадь поперечного сечения поршня;
  • D — длина хода поршня;
  • k — скорость вращения вала (об/мин);
  • kv — коэфф. полезного действия.

Напор агрегата определяется по формуле: H = (d1-d2)/(f*g)+V+p, в которой:

  • d1 — давление жидкости в заборной емкости, d2 — в приемной;
  • f — плотность жидкости;
  • g — ускорение свободного падения при заданной плотности;
  • V — высота всасывания раствора;
  • p — потери напора.

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector