Механические принудительные методы очистки ПЖ с помощью вибросит

Механические методы очистки заключаются в отцеживании буровых растворов на сетках вибросит. Их устройства используют для грубой очистки промывочной жидкости. Размеры ячеек сит составляют 0,7×2,3; 1,0×2,3; 0,16×0,16; 0,2×0,2; 0,25×0,25; 1,0×0,5; 0,4×0,4; 0,9×0,9; 1,6×1,6; 2×2; и 4×4 мм. До конца 1990-х гг. на нефтегазодобывающих объектах РФ (бывшего СССР) наиболее часто применялись вибросита отечественного производства типа: СВ-2, СВ-2Б, ВС-1.

В настоящее время все большее применение находят вибросита и очистные системы импортного («Swaco» и др.) или совместного (российско-американское — «Ucom») производства. Они отличаются высокими качеством изготовления и глуби­ной очистки.

Основные элементы вибросита это: основание 1, поддон для сбора очищенного раствора 7, приемник с распределителем потока 2, 3 – вибратор, 4 – сетка, 5 – вибрирующая сетка, 6 – амортизаторы (рисунок 9.10). Вибрирующие рамы располагаются в горизонтальной или наклонной плоскости.

Рисунок 9.10 – Схема вибросита

Вибросита делятся по типу вибрации (траектории описываемой каждой точкой вибросита при движении) на:

- круговое, дизайн первых вибросит с минимальными развиваемыми гравитационными силами;
- эллиптическое, модификация первого типа, где центр вибрации поднят над рамой и противовесы на вибраторе используются для создания эллиптического движения, меняющегося по интенсивности и форме по длине вибрационной рамы;
- линейное, использующее два вибратора вращающихся в противоположном направлении, создающие силу, направленную вверх или

вниз в момент, когда противовесы находятся в вертикальном положении, и в горизонтальном положении. Каждый из перечисленных типов имеет свои преимущества и недостатки. Вибросита с круговым движением развивают низкие гравитационные силы и обладают наибольшей транспортирующей способностью, что способствует лучшему удалению глинистых пород на верхних интервалах, уменьшая их воздействие на поверхность сетки, в то же время они обладают низкой осушающей способностью. Данный тип вибросит иногда используется для предварительной очистки раствора от крупных глинистых пород, но большее распространение для этой цели приобрели транспортеры с вращающейся крупноячеистой сеткой. Вибросита с эллиптическим движением развивают повышенные гравитационные силы по сравнению с 1 типом и обладают меньшей транспортирующей способностью по сравнению с 1 и 3 типами. Они нашли применение при работе с утяжеленными растворами и в качестве осушающих сит для пульпы из под гидроциклонов. Нужно заметить, что чем медленнее шлам удаляется с вибросита, тем интенсивнее происходит износ сеток. Вибросита с линейным движением наиболее универсальные, они демонстрируют повышенные гравитационные силы, и относительно быструю транспортирующую способность, зависящую от угла наклона рамы и положения вибраторов.

Рекомендации по выбору размера сеток для вибросит включают следующие пункты:

- необходимо устанавливать сетки на одном вибросите одного размера, допускается ставить сетку крупнее на размер в конце вибросита (чтобы основная масса раствора проходила через более мелкие сетки) при условии, что конструкция предусматривает три и более сеток;

- сетки подбираются таким образом, чтобы раствор закрывал 2/4 – 3/4 последней сетки вибросита;

- иногда частицы выбуренной породы имеют тот же размер, что и ячейки сеток и закупоривают их, что приводит к уходу раствора через вибросита. В данном случае необходимо поставить сетки на размер меньше, чтобы предотвратить закупоривание.

Твердая фаза в буровых растворах может быть разделена на 2 категории по плотности: с плотностью от 2300 до 2800 кг/м³ и плотностью выше 4200 кг/м³. Выбуренная порода, бентонит, карбонат кальция и т.д. попадают в первую категорию. Утяжелители, такие как барит, гематит относятся ко второй категории и используются в основном для достижения плотностей растворов более 1200 кг/м³. Размеры выбуренной породы варьируются в огромных пределах от 1 мкм до нескольких сантиметров. В таблице 9.1 и на рисунке 9.11 представлена классификация частиц по размеру.

Таблица 9.1 - Классификация твердых частиц по размеру

Рисунок 9.11 - Классификация твердых частиц по размеру

Данная классификация не принимает в расчет физический состав твердых частиц, хотя используются термины «ил» и «песок». Сетки по стандарту Американского Нефтяного Института (АНИ) классифицируются в Меш – количестве ячеек на один дюйм (2,5 см). Сетка 200 меш используется для стандартного теста при определении содержания песка в растворе. 95 % частиц качественного барита проходят через сетку 325 меш (<44 мкм). Чем ближе размер частиц к коллоидному, тем больший эффект они оказывают на реологические свойства раствора.

Вибросито хорошо на столько, на сколько качественные сетки установлены на нем. На сегодняшний день на рынке предлагаются сетки от различных производителей, с различными характеристиками. Для примера, сетка 100 меш с «квадратной» ячейкой отделяет 100 % частиц крупнее, чем 140 мкм, в то время как многослойная сетка 100 меш с повышенной пропускной способностью отделяет 95 % частиц крупнее, чем 208 мкм. Эффективность такой сетки приблизительно равна сетке с квадратными ячейками размером 70 меш. В зависимости от производителя, диаметра проволоки и метода плетения одинаковым сеткам могут присваиваться различные размеры. По этому, нельзя пользоваться только этим параметром для сравнения сеток (рисунок 9.12).

Эффективность работы сеток оценивается следующими параметрами.

Рисунок 9.12 – Типоразмер сеток в мешах

Эффективность сепарации «точка разделения фракций по размеру» – для характеристики сеток используются следующие пределы D50 и отношение D84/D16. Данная комбинация показывает как четко отслеживаются данные пределы, где все частицы до определенного размера удалены и оставлены частицы меньшего размера. Так для «квадратной» сетки отношение D84/D16 будет равно 1 (рисунок 9.13). Для сеток с прямоугольным плетением значение будет выше, не желательно использовать сетки с отношением >1,5.

Рисунок 9.13 - Кривая потенциала сепарации

Открытая площадь (ОП) – площадь не занятая нитями и каркасом измеряемая в %. Так сетки одного размера с ОП 46% и 33% будут пропускать различные объемы раствора. При сравнении данного параметра нужно принимать во внимание, является ли сетка плоской или трехмерной (синусоидальной). В реальности, трехмерные сетки редко закрываются целиком раствором и значительная их часть находится выше уровня раствора и не участвует в работе.

Пропускная способность – «проницаемость» сетки, т.е. способность пропускать определенное количество раствора через единицу поверхности.

Долговечность – продолжительность работы сетки в часах до потери своей функциональной способности.

Mongoose — вибросито двойного действия [PDF]

Конструкция вибросита позволяет использовать линейное движение при разбуривании верхних интервалов разреза скважины, в которых часто встречаются активные гидрофильные глины. В этих интервалах режим работы вибросит характеризуется повышенными перегрузками, необходимыми для эффективной очистки буровой промывочной жидкости от выбуренной породы.

По мере изменения условий вибросито Mongoose простым переключением меняет движение с линейного на эллиптическое без отключения электропитания. Работа в режиме эллиптического движения позволяет снизить перегрузки и увеличить срок использования сита, обеспечить выход более сухого шлама, улучшить технологические свойства буровой промывочной жидкости и снизить производственные затраты.