Циркуляционная система и блок очистки

 

Изобретение относится к горной промышленности , а именно к нефтегазодобывающей , в частности к средствам промывки скважин в процессе их бурения. Цель-обеспечение экологической чистоты в процессе эксплуатации. Циркуляционная система содержит блок очистки 1 с вакуумным насосом 3 и дополнительный вакуумный насос (ДВН) 11, блок запасного раствора 9 и буровой насос 6. ДВН 11 соединен с герметичным контейнером для шлама (ГК) 12. С другой стороны ГК 12 соединен с блоком очистки 1, который, в свою очередь, соединен через обратный затвор 2 с вакуумным насосом 3, а через обратный затвор 5 - с буровым насосом 6. Блок очистки 1 содержит герметичную емкость в виде двух камер, нижняя из которых выполнена с дополнительным (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 21/06

ГОСУДА P СТ В Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.10 99 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4772570! 03 (22) 27.11.89 (46) 23.04.92. Бюл. N. 15 (71) Специальное проектно-конструкторское бюро автоматизации глубокого разведочного бурения (72) М.М. Кузьменко, P.Þ. Равич-Щербо и

P.М. Беккер (53) 622,243,144.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N541017,,кл. Е 21 В 21/06, 1976, Авторское свидетельство СССР

N 1242599, кл. Е 21 В 21/06, 1986.

Головко В.Н, Оборудование для приготовления и очистки промывочных жидкостей. — M. Недра, 1978, с. 9, 23. (54) ЦИРКУЛЯ ЦИО Н НАЯ СИСТЕМА И БЛОК

ОЧИСТКИ

„„ Ы„„1728468 Al (57) Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, в частности к средствам промывки скважин в процессе их бурения. Цель — обеспечение экологической чистоты в процессе эксплуатации. Циркуляционная система содержит блок очистки 1 с вакуумным насосом

3 и до пол нител ьн ый вакуумный насос (ДВ Н)

11, блок запасного раствора 9 и буровой насос 6. ДВН 11 соединен с герметичным контейнером для шлама (ГК) 12. С другой стороны ГК 12 соединен с блоком очистки 1, который, в свою очередь, соединен через обратный затвор 2 с вакуумным насосом 3, а через обратный затвор 5 — с буровым насосом 6. Блок очистки 1 содержит герметичную емкость в виде двух камер, нижняя из которых выполнена с дополнительным

1728468 входным патрубком с управляемой задвижкой и имеет датчик уровня 24. Узел для очистки бурового раствора от газа установлен в верхней части нижней камеры.

Отводящие трубопроводы с обратными задвижками выведены в верхнюю камеру, которая имеет подводящий и отводящий патрубки. Фильтрующее сито установлено в верхней камере, выполнено конической формы основанием вверху и имеет перемешивающий узел с двумя мешалками. Раствор через дополнительный входной патрубок поступает в нижнюю камеру и заполняет ее до уровня, соответствующего режиму дегазации. Твердые частицы попадают в шламовый канал. Из нижней камеИзобретение относится к горной промышленности, именно к нефтегазодобывающей, в частности к средствам промывки скважин в процессе их бурения.

Известна циркуляционная система, включающая по меньшей мере два блока: блок очистки и подпорный блок с размещенным в них насосом и коллектор, желоб и напорный трубопровод, при этом всасывающие патрубки насосов связаны со всеми отсеками блоков, а их нагнетательные патрубки соединены с напорным трубопроводом и желобом.

Недостатком этой циркуляционной системы является негерметичность ее емкостей и отсутствие средств утилизации шлама, что не позволяет обеспечить экологическую чистоту в процессе ее эксплуатации, Известна циркуляционная система, включающая блок очистки, дополнительный блок очистки и буровой насос.

Недостатками этой системы являются высокая металлоемкость, низкая надежность, отсутствие средств утилизации шлама, отсутствие возможности обработки раствора порошкообразными.материалами.

Известна циркуляционная система, включающая устьевую воронку, блок очистки, промежуточный (запасной) блок, блок химических реагентов, приемный блок и буровой насос.

Недостатками этой системы являются негерметичность ее емкостей и отсутствие средств утилизации шлама, что не позволяет обеспечить экологическую чистоту в процессе ее эксплуатации.

Целью изобретения является повышение экологической чистоты.

Указанная цель достигается тем, что циркуляционная система, содержащая блок

40 ры раствор с помощью распределителя поступает в емкость, которая находится под разрежением, а из другой емкости дегазированный раствор подается в верхнюю камеру и проходит через сито, Очищенный раствор через буровой насос 6 поступает в скважину. Твердые частицы откачиваются из верхней и нижней камер в ГК 12, при заполнении которого на его место устанавливается порожний ГК 12, который подключается с одной стороны к герметичной емкости, а с другой — к ДВН 11, Отработанный буровой раствор не выливается на землю, а благодаря герметичным емкостям перевозится в них на централизованные пункты для нейтрализации. 2 с.п.ф-лы, 4 ил. очистки с вакуумным насосом, буровой насос, блок запасного раствора, связанный с блоком очистки, снабжена дополнительным вакуумным насосом и герметичным контейнером для шлама, соединенным с одной стороны с блоком очистки, а с другой стороны с дополнительным вакуумным насосом, связанным с блоком запасного раствора, при этом последний соединен с буровым насосом, имеет обратные затворы, установленные с одной стороны между блоком очистки и вакуумным насосом, а с другой — между блоком очистки и буровым насосом. Выполнение всех емкостей системы герметичными, обвязка их по закрытой схеме с помощью управляемых клапанов придают системе экологическую чистоту.

Известно устройство для очистки бурового раствора, содержащее корпус с вертикальной сеткой, приемную емкость для шлама, герметичный отсек с патрубком, с соплами, Недостатками этого устройства являются специальное назначение, а именно, только для аэрированных растворов, невозможность обработки в нем раствора порошкообразными материалами, невозможность использования его в закрытой экологически чистой циркуляционной системе, Известно устройство для очистки буровых растворов, содержащее герметичную емкость, разгрузочный узел, фильтрующие элементы с вибраторами и уравнительный трубопровод, Недостатками этого устройства являются отсутствие возможности очистки бурового раствора от газа, отсутствие возможности удаления шлама из емкости между ее стенками и дополнительными фильтрующими элементами, низкая надежность, обусловленная тем, что рамы с филь1728468 сообщена с атмосферой через другое окно

42 корпуса 41, глухую выемку 40 ротора 38 распределителя 37. Раствор, поступающий в емкость 27, попадает на отбойник 31, диспергируется, и выделенный из раствора газ удаляется из емкости 27 вакуумным насосом 3. При повороте ротора 38 на пол-оборота емкость 27 сообщается с атмосферой, а емкость 28 — с вакуумным насосом 3. В результате дегазированный раствор из емкости 27 по отводящему трубопроводу 33 через обратный затвор 35 поступает в камеру 19 благодаря перепаду давления, так как камера 19 находится под постоянным разрежением, поскольку она соединена через обратный затвор 2, минуя распределитель

37, с вакуумным насосом 3. А в это время в емкость 28 поступает на дегазацию раствор из камеры 18.

При повороте ротора 38 на следующие пол-оборота емкость 27 снова соединяется с помощью распределителя 37 с вакуумным насосом; а емкость 28 — с атмосферой. В результате обратный затвор 35 закрывается, в емкость 27 начинает поступать раствор из камеры 18, а из емкости 28 дегазированный раствор через обратный затвор 36 поступает в камеру 19.

Таким образом, раствор из камеры 18 через устройство для дегазации поступает в камеру 19 и заполняет ее до уровня, соответствующего величине разрежения, создаваемого в этой камере 19. Разрежение поддерживается в камере 19 постоянным благодаря обратному затвору 2, который закрывается в момент сообщения одной из емкостей. 27 и 28 с атмосферой. Поднимаясь, раствор проходит через фильтрующее сито 44, очищаясь от твердых частиц выбуренной породы, которые отбрасываются окружным потоком раствора, создаваемым нижней мешалкой 48, к стенке камеры 19 и сползают на ее днище. Очищенный раствор по трубопроводу 51 через отводящий патрубок 52 и обратный затвор 5 поступает к буровому насосу 6, который нагнетает его в скважину. Твердые частицы выбуренной породы в виде шлама откачиваются из камер

18 и 19 через отводящие трубопроводы 23 и

54, управляемые задвижки 13 и 14 в герметичный контейнер 12 для шлама, который находится под разрежением. При заполнении контейнера 12 шламом датчик 16 веса выдает сигнал на закрытие задвижек 13 и

14. На место заполненного шламом контейнера 12 устанавливается порожний контей- нер 12, который подключается к емкости 17 и вакуумному насосу 11.

При выходе из строя вакуумного насоса

3 электроконтактный вакуумметр 4 выдает

55 сигнал на открытие задвижки 7, в результате чего буровой раствор без очистки напрямую поступает в буровой насос 6, о чем буровая бригада оповещается звуковой или световой сигнализацией.

При водогазопроявлении, когда уровень бурового раствора доходит в камере 18 до максимальной отметки, датчик 24 уровня выдает сигнал на открытие управляемых задвижек 7 и 8, в результате чего излишки бурового раствора поступают в блок 9 запасного раствора, находящийся под разрежением. При падении уровня бурового раствора в камере 18 ниже максимальной отметки датчик 24 уровня выдает сигнал на закрытие задвижек 7 и 8.

При необходимости экстренного утяжеления бурового раствора, циркулирующего через скважину, утяжелитель подают через подводящий пневмопатрубок 50 в цилиндроконический стакан 49, в котором с помощью мешалки 47 он перемешивается с буровым раствором.

Утяжеленный раствор за счет естественной циркуляции, обусловленной разностью плотности утяжеленного и неутяжеленного растворов, а также за счет наклонных лопастей мешалки 47 выходит из цилиндроконического стакана 49, который постоянно заполняется неутяжеленным раствором, подвергаясь утяжелению.

Предлагаемая циркуляционная система, а также блок очистки позволяют повысить экологическую чистоту.

Все блоки циркуляционной системы: блок очистки, запасная емкость, контейнеры для шлама, а также неперечисленные в этой циркуляционной системе блок жидких реагентов, блок приготовления бурового раствора выполнены герметичными, что исключает переливы на землю токсичного бурового раствора, а также его испарения.

Емкости блоков выполнены цилиндрической формы, что исключает застойные зоны и образование в них шламового осадка, который при очистке емкостей выбрасывают лопатами на землю, подвергая ее заражению содержащимися в шламе химическими реагентами.

Блок очистки герметично соединен с контейнером для шлама и, благодаря вакуумной системе, освобождается от шлама без каких-либо утечек. Отработанный буровой раствор не выливается на землю, а, благодаря герметичным емкостям, перевозится в них на централизованные пункты для нейтрализации. Кроме того, предлагаемая циркуля ционная система ввиду ее герметичности не требуетдорогостоящего и трудоемкого в изготовлении укрытия.

1728468 трующими сетками заклиниваются в направляющих твердыми частицами выбуренной породы.в процессе вибрации, а эластичные уплотнители под действием гидростатического столба утяжеленного раствора, и находящегося к тому же под избыточным давлением, выходят иэ строя, отсутствие возможности использования устройства в закрытой циркуляционной системе.

Известен блок очистки, содержащий емкость с выходным патрубком, разгрузочный узел, задвижку с приводом, узел для очистки бурового раствора от газа и фильтрующее сито, насос, гидроциклон.

Недостатками этого блока очистки являются негерметичность, отсутствие средств утилизации шлама, низкий уровень экологической чистоты, громоздкость и высокая металлоемкость, Целью изобретения является повышение экологической чистоты.

Указанная цель достигается тем, что в блоке очистки, содержащем емкость с выходным патрубком, разгрузочный узел, задвижку с приводом, узел для очистки бурового раствора от газа и фильтрующее сито, емкость выполнена герметичной из двух камер, нижняя из которых выполнена с дополнительным выходным патрубком и управляемой задвижкой и имеет датчик уровня, а узел для очистки бурового раствора от газа установлен в верхней части нижней камеры, его отводящие трубопроводы с обратными задвижками выведены

s верхнюю камеру, при этом фильтрующее сито установлено в последней и выполнено конусной. формы основанием вверху с перемешивающим узлом с двумя мешалками, установленными с внутренней и наружной сторон фильтрующего сита, и с отводящим трубопроводом, а верхняя камера имеет подводящие и отводящие пневмопатрубки.

Установка в герметичной емкости устройств для очистки бурового раствора от твердых частиц выбуренной породы и от газа, приспособленность для закрытой циркуляционной системы позволяют повысить экологическую чистоту, На фиг,1 изображена схема циркуляционной системы; на фиг.2 — блок очистки; на фиг.3 — разрез А — А на фиг.2; на фиг.4— распределитель.

Циркуляционная система содержит блок 1 очистки, соединенный через обратный затвор 2 с вакуумным насосом 3, снабженным электроконтактным вакуумметром

4, через обратный затвор 5 с буровым насосом 6 и через управляемые задвижки 7 и 8 с блоком 9 запасного раствора с перемешивающим устройством 10, соединенным с дополнительным вакуумным насосом 11, с которым сообщается герметичный контейнер

12 для шлама, соединенный через управляемые задвижки 13 и 14 с блоком 1 очистки и установленный на раме 15 с датчиком 16 веса.

Блок 1 очистки содержит герметичную емкость 17, выполненную в виде двух камер

10 . 18 и 19. Камера 18 содержит входной патрубок 20, лабиринтный экран 21, шламовый канал 22 с отводящим трубопроводом 23, датчик 24 уровня, отводящий патрубок 25 и устройство 26 для дегазации, выполненное

55 в виде двух емкостей 27 и 28 с подводящими трубопроводами 29 и 30, отбойниками 31 и

32 и отводящими трубопроводами 33 и 34, снабженными обратными затворами 35 и

36. Емкости 27 и 28 соединены с распределителем 37, который соединен пневматически и кинематически с вакуумным насосом

3. Распределитель 37 выполнен в виде полого ротора 38 с окном 39 и глухой выемкой 40, установленного в корпусе 41, имеющем две пары диаметрально расположенных окон 42 и 43 и сообщающемся с вакуумным насосом

3, в то время как ротор 38 соединен с ним кинематически. Отводящие трубопроводы

33 и 34 выведены в камеру 19, которая содержит фильтрующее сито 44 конусной формы основанием вверху, через которое проходит вал 45 перемешивающего устройства 46 с двумя мешалками 47 и 48. Мешалка

47 установлена с внутренней стороны сита

44 в цилиндроконическом стакане 49, сообщающемся с подводящим пневмопатрубком 50. Мешалка 48 установлена с наружной стороны сита 44, которое сообщается трубопроводом 51 с отводящим патрубком 52.

Камера 19 имеет отводящий пневмопатрубок 53 и отводящий шлам трубопровод 54.

Циркуляционная система и блок очистки работают следующим образом.

Буровой раствор из скважины поступает через входной патрубок 20 в камеру 18 емкости 17 блока 1 очистки. Проходя лабиринтный экран 21, твердые частицы выбурен ной породы попадают в шламовый канал

22, а раствор с твердыми частицами, не выпавшими в шламовый канал 22, заполняет камеру 18 до уровня, соответствующего рабочему режиму устройства 26 для дегазации. Из камеры 18 раствор по подводящему трубопроводу, например 29 поступает в емкость 27, находящуюся под разрежением, так как она в этот момент соединена через окно 42 корпуса 41, окно 39 ротора 38 распределителя 37 и через его полость с вакуумным насосом 3. Другая емкость 28 устройства 26 для дегазации в это время

1728468

50

В2

2В

ВО

78

27

22 юг. 2

Все физико-химические процессы протекают в предлагаемой циркуляционной системе активно с минимальными энергозатратами, так как они протекают под вакуумом. Придание емкостям циркуляционной 5 системы цилиндрической формы позволяет не только .сократить расходы дорогостоящих химических реагентов за счет исключения застойных зон, но и уменьшить .металлоемкость как отдельных блоков, так и 10 всей циркуляционной системы.

Формула изобретения

1. Циркуляционная система, содержащая блок очистки с вакуумным насосом, бу- 15 ровой насос, блок запасного раствора, связанный с блоком очистки, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения экологической чистоты в процессе эксплуатации, она снабжена дополнительным ва- .20 куумным насосом и герметичным контейнером для шлама, соединенным с одной стороны с блоком очистки, а с другой стороны — с дополнительным вакуумным насосом, связанным с блоком запасного рас- 25 твора, при этом последний соединен с буровым насосом, имеет обратные затворы, установленные с одной стороны между блоком очистки и вакуумным насосом, а с другой — между блоком очистки и буровым насосом.

2. Блок очистки, содержащий емкость с выходным патрубкам, разгрузочный узел, задвижку с приводом, узел для очистки бурового раствора от газа и фильтрующее сито, отличающийся тем, что емкость выполнена герметичной из двух камер, нижняя из которых выполнена с дополнительным выходным патрубком с управляемой задвижкой и имеет датчик уровня, а узел для очистки бурового раствора от газа установлен в верхней части нижней камеры, отводящие трубопроводы с обратными задвижками выведены в верхнюю камеру, при этом фильтрующее сито. установлено в последней и выполнено конусной формы основанием вверху с перемешивающим узлом с двумя мешалками, установленными с внутренней и наружной сторон фильтрующего сита, и с отводящим трубопроводом, а верхняя камера имеет подводящие и отводящие пневмопатрубки.

1728468

Я-A

Составитель Л.Доценко

Техред М.Моргентал Корректор Л,Патай

Редактор И,Горная

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1389 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5