Устройство очистки бурового раствора

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА(71) Заявитель Открытое акционерное общество Сейсмотехника(72) Авторы Алампиев Олег Александрович Кротиков Сергей Петрович Титов Виктор Иванович Андросенко Александр Павлович Шейбут Геннадий Евгеньевич Селезнева Татьяна Софроновна(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Сейсмотехника(57) Устройство очистки бурового раствора, содержащее сообщающиеся между собой входную емкость с виброситом, выходную емкость с пескоотделителем с его первым насосом, с илоотделителем с его вторым насосом и смесителем эжекторного типа, емкость 52842009.06.30 долива и соединяющую входную, выходную емкости и емкость долива общую гидролинию с установленными поворотными дисковыми затворами, отличающееся тем, что оно снабжено дегазатором бурового раствора с его вакуумным насосом, дополнительной емкостью, третьим центробежным насосом и первым, вторым и третьим кранами, при этом дегазатор с его вакуумным насосом установлен в первом отсеке дегазатора входной емкости, разделенной на отсеки, вход вакуумного насоса через первый кран соединен с нагнетательной полостью третьего центробежного насоса, а выход вакуумного насоса связан с дополнительной емкостью, соединенной через второй кран со всасывающей полостью третьего центробежного насоса и через третий кран - с емкостью долива. Полезная модель относится к горной промышленности, а точнее к бурению геологоразведочных скважин, и может быть использована в области оборудования для глубокого бурения скважин, в частности для приема, хранения и очистки промывочных жидкостей в процессе бурения и для очистки бурового раствора от шлама выбуренных пород. Известна установка для очистки бурового раствора 1, состоящая из резервуара, разделенного между собой на сообщающиеся отсеки, вибросита, пескоотделителя, илоотделителя с их насосами, сливными и приемными патрубками, при этом сливные патрубки илоотделителя и пескоотделителя соединены между собой. Установка работает следующим образом. Буровой раствор, поступивший из скважины, после очистки на вибросите подается под давлением насосом в пескоотделитель, в котором происходит его очистка от песка. Пройдя очистку в пескоотделителе, буровой раствор по сливному патрубку пескоотделителя поступает по трубопроводу в приемный патрубок насоса илоотделителя. Из приемного патрубка насосом буровой раствор подается в илоотделитель. Из илоотделителя очищенный от мелкого песка буровой раствор поступает по сливному его патрубку и трубопроводу в выходной отсек емкости и далее в циркуляционную систему. Недостатком данного устройства является то, что в его конструкции отсутствуют устройства, обеспечивающие дегазацию буровых растворов в процессе ликвидации газопроявлений при бурении скважин, снижающие безопасность его работы. Известно также устройство очистки бурового раствора 2, содержащее резервуар, разделенный перегородками на сообщающиеся между собой отсек с виброситом и с пескоотделителем и его первым насосом, и всасывающим и нагнетательным патрубками,выходной отсек с илоотделителем и его вторым насосом с всасывающими и нагнетательными патрубками и емкость долива (емкость для реагентов). Входной и выходной отсеки снабжены гидролинией с установленными в ней перемешивателями с гидравлическим приводом. Устройство снабжено также третьим насосом с установленными в его всасывающей линии дисковыми затворами, позволяющими производить всасывание бурового раствора как из основного резервуара, так и из емкости долива. Устройство для очистки бурового раствора работает следующим образом. Устройство располагают вблизи устья скважины. Отработанный буровой раствор по затрубью подается на вибросито, проходит через сетки вибросита и самотеком скатывается во входной отсек. Из входного отсека буровой раствор первым и вторым насосами подается последовательно на пескоотделитель и илоотделитель, в которых происходит его очистка от песка и ила. 2 52842009.06.30 Очищенный буровой раствор скапливается в выходном отсеке тонкой очистки, где его однородность обеспечивается перемешивателями с гидравлическим и механическим приводами. При работе третьего насоса буровой раствор поступает к его всасывающему патрубку или из выходного отсека, или из емкости долива при открытых соответствующих дисковых затворах. Недостатком данного устройства является недостаточная безопасность работы по причине возможности присутствия в поступающем из скважины буровом растворе горючих газовых составляющих и при наличии искр, приводящих к возгоранию. Из известных устройств наиболее близким аналогом является устройство очистки бурового раствора 3, включающее входную емкость, выходную емкость и емкость долива. В емкостях установлены сливные и всасывающие дисковые затворы. Входная емкость перегородкой с задвижкой разделена на два отсека. В первомотсеке установлено вибросито с бункером, а во втором отсеке установлен пескоотделитель с его бункером и с его первым насосом. Гидролинией его всасывающая полость через дисковый затвор и всасывающий фильтр соединена с первым отсеком входной емкости. Выходная полость первого насоса гидролинией через дисковый затвор соединена с пескоотделителем, а гидролинией через второй дисковый затвор - с общей гидролинией. В выходной емкости установлен илоотделитель с его бункером и его вторым насосом и смеситель эжекторного типа. Гидролинией всасывающая полость второго насоса через дисковый затвор и фильтр соединена со вторым отсеком выходной емкости, а его выходная полость гидролинией через дисковый затвор соединена с илоотделителем, а также гидролинией и третий поворотный дисковый затвор с общей гидролинией. Смеситель эжекторного типа гидролинией через первый поворотный дисковый затвор соединен с общей гидролинией. В емкости долива установлен третий насос, и его всасывающая полость одной гидролинией через поворотный дисковый затвор соединена с емкостью долива, а другой гидролинией через дисковый затвор и фильтр - с выходной емкостью. Выходная его полость через четвертый дисковый затвор соединена с потребителем (например со всасывающей полостью нагнетательного блока, на фигуре не показан) и гидролинией через пятый дисковый затвор - с общей гидролинией. С общей гидролинией связаны гидролиния, в которой установлены дисковый затвор и перемешиватель с гидравлическим приводом, а также гидролиния, в которой установлены дисковый затвор и второй перемешиватель с гидравлическим приводом. Входная и выходная емкости соединены между собой гидролинией с шиберной задвижкой, а емкость долива соединена с входной и выходной емкостями общей гидролинией с дисковым затвором. Подача бурового раствора из скважины (на фигуре не показана) происходит по входной гидролинии. Устройство для очистки бурового раствора работает следующим образом. Устройство устанавливают вблизи устья скважины. Буровой раствор из скважины по входной гидролинии поступает на вибросито, проходит через сетки вибросита и самотеком поступает в отсек входной емкости. Отработанный шлам самотеком осыпается в бункер. Из первого отсека входной емкости предварительно очищенный буровой раствор при открытой задвижке в перегородке поступает во второй отсек. Из первого отсека буровой раствор по гидролинии, фильтр и открытый дисковый затвор поступает на всасывание первого насоса. Вращаясь, первый насос по гидролиниям через открытый дисковый затвор подает буровой раствор под давлением в пескоотделитель, где он очищается от песка и поступает во второй отсек входной емкости. При работе первого насоса задвижка и перегородка закрыты. Отработанный шлам из пескоотделителя самотеком поступает в бункер. 52842009.06.30 Из второго отсека входной емкости очищенный от песка буровой раствор по гидролинии через фильтр и открытый дисковый затвор поступает во всасывающую полость второго насоса. При работе второй насос перекачивает буровой раствор в нагнетательную полость, и по гидролинии через открытый дисковый затвор поступает в илоотделитель,где он очищается от мелких частиц и поступает в выходную емкость. Отработанный шлам из илоотделителя поступает самотеком в бункер и далее на утилизацию. Из выходной емкости очищенный буровой раствор по гидролинии через фильтр, открытый дисковый затвор поступает во всасывающую полость третьего насоса. Во всасывающую полость может поступать жидкость из емкости долива через открытый дисковый затвор по его гидролинии. Третий насос, вращаясь, нагнетает очищенный буровой раствор в выходную полость или из нее через открытый четвертый дисковый затвор к потребителям (например на всасывание нагнетательного блока, на фигуре не показан), а при открытом пятом дисковом затворе по гидролинии очищенный буровой раствор поступает в общую гидролинию. При работе первого насоса, закрытом дисковом затворе и открытом втором дисковом затворе буровой раствор из выходной нагнетательной полости по гидролинии поступает в общую гидролинию. При работе второго насоса, закрытом дисковом затворе и открытом третьем дисковом затворе очищенный буровой раствор из нагнетательной полости поступает по гидролинии в общую гидролинию. При работе первого насоса, второго насоса и третьего насоса и не полностью закрытых дисковых затворах очищенный буровой раствор будет поступать как к основным своим потребителям - пескоотделителю, илоотделителю и потребителю, так и в общую гидролинию. Поскольку общая гидролиния соединяет гидролиниями перемешиватели с гидравлическим приводом и смеситель эжекторного типа соответственно, то обеспечиваются следующие положительные признаки обеспечивается возможность восстановления состава бурового раствора перемешивание бурового раствора до его однородного состояния работа смесителя эжекторного типа каждым из насосов работа перемешивателей с гидравлическим приводом каждым из насосов дозаполнение входной и выходной емкостей из емкости долива. Основным недостатком данного устройства является то, что в его конструкции отсутствуют устройства, обеспечивающие дегазацию поступающего из бурящейся скважины бурового раствора в процессе нефтегазопроявления данной скважины. Газовые фракции представляют собой легковоспламеняющие вещества, и, при наличии искры, возможно возгорание, что в конечном итоге снижает безопасность работы. Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, повышение безопасности работ за счет выделения из бурового раствора легковоспламеняющихся газовых фракций в процессе дегазации бурового раствора. Техническая задача достигается тем, что устройство очистки бурового раствора, содержащее сообщающиеся между собой входную емкость с виброситом, выходную емкость с пескоотделителем с его первым насосом, выходную емкость с илоотделителем с его вторым насосом и смесителем эжекторного типа, емкость долива и соединяющую входную, выходную емкости и емкость долива общую гидролинию с установленными поворотными дисковыми затворами, снабжено дегазатором бурового раствора с его вакуумным насосом, дополнительной емкостью, третьим центробежным насосом и первым,вторым и третьим кранами, при этом дегазатор с его вакуумным насосом установлен в первом отсеке дегазатора входной емкости, разделенной на отсеки, вход вакуумного насоса через снабженный первый кран соединен с нагнетательной полостью третьего центробежного насоса, а выход вакуумного насоса связан с дополнительной емкостью, 4 52842009.06.30 соединенной через второй кран со всасывающей полостью третьего центробежного насоса и через третий кран - с емкостью долива. Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фигуре представлена гидрокинематическая схема. Устройство очистки бурового раствора включает входную емкость 1, выходную емкость 2, емкость долива 3 и дополнительную емкость 4. Входная емкость 1 перегородкой 5 разделена на отсек дегазатора 6 и отсек 7. Связь между отсеками 6 и 7 осуществляется посредством шиберной задвижки 8. Выходная емкость 2 также перегородкой 9 с шиберными задвижками 10 и 11 разделена на два отсека 12 и 13, а установленный в ней желоб 14 этой же перегородкой 9 с шиберной задвижкой 11 разделен на два отсека 15 и 16. Емкость долива 3 гидролинией 17 через поворотный дисковый затвор 18 соединена с отсеком 13 выходной емкости 2. Входная емкость 1 и выходная емкость 2 гидролинией 19 и шиберной задвижкой 20 соединены между собой. Дополнительная емкость 4 гидролинией 21 через третий кран 22 и поворотный дисковый затвор 23 соединена с емкостью долива 3. Входная емкость 1, выходная емкость 2 общей гидролинией 24 соединены между собой, а гидролинией 25 через поворотный дисковый затвор 26 - с емкостью долива 3. В отсеке дегазатора 6 входной емкости 1 установлено вибросито 27, гидролинией 28 связанное со скважиной (на фигуре не показана), выход вибросита 27 соединен гидролинией 29 с отсеком дегазатора 6, а удаление отработанного шлама с сеток вибросита 27 происходит по гидролинии 30 в бункер 31. В этом же отсеке 6 дегазатора установлен дегазатор 32 с его вакуумным насосом 33. Вход бурового раствора в дегазатор осуществляется по гидролинии 34 из отсека 6 дегазатора, а выход - по гидролинии 35 в отсек 7. Вакуумный насос 33 гидролинией 36 через первый кран 37 соединен с нагнетательной полостью третьего центробежного насоса 38, а его выход гидролинией 39 - с дополнительной емкостью 4. Всасывающая полость третьего центробежного насоса 38 гидролинией 40 через второй кран 41 соединена с дополнительной емкостью 4. Гидролиния 39 соединена с системой утилизации газа (на фигуре не показана) гидролинией 42 через кран 43. С отсеком 7 входной емкости 1 через фильтр 44 и поворотный дисковый затвор 45 гидролинией 46 соединена всасывающая полость насоса 47, а нагнетательная его полость гидролинией 48 через поворотный дисковый затвор 49 - с гидролинией 50 пескоотделителя 51. Выход пескоотделителя 51 гидролинией 52 соединен с отсеком 12 выходной емкости 2, а удаление отработанного шлама осуществляется по гидролинии 53 в бункер 54. В отсеке 12 выходной емкости 2 установлен также илоотделитель 55, вход которого гидролинией 56 через поворотный дисковый затвор 57 соединен с нагнетательной гидролинией 58 второго гидронасоса 59, всасывающая гидролиния 60 которого через поворотный дисковый затвор 61 соединена с фильтром 62. Выход илоотделителя 55 гидролинией 63 соединен с отсеком 13 выходной емкости 2. Отработанный шлам из илоотделителя 55 по гидролинии 64 поступает в бункер 54. Во втором отсеке 13 выходной емкости 2 установлен смеситель эжекторного типа 65,гидролинией 66 через поворотный дисковый затвор 67 соединенный с общей гидролинией 24. В первом отсеке 12 выходной емкости 2 установлен перемешиватель 68 с гидравлическим приводом, соединенный гидролинией 69 через поворотный дисковый затвор 70 с общей гидролинией 24. Во втором отсеке 13 также установлен перемешиватель 71, гидролинией 72 через поворотный дисковый затвор 73 соединенный с общей гидролинией 24. С общей гидролинией 24 соединены также нагнетательная полость первого гидронасоса 47,гидролинией 74 через поворотный дисковый затвор 75, и нагнетательная гидролиния 58 второго гидронасоса 59, гидролинией 76 через поворотный дисковый затвор 77. 5 52842009.06.30 Устройство для очистки бурового раствора работает следующим образом. Устройство устанавливают вблизи устья скважины. Буровой раствор из скважины (на фигуре не показана) по гидролинии 28 поступает на вибросито 27, проходит через сетки вибросита и самотеком поступает в отсек 6 дегазатора входной емкости 1. Виброситом 27 происходит удаление из бурового раствора инородных частиц размером более 70 микрон. Все инородные частицы (отработанный шлам) из сеток вибросита 27 поступают по гидролинии 30 в бункер 31. Из отсека 6 входной емкости 1 газифицированный буровой раствор по гидролинии 34 за счет вакуума в дегазационной камере (на фигуре не показана) всасывается в нее по приемному трубопроводу (на фигуре не показан) и, стекая пленочным потоком по ее пластинам (на фиг. не показаны), дегазируется и по гидролинии 35 перетекает в отсек 7 входной емкости 1. Для обеспечения работы вакуумного насоса 32 жидкость из дополнительной емкости 4 по гидролинии 40 через открытый второй кран 41 поступает на всасывание третьего центробежного насоса 38, который нагнетает рабочую жидкость по гидролинии 36 через открытый первый кран 37 в полость вакуумного насоса 33. Отработанная жидкость и собранный газ от процесса дегазации бурового раствора по гидролинии 39 поступают газ - на утилизацию по гидролинии 42 и открытый кран 43, а жидкость - в дополнительную емкость 4. При необходимости в дополнительную емкость 4 по гидролинии 21 через открытый поворотный дисковый затвор 23 и третий кран 22 осуществляют долив жидкости из емкости долива 3. Входная емкость 1 сообщается с выходной емкостью 2 по гидролинии 19 через заслонку 20. При закрытой заслонке 20 буровой раствор из входной емкости 1 через фильтр 44 по гидролинии 46 и открытый поворотный дисковый затвор 45 поступает на всасывание гидронасоса 47. Гидронасос 47 подает буровой раствор в нагнетательную гидролинию 48 и при открытом поворотном дисковом затворе 49 в гидролинию 50 на вход пескоотделителя 51. В пескоотделителе 51 из бурового раствора удаляются инородные частицы размерами более 40 микрон. Из пескоотделителя 51 очищенный буровой раствор по гидролинии 52 поступает в отсек 12 выходной емкости 2, а отработанный шлам по гидролинии 53 поступает в бункер 54. Эта же нагнетательная полость 48 гидролинией 74 через поворотный дисковый затвор 75 соединена с общей гидролинией 24. Из отсека 12 выходной емкости 2 буровой раствор поступает через фильтр 62 и открытый поворотный дисковый затвор 61 в гидролинию 60 и на всасывание второго гидронасоса 58, который нагнетает очищенный буровой раствор в нагнетательную гидролинию 56 и через открытый поворотный дисковый затвор 57 на вход илоотделителя 55. Пройдя илоотделитель 55, буровой раствор очищается от инородных частиц размерами более 20 микрон. Очищенный в илоотделителе 55 буровой раствор по гидролинии 63 поступает во второй отсек 13 выходной емкости 2, а отработанный шлам от илоотделителя 55 по гидролинии 64 поступает в бункер 54. Заслонкой 10, установленной на перегородке 9,можно осуществить переток бурового раствора из отсека 12 в отсек 13 выходной емкости 2 и наоборот, а заслонкой 11 - переток бурового раствора из отсека 15 в отсек 16 желоба 14. Во втором отсеке 13 выходной емкости 2 установлен смеситель эжекторного типа 65,вход которого гидролинией 66 через открытый поворотный дисковый затвор 67 соединен с общейгидролинией 24. Поскольку общей гидролинией 24 соединены нагнетательные полости первого гидронасоса 47 и второго гидронасоса 59, то смеситель эжекторого типа 65 может работать независимо от любого гидронасоса при соответствующем положении открыто-закрыто их поворотных дисковых затворов. Поскольку перемешиватель 68 гидролинией 69 через поворотный дисковый затвор 70 соединен с общей гидролинией 24, а перемешиватель 71 гидролинией 72 через поворотный дисковый затвор 73 также с общей 6 52842009.06.30 гидролинией 24, то они могут работать от любого гидронасоса 47 и 59 при соответствующем положении открыто-закрыто поворотных дисковых затворов. Общая гидролиния 24 через поворотный дисковый затвор 26 гидролинией 25 соединена с емкостью долива 3, что обеспечивает перекачку бурового раствора из выходной емкости 2, а емкость долива 3, в свою очередь, гидролинией 17 через поворотный дисковый затвор 18 соединена со вторым отсеком 13 выходной емкости 2, что позволяет при необходимости самотеком доливать жидкость из емкости долива 3. Таким образом, устройство очистки бурового раствора, содержащее сообщающиеся между собой входную емкость 1 с виброситом 27, выходную емкость 2 с пескоотделителем 51 с его первым насосом 47, с илоотделителем 55 с его вторым насосом 59, со смесителем эжекторного типа 65, емкость долива 3 и соединяющую входную 1, выходную 2 емкости и емкость долива 3 общую гидролинию 24 с установленными поворотными дисковыми затворами, снабжено дегазатором 32 бурового раствора с его вакуумным насосом 33, дополнительной емкостью 4, третьим центробежным насосом 38 и первым 37, вторым 41 и третьим 22 кранами, при этом дегазатор 32 с его вакуумным насосом 33 установлен в первом отсеке 6 дегазатора входной емкости 1, разделенной на отсеки 6 и 7, вход вакуумного насоса 33 через первый кран 37 соединен с нагнетательной полостью третьего центробежного насоса 38, а выход вакуумного насоса 33 связан с дополнительной емкостью 4, соединенной через второй кран 41 со всасывающей полостью третьего центробежного насоса 38 и через третий кран 22 - с емкостью долива 3, обеспечивает выполнение дегазации бурового раствора в процессе ликвидации газопроявлений при бурении скважин на нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождениях. Удаление из бурового раствора легковоспламеняющегося газа исключает образование пожаров, что в конечном итоге повышает безопасность выполнения буровых работ. На дату подачи заявки на предлагаемую полезную модель разработаны рабочие чертежи и происходит изготовление образца Комплекс оборудования циркуляционной системы ЦС-1000/БК, предназначенного для выполнения бурения, освоения и капитального ремонта скважин, непосредственно которым является заявляемая полезная модель. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7