14.2 Устройства для приготовления и утяжеления буровых растворов.

Устройства; для приготовления и утяжеления буровых растворов по принципу действия делятся на механические и гидравлические. В связи с возрастающим применением порошкообразных материалов в последние годы преимущественное распространение полечили 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. 14.1) представляет собой струйный аппарат, в котором для образования гидросмеси порошкообразных материалов используется кинетическая энергия жидкости. Буровые насосы под давлением не более 4 MПа нагнетают жидкость по трубе 12 в сопло 11 смесителя, снабженного сменными штуцерами диаметром 30 мм для работы с глинопорошками и диаметром 20 мм для работы с утяжелителями. Вследствие 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 конически расходящийся насадок (диффузор). При прохождении по диффузору скорость потока уменьшается, а давление возрастает и полученный раствор по патрубку 10 сливается в приемную емкость циркуляционной системы. За один цикл смешения плотность раствора возрастает на 0,3—0,35 г/см³. При недостаточной плотности полученного раствора проводится повторное смешение. Гидроэжекторный смеситель имеет относительно низкий к. п. д., однако обладает высокой надежностью благодаря отсутствию подвижных частей.

Б локи для приготовления бурового раствора рассчитаны для работы с бестарными и затаренными глинопорошками. Основная масса глинопорошков доставляется автоцементовозами и под действием сжатого воздуха перегружается по трубе 3 в силос 1. Перед подачей в гидроэжекторный смеситель порошкообразные материалы разрыхляются воздухом, нагнетаемым в силос по аэродорожкам 6 системы 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, регулирующим подачу материала в гидроэжекторный смеситель. Материалы, используемые в небольших количествах, доставляются в затаренном виде и засыпаются в воронку 8, из которой поступают в камеру смешения гидроэжектора. Воронка снабжена разгрузочным клапаном для регулирования подачи материала.

Рис 14.1. Конструктивная схема блока приготовления буровых растворов.

В циркуляционной системе буровых установок применяются блоки БПР-70 и БПР-40. Блоки БПР-70 имеют цельнометаллические силосы с пневматическим разгрузочным устройством.. В блоках БПР-40 силосы имеют телескопическую конструкцию. В транспортном положении верхняя часть силоса опускается и благодаря этому облегчается перевозка всего блока. В рабочем положении верхняя часть силоса под действием сжатого воздуха поднимается и закрепляется фиксаторами.

Основные технические данные блоков приготовления бурового раствора

Модель блока БПР-70 БПР-40

Пропускная способность установки, м³/ч:

при приготовлении бурового раствора из гли-

нопорошков 100 60

при утяжелении бурового раствора 50—100 30—60

Плотность приготовляемого раствора, г/см³

из бентонитовых глинопорошков 1,05—1,08

из местных глинопорошков 1,02—1,3

утяжеленного 1,3—2,3

Тип силосов Цельный Телескопический

Объем силоса, м³ 35 20

Число силосов в блоке 2 2

Способ загрузки силосов порошками Пневматический

Смесительное устройство Гидроэжектор

Давление жидкости на входе эжектора, МПа . . 2—2,5

Габариты блока, мм:

длина 6300 7500

ширина 3300 2800

высота в рабочем положении 8000 7200

высота в транспортном положении 8000 4000

Благодаря механизации процессов погрузки и выгрузки глинопорошков пропускная способность БПР более чем в 1,5 раза превышает пропускную способность ранее разработанных устройств для приготовления буровых растворов, к числу которых относятся:

УПР-Р-2 — установка для приготовления раствора, снабженная эжекторным и двумя гидромониторными смесительными устройствами;

ГДМ-1—гидравлическая мешалка эжекторного типа;

ГСТ- гидромониторный смеситель «Татбурнефти» или Папировского;

ФСМ-3 — фрезерно-струйная мельница;

МГ2-4 — механическая глиномешалка.

Г идравлический диспергатор ДГ-1 (рис. 14.2) используется для тонкого измельчения твердых и жидких фаз бурового раствора. Он состоит из камеры 2, входной дугообразной трубы 1 и сливного патрубка 4. На концах входной трубы с помощью накидных гаек установлены сменные насадки 3 из твердых сплавов либо металлокерамических материалов. Диаметр насадок выбирают в зависимости от подачи буровых насосов, используемых 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

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 системы устанавливают гидравлические и механические перемешиватели, обеспечивающие равномерное распределение компонентов бурового раствора и предотвращающие его расслоение.

Рис 14.3. Гидравлический перемешиватель.

Техническая характеристика диспергатора ДГ-1

Рабочее давление, МПа —15

Подача по готовому буровому раствору, м³/ч 5—20

Диаметр насадок, мм 9, 11, 13, 16

Масса, кг 76

Гидравлические перемешиватели действуют подобно гидромонитору. Раствор посредством бурового либо центробежного насоса подается в приемный патрубок 1 (рис.14.3) гидравлического перемешиватели. Оттуда раствор поступает в ствол 2, вращающийся на шарикоподшипниках замкового типа. Между приемным патрубком и стволом установлены уплотнения, предотвращающие утечку и попадание раствора в подшипники. На конце ствола при помощи накидной гайки 3 устанавливается конически сходящаяся насадка 4 для повышения скорости, дальности действия и силы удара струи раствора, выбрасываемого из ствола.

Рис.14.4. механический перемешиватель с турбинно-пропеллерной мешалкой.

На рис. 14.3 показана конструкция самовращающегося перемешивателя ПГС. Реактивная пара сил, возникающая при высокоскоростном истечении раствора из насадок 4, расположенных на противоположно направленных колонках 6 приводит во вращение крестовину 5. Благодаря этому перемешивание и размывание сгустков происходят по всему объему бурового раствора.

Гидравлический перемешиватель 4УПГ имеет ручное управление поворотом ствола в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Перемешиватели типа ПГ в отличие от 4УГ1Г снабжены устройством для фиксации направления струи.

Техническая характеристика гидравлических перемешивателей Тип перемешивателя ПГС 4УПГ ПГ

Наибольшее рабочее давление,

МПа 4 4 6

Диаметр насадки, мм ... . 20, 25, 16, 20, 20, 25, 30

30, 40 30, 40

Объемная подача, л/с ... . — 15—20 —

Высота, мм 1777 2200 2000

Масса, кг 38 33,5 23,8

Механический перемешиватель (рис.14.4), состоящий из мотор-редуктора 1, вала 4 и мешалки 5, устанавливается на раме 2, которая крепится болтами к верхней площадке емкости для бурового раствора. Вал составной конструкции вращается на конических подшипниках 3, установленных в стакане 7 и защищенных от попадания раствора кожухом 6. Мешалка располагается на небольшом расстоянии от дна емкости и при вращении создает потоки, перемешивающие буровой раствор и препятствующие осаждению утяжелителей. Турбинно-пропеллерные мешалки в перемешивателях ПЛ создают перекрестные потоки, усиливающие перемешивание бурового раствора. Лопастные мешалки, применяемые в перемешивателях ПМ, обладают менее эффективным действием.

Техническая характеристика механических перемешивателей

Тип перемешивателя . . ПЛ1 ПЛ2 ПМ Мощность привода, кВт 5,5 3 5,5 Частота вращения мешалки, об/мин 130 60 45 Диаметр мешалки, мм . 700 1240 950

Тип мешалки Турбинно-пропеллерная Лопастная

Число лопастей .... 3X4 6X6 6

Габариты, мм 700X1320X2700 1240X1320X2700 1430X950X326