Устройство для дегазации бурового раствора


 


Владельцы патента RU 2421593:

Общество с ограниченной ответственностью "ГЕОТЕК-ГРУПП" (RU)

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам газового каротажа в процессе бурения нефтяных и газовых скважин, в частности, для отбора на анализ исследуемой газовой смеси при проведении газового каротажа. Обеспечивает уменьшение веса, габаритов при снижении стоимости и расширении возможности его использования в различных условиях, включая емкости буровых установок малых объемов. Устройство для дегазации бурового раствора имеет дегазационную камеру, ее крышку, поплавок, аэратор. Дегазационная камера выполнена в виде вертикально вытянутой структуры и состоит из двух коаксиальных вертикально ориентированных труб разного диаметра: верхней большего диаметра и нижней меньшего диаметра. На нижнем краю нижней трубы имеется неоднородность в виде меандра, выполненного по окружности в сечении торцевой части нижней трубы. Аэратор размещен внутри нижней трубы с нижнего края и имеет диаметр меньше диаметра нижней трубы. Крышка дегазационной камеры имеет четыре порта для сброса избыточного давления, отбора на анализ исследуемого продукта, соединения с входом компрессора и подсоединения к каналу на аэратор. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к газонефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам газового каротажа в процессе бурения нефтяных и газовых скважин, в частности, для отбора на анализ исследуемой газовой смеси при проведении газового каротажа.

Известны устройства для дегазации бурового раствора с применением дегазаторов конструкций разных типов [авторские свидетельства SU на изобретения №124384, №269875, №328247, №512446, №535414, №1479035, №1542567 и патенты RU на изобретения №2156152, №2271434, №2276249]. Поплавковый, шнековый и вибрационный дегазаторы устанавливаются в желобах, по которым течет буровой раствор, изливающийся из скважины. Расстояние между дегазатором и устьем скважины должно быть минимальным и определяется технологическими условиями работы. Задача заключается в том, чтобы дегазатор улавливал большую часть газов бурового раствора.

Однако значительная часть указанных дегазаторов дает возможность улавливать лишь часть газов, находящихся в свободном и растворенном состояниях в буровом растворе. Значительная часть свободного газа теряется в самом устье скважины в момент выхода раствора, а также на пути движения от устья скважины до дегазатора.

Дисковый дегазатор предназначен для улавливания свободного газа при выходе раствора на поверхность. Серьезные помехи в работе этого дегазатора вызывают вязкие растворы.

Наибольший интерес представляют дегазаторы поплавкового типа.

Известно устройство для дегазации бурового раствора поплавкового типа, предназначенное для непрерывного отбора свободного газа из части потока бурового раствора на выходе скважины [http://www.geosferatver.ru/gaz/dp-1/dp-1.php]. Дегазатор изготовлен из тонколистовой нержавеющей стали и содержит корпус, установленный на двух цилиндрических поплавках с возможностью регулировки глубины погружения в буровой раствор. На корпусе смонтированы теплообменник радиаторного типа для конденсации паров бурового раствора внутри корпуса дегазатора и приспособления для его крепления к стенкам емкости. Геометрические характеристики дегазатора обеспечивают его плавучесть в буровых растворах разной плотности. В корпусе дегазатора имеется отверстие для сообщения газосборной камеры с атмосферой, необходимое для выравнивания давления вне и внутри камеры. Для улучшения условий выделения газа из раствора дегазатор снабжен пластинчатыми рассекателями в виде гребенки, установленной внутри корпуса перпендикулярно движению потока. Принцип действия основан на выделении пузырьков газа из поверхностных слоев бурового раствора, проходящего через пластинчатые рассекатели дегазатора, и отводе образующейся газовоздушной смеси за счет разрежения, создаваемого насосом системы транспортировки газовоздушной смеси, установленным в станции геолого-технологических исследований скважин. Объем дегазационной камеры 3 дм3. Площадь поверхности дегазации 0,1 м2. Регулируемая глубина погружения 35 мм. Длина дегазатора 740 мм, ширина - 390 мм, высота - 230 мм. Масса дегазатора - 6,2 кг.

Известен также поплавковый дегазатор [Померанц Л.И. Газовый каротаж. М.: Недра, 1982. С.57], состоящий из корпуса рабочей камеры, выполненного из нержавеющей стали и смонтированного на пенопластовых поплавках, на которых он плавает в потоке промывочной жидкости (ПЖ). Поплавковый дегазатор устанавливается у устья скважины и фиксируется в емкости с помощью растяжек. Монтаж дегазатора на поплавках обеспечивает постоянство положения рабочей камеры поплавкового дегазатора относительно уровня ПЖ в емкости, т.е. постоянство отношения дегазируемого объема ПЖ к объему газовой фазы в рабочей камере дегазатора. Нижняя часть корпуса поплавкового дегазатора открыта спереди. Внутри корпуса перпендикулярно к направлению потока ПЖ смонтированы перегородки с прорезями, благодаря чему происходит дробление потока ПЖ и некоторое увеличение контакта поверхности дегазируемой ПЖ с воздухом в рабочей камере дегазатора. В передней части корпуса имеется козырек с отверстиями для доступа воздуха в рабочую камеру. Сверху на корпусе имеется ловушка-отстойник со штуцером для подачи газовой смеси из дегазатора в газовоздушную линию.

Недостатком вышеописанных аналогов являются не всегда приемлемые увеличенные размеры, что не позволяет осуществлять процесс дегазации в емкостях малых объемов, и низкий коэффициент дегазации 1-2%.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является поплавковый дегазатор с интегрирующим контуром [Померанц Л.И. Газовый каротаж. М.: Недра, 1982. С.61-62, и авторское свидетельство SU на изобретение №566223 на эту же модель]. Дегазатор представляет собой дегазационную камеру из нержавеющей стали, подвешенную на стальных поплавках понтонного типа с помощью приспособлений, позволяющих регулировать положение дегазационной камеры по отношению к уровню потока ПЖ в емкости. В нижней части камеры смонтирован блок аэратора, подключенный к переносному блоку компрессора. Блок аэратора представляет собой герметичную камеру с крышкой в виде мембраны из нефтестойкой резины или несколько параллельно подключенных к компрессору трубок из нефтестойкой резины. В мембране и трубках аэратора имеются выполненные с шагом 2 мм 2000 отверстий. В верхней части дегазационной камеры имеется конус с отражателем брызг ПЖ и штуцером для включения аэратора в интегрирующий контур. На конусе смонтирован штуцер для подключения дегазационной камеры к гидравлическому затвору, обеспечивающему поддержание в камере небольшого избыточного давления. Принцип действия данного поплавкового дегазатора заключается в том, что газовая смесь, извлекаемая из ПЖ в камере дегазатора, непрерывно циркулирует по интегрирующему контуру, многократно в виде ≈2000 пузырьков барботирует через ПЖ в камере дегазатора и непрерывно обогащается газом, извлекаемым из ПЖ этими пузырьками. По мере возрастания давления в камере дегазатора излишки газовой смеси через гидравлический затвор удаляются из камеры, и восстанавливается заданное избыточное давление.

Однако так же, как и в вышеназванных аналогах, данный дегазатор отличается повышенными размерами, что не всегда позволяет работать ему с современным оборудованием буровых установок, поскольку размеры данных дегазаторов несовместимы с размерами узлов, в первую очередь, с карманами вибросит буровых установок.

Задачей заявляемого изобретения является уменьшение веса, габаритов устройства для дегазации бурового раствора при снижении стоимости и расширении возможности его использования в разных условиях, включая и емкости буровых установок малых объемов.

Сущность заявляемого решения заключается в том, что в устройстве для дегазации бурового раствора, характеризующемся наличием поплавка, делящего устройство на верхнюю - над поплавком - часть и нижнюю - под поплавком - погружную часть дегазационной камеры, выполненной в виде вертикально вытянутой структуры, состоящей из двух коаксиальных вертикально ориентированных труб разного диаметра: верхней большего диаметра, расположенной над поплавком, и нижней меньшего диаметра, расположенной в погружной части, нижняя труба выполнена с возможностью захода верхним краем внутрь верхней трубы на часть объема, занимаемого нижней частью верхней трубы; на нижнем краю погружной части нижней трубы имеется неоднородность в виде меандра, выполненного по окружности в сечении торцевой части нижней трубы; внутри нижней трубы с нижнего края размещен аэратор с диаметром меньше диаметра нижней трубы, между которым и боковой стенкой нижней трубы имеется кольцевой зазор; дегазационная камера имеет крышку, в которой выполнены, по крайней мере, четыре порта для: сброса избыточного давления, отбора на анализ исследуемого продукта, соединения с входом компрессора и подсоединения к каналу на аэратор.

Заявляется также устройство для дегазации бурового раствора с вышеописанными признаками, в котором аэратор имеет шарообразную форму и выполнен из керамической крошки.

Кроме того, заявляется устройство для дегазации бурового раствора с вышеописанными признаками, в котором поплавок выполнен из пенопласта, обернутого стеклотканью, поверх которой нанесена защитная пропитка.

Технический результат заявляемого решения достигается заменой геометрии узлов, материалов устройства для дегазации бурового раствора, из которых изготовлены узлы (одни с обновленной, другие с принципиально иной геометрией) комплектующих его деталей в сравнении с наиболее близким аналогом. Заявляемое решение заключается в конструировании дегазатора в виде двух круглых вытянутых вертикально тел типа труб, помещенных одной коаксиально другой, друг в друге и с определенным выходом одной трубы за пределы другой в их торцевых частях в средней части дегазатора, где установлен поплавок, а также в наличии аэратора определенной структуры и формы в виде шарообразного пористого керамического тела, а также оформления снизу завершающей части нижней трубы в виде меандра по контуру нижнего круглого сечения.

Заявляемое изобретение поясняется с помощью чертежа, на котором изображен общий вид дегазатора. На чертеже позициями 1-14 обозначены:

1 - дегазационная камера;

2 - крышка;

3 - поплавок;

4 - верхняя труба;

5 - нижняя труба;

6 - меандр;

7 - аэратор;

8 - порт для подсоединения к каналу на аэратор;

9 - канал на аэратор;

10 - порт для сброса избыточного давления;

11 - порт для отбора на анализ исследуемого продукта;

12 - порт для соединения с входом компрессора;

13 - держатели;

14 - шток крепления.

Устройство для дегазации бурового раствора имеет дегазационную камеру 1 с крышкой 2 и поплавок 3, делящий устройство на верхнюю - над поплавком 3 - часть и нижнюю - под поплавком 3 - погружную часть. Последний выполнен из формодержащего материала - пенопласта, обернутого стеклотканью, поверх которой нанесена пропитка, предотвращающая агрессивное воздействие ПЖ на материал поплавка 3. Дегазационная камера 1 выполнена в виде вертикальной вытянутой структуры, состоящей из двух коаксиальных вертикально ориентированных труб 4, 5 разного диаметра, верхняя 4 большего диаметра, расположенная над поплавком, нижняя 5 меньшего диаметра, расположенная в погружной части. Нижняя труба 5 дегазационной камеры 1 выполнена с возможностью захода верхним краем внутрь верхней трубы 4 на часть объема, занимаемого нижней частью верхней трубы 4. На нижнем краю погружной части нижней трубы 5 имеется неоднородность в виде меандра 6, выполненного по окружности в сечении торцевой части нижней трубы 5. Внутри нижней трубы 5 с нижнего края размещен аэратор 7 шарообразной формы, выполненный из керамической крошки с диаметром меньше диаметра нижней трубы 5 дегазационной камеры 1. Между аэратором 7 и боковой стенкой нижней трубы 5 имеется кольцевой зазор. В крышке 2 дегазационной камеры 1 выполнены, по крайней мере, четыре порта - 8, 10, 11, 12 соответственно для подсоединения 8 к каналу 9 на аэратор 7, сброса 10 избыточного давления, отбора 11 на анализ исследуемого продукта, соединения 12 с входом компрессора.

Внутри объема дегазационной камеры установлены держатели 13, обеспечивающие центрирование труб 4, 5 и не позволяющие нарушать симметрию в ориентации элементов внутри дегазационной камеры 1. Шток крепления 14 также служит для осуществления крепления элементов, в частности крышки 2 дегазационной камеры 1, и выведен вверх за ее пределы.

Устройство для дегазации бурового раствора работает следующим образом.

При включении компрессора (на чертеже компрессор не показан, поскольку он не входит в число узлов, составляющих заявляемое устройство) начинается отсос (откачка) газовой смеси из дегазационной камеры 1 с ПЖ. В то же время происходит нагнетание газовой смеси или просто воздуха в зависимости от количества газа в ПЖ, в названную дегазационную камеру 1 через столб ПЖ, например шарообразный аэратор 7 из керамической крошки. Подобное движение газовой смеси из дегазационной камеры 1 в компрессор и из компрессора в дегазационную камеру 1 отмеченным выше путем характерно не только для заявляемого, но и для других, ранее существовавших, устройств для дегазации бурового раствора (см. Померанц Л.И. Газовый каротаж. М.: Недра, 1982. С.62). Названные конструктивные элементы, образующие цепь: компрессор - порт 8 - аэратор 7 - столб ПЖ - порт 10 - компрессор образуют интегрирующий контур, по которому непрерывно циркулирует газовая смесь, которая обогащается с каждым циклом или обедняется в зависимости от насыщенности ПЖ в данный момент времени. Несмотря на то что столб ПЖ не является конструктивным элементом, он является важным соединительным звеном в данной замкнутой системе - интегрирующем контуре, обеспечивающем главную работу и функцию устройства. Барботирование ПЖ происходит в нижней трубе 5 дегазационной камеры 1 по всему столбу жидкости, находящемуся в объеме нижней трубы 5.

Отличием заявляемого решения на данном этапе работы устройства является наличие специально оформленных портов - входного и выходного, установленных непосредственно в крышке 5 дегазационной камеры 1. Поплавковые дегазаторы с подобными крышками не обнаружены в процессе поиска при подготовке заявки.

ПЖ, двигаясь по объему, в котором расположено устройство, попадает в зону кавитации аэратора 7 на меандр 6, осуществляя первичное образование пузырьков на ее острых кромках. Компрессор создает давление в аэраторе 7 и, тем самым, заставляет ПЖ подниматься с нижнего края погружной части устройства в верхнюю, где происходит основная дегазация ПЖ, сопровождаемая переливом ее через верхний край погружной части - нижней трубы 5.

Пузырьки газа, содержащиеся в ПЖ, соединяются с большими пузырьками, двигаясь по погружной части вверх, где при переливе ПЖ через край происходит их схлопывание с высвобождением газа в верхнюю часть - в верхнюю трубу 4 дегазационной камеры 1. Дегазационная камера 1 через один из портов 12 крышки 2 соединяется с входом компрессора, что обеспечивает непрерывность процесса дегазации. Избыточное давление, не нарушая работы устройства, сбрасывается в атмосферу через порт для сброса избыточного давления 10. Из дегазационной камеры 1 через порт 11 осуществляется отбор газовой смеси на анализ. Входной порт интегрирующего контура 8 служит для подсоединения к каналу 9 на аэратор 7.

Примеры.

Заявляемое изобретение реализовано в экспериментальных образцах, изготовленных на одном из предприятий г. Саратова. Они представляют собой совокупности соответствующих пар труб - нижних и верхних с соответствующими друг другу размерами, например: длина верхней трубы - 160 мм, диаметр верхней трубы - 110 мм, длина нижней трубы 90 мм, диаметр нижней трубы - 135 мм. Материал труб - полипропилен. Толщина поплавка - 50 мм, ширина поплавка - 160-165 мм, длина поплавка - 290 мм и, при необходимости, более. Шаг меандра - 20÷30 мм. Изделия готовятся к практической апробации. Найденные конструктивные усовершенствования практически обоснованы, в образцы внесены описанные выше изменения, которые оправдали их конструктивную целесообразность.

1. Устройство для дегазации бурового раствора, характеризующееся тем, что оно имеет поплавок, делящий устройство на верхнюю - над поплавком часть и нижнюю под поплавком - погружную часть, дегазационную камеру, выполненную в виде вертикально вытянутой структуры, состоящей из двух коаксиальных вертикально ориентированных труб разного диаметра: верхней большего диаметра, расположенной над поплавком, и нижней - меньшего диаметра, расположенной в погружной части, нижняя труба выполнена с возможностью захода верхним краем внутрь верхней трубы на часть объема, занимаемого нижней частью верхней трубы; на нижнем краю погружной части нижней трубы имеется неоднородность в виде меандра, выполненного по окружности в сечении торцевой части нижней трубы; внутри нижней трубы с нижнего края размещен аэратор с диаметром меньше диаметра нижней трубы, между которым и боковой стенкой нижней трубы имеется кольцевой зазор; дегазационная камера имеет крышку, в которой выполнены, по крайней мере, четыре порта для: сброса избыточного давления, отбора на анализ исследуемого продукта, соединения с входом компрессора и подсоединения к каналу на аэратор.

2. Устройство для дегазации бурового раствора по п.1, характеризующееся тем, что аэратор имеет шарообразную форму и выполнен из керамической крошки.

3. Устройство для дегазации бурового раствора по п.1, характеризующееся тем, что поплавок выполнен из пенопласта, обернутого стеклотканью, поверх которой нанесена защитная пропитка.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к охране окружающей природной среды при строительстве нефтяных скважин на суше, в частности к способам обезвреживания отходов бурения. .

Изобретение относится к буровой технике, а именно к лопастным механическим перемешивателям, используемым для приготовления буровых растворов. .

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть применено для управления системой приводов буровых вибросит с линейной или эллиптической траекторией колебаний рамы, состоящей из двух дебалансных возбудителей.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к передвижным нефтепромысловым смесительным установкам. .

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при бурении скважин для очистки промывочной жидкости. .

Изобретение относится к способу достижения разделения твердое-жидкость глинистого раствора на масляной основе, включающему стадии контактирования указанного глинистого раствора на масляной основе с эмульсией масло-в-воде, включающей полимер, полученный из по меньшей мере одного водорастворимого мономера, где указанный полимер не является растворенным перед контактом с указанным глинистым раствором на масляной основе, смешения эмульсии масло-в-воде и глинистого раствора на масляной основе и отделения твердой фазы от жидкой фазы глинистого раствора на масляной основе.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин. .

Изобретение относится к оборудованию для очистки бурового раствора от шлама и разделения на сухие компоненты. .

Изобретение относится к буровому оборудованию и предназначено для удаления шлама из бурового раствора и разделения бурового раствора на глину и песок. .
Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть применено при сооружении и эксплуатации земляных амбаров, сопутствующих буровым работам

Изобретение относится к бурению и капитальному ремонту нефтяных и газовых скважин с давлением продуктивного пласта ниже гидростатического

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам и устройствам для регулирования плотности промывочных растворов в процессе их приготовления при ремонте скважин

Группа изобретений относится к бурению и ремонту нефтяных и газовых скважин, в частности к приготовлению тампонажных, буровых растворов и регулированию их плотности. Способ включает подачу в гидросмеситель струйного типа, соединенный материалопроводом с загрузочной емкостью, сыпучего материала, смешение его с водой затворения, подаваемой под давлением. Подачу сыпучего материала осуществляют за счет разности давлений в загрузочной емкости и в приемной вакуумной камере гидросмесителя при стабильном регулируемом расходе этого материала путем поддержания его уровня в загрузочной емкости стабильным. Изменение расхода сыпучего материала осуществляют посредством регулирования глубины погружения конца материалопровода под уровень сыпучего материала в соответствии с техническим регламентом процесса приготовления раствора. Поддерживают псевдоожиженное состояние сыпучего материала в загрузочной емкости. Повышается качество буровых и тампонажных растворов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к нефте- и горнодобывающим отраслям промышленности и может быть использовано для обработки цементных, буровых, тампонажных растворов. Установка содержит последовательно соединенные повысительно-выпрямительные узлы с фильтром высших гармоник на входе, генератор импульсных напряжений, включающий конденсаторную батарею с параллельно включенным разрядником и рабочую камеру, содержащую два основных электрода, один из которых заземлен, а другой подключен к конденсаторной батарее, и один дополнительный электрод, присоединенный к выходу фильтра высших гармоник. Дополнительно ко входу повысительно-выпрямительного устройства подключены два фильтра, настроенные на частоту 5-й и 9-й гармоник соответственно, индуктивные элементы которых размещены на изоляционном корпусе рабочей камеры. Выход первого фильтра, настроенного на частоту 3-й гармоники, подключен к дополнительному электроду, установленному в заземленном электроде и изолированном от него. Сокращается время обработки растворов. 1 ил.

Изобретение может использоваться в химической, строительной, пищевой, а особенно в нефтяной и газовой промышленности при приготовлении буровых, промывочных и тампонажных растворов. Устройство включает всасывающий патрубок, патрубок подвода жидкости затворения, приемную камеру, кольцевую рабочую насадку, камеру смешения. Камера смешения выполнена в виде кольцевого канала, соосного с кольцевой рабочей насадкой. Внешний диаметр камеры смешения больше внешнего диаметра рабочей насадки в 2 раза, внутренний диаметр камеры смешения меньше внутреннего диаметра рабочей насадки в 1,5 раза. Отношение площадей живых сечений камеры смешения и рабочей насадки находится в пределах 5-10. Достигается интенсификация процесса смешения, повышается качество смеси. 3 ил.

Изобретение относится к буровому оборудованию и предназначено для удаления шлама, песка из бурового раствора. Устройство включает корпус с входным и выходными трубопроводами, фильтр с узлом активации в виде крыльчатки, связанный с приводом вращения. Трубопроводы ввода и вывода бурового раствора соединены с емкостью гравитационного осаждения шлама для последующей подачи раствора на центробежный фильтр посредством соответствующих трубопроводов и патрубка второй ступени очистки. На трубопроводе подачи исходного потока введен успокоитель. Повышается надежность, упрощается конструкция, повышается качество очистки. 1 ил.

Изобретение предназначено для очистки бурового раствора от наполнителя (кордного волокна, улюка) во всасывающей линии буровых насосов при бурении скважин с помощью забойных двигателей. Фильтр для очистки бурового раствора включает корпус с патрубками ввода бурового раствора и вывода очищенного раствора, фильтрующий элемент для очистки раствора. Патрубки ввода и вывода установлены соосно и выполнены максимально возможного диаметра. Корпус снабжен герметичной крышкой для установки фильтрующего элемента, который выполнен в виде кассеты с параллельными стержнями, при помощи которых зигзагообразно установлена фильтрующая сетка. С противоположной стороны крышки в корпусе выполнена герметичная камера с патрубками ввода и вывода теплоносителя. Технический результат: надежность конструкции, минимальное гидравлическое сопротивление, круглогодичная эксплуатация. 2 ил.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к устройствам распределения и подачи продуктов бурения на вибрационный сепаратор. Устройство содержит кожух, включающий в себя впуск, выполненный с возможностью приема продуктов бурения, первый выпуск, выполненный с возможностью направления первой части продуктов бурения на первую поверхность сепарирования, и второй выпуск, выполненный с возможностью направления второй части продуктов бурения на вторую поверхность сепарирования. Устройство дополнительно включает в себя сетчатый фильтр, установленный в кожухе и выполненный с возможностью сепарирования твердой фазы из второй части продуктов бурения, направляемой через второй выпуск на вторую поверхность сепарирования. Увеличивается производительность вибросит. 3 н.и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх