Технология очистки буровых растворов Куманин Денис 1 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Программа 9: 00 – 15: 00 Перерыв 14: 30 • Введение • Технология очистки буровых растворов, стратегия • Вибросита и сетки • Гидроциклоны и центробежные насосы • Центрифуги • Оценка эффективности работы 2 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Основные определения Буровой раствор играет одну из ключевых ролей в процессе строительства скважины. • Одна из функций бурового раствора очистка ствола скважины и вынос выбуренной породы на поверхность. • Выбуренная порода является вредной примесью, наличие значительного количество выбуренной породы в буровом растворе ухудшает его свойства и приводит к осложнениям • Вопрос: Как изменится объем разбавления, если мы увеличим эффективность системы очистки с 60% до 80% ? • Задача системы очистки удалять как можно большее количество выбуренной породы из раствора 3 • Выбуренная порода, не удаленная на системе очистки, остается в растворе, и, при превышении допустимой концентрации , должна Confidential Information © 2010 M-I SWACO 2/7/2018 быть разбавлена свежим раствором.
Основные определения Эффект гидратации и диспергирования частиц выбуренной породы • Частицы ½ первоначального размера площадь поверхности удваивается, • Частицы ¼ первоначального размера площадь поверхности увеличивается в четыре раза • При гидратации (смачивании) этой поверхности происходит связывание свободной воды и увеличение вязкости бурового раствора • Именно поэтому следует приложить все усилия для удаления частиц выбуренной породы на первой ступени системы очистки. 4 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Стратегия контроля твердой фазы в буровом растворе • Выбор соответствующего условиям работы комплекта оборудования • Подбор сеток надлежащего типа и размера • Обслуживание и настройка оборудования в процессе работы для максимальной эффективности • Поинтервальная оценка эффективности работы оборудования 5 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Разбавление и объемы отходов Первый вариант Пример: Эффективность оборудования% = 60% Бурение под эксплуатационную колонну • Выбурено породы: • Время бурения интервала 10 дней 3. 14*215, 92 / 4 x 2000 x 1. 10 = 80 м 3. 80 x 0, 60 = 48 м 3 Удалено оборудованием • Длина интервала 2000 м • Диаметр долота 215, 9 мм • Кавернозность 10% • Допустимое содержание LGS 5% • Объем на поверхности 100 м 3 • Аренда оборудования (75%. ) 50 т. р. /день 6 80 - 48 = 32 м 3. Осталось в растворе. • Объем в циркуляции= 80 + 100 = 180 м 3. • В растворе может присутствовать 5% выбуренной породы (до плотности 1. 12. 180 x 0. 05 = 9 м 3 LGS остается в растворе. • Стоимость раствора Confidential Information © 2010 M-I SWACO 2/7/2018 32 - 9 = 23 м 3. Нужно разбавить до 5%. $4. 5 т. р. /м 3
Разбавление и объемы отходов Второй вариант Пример: Эффективность оборудования% = 75% Бурение под эксплуатационную колонну • Выбурено породы: • Время бурения интервала 10 дней 3. 14*215, 92 / 4 x 2000 x 1. 10 = 80 м 3. 80 x 0, 75 = 60 м 3 Удалено оборудованием • Длина интервала 2000 м • Диаметр долота 215, 9 мм • Кавернозность • Допустимое содержание LGS 5% • Объем на поверхности 100 м 3 • Влажность шлама 7 10% 50% 80 - 60 = 20 м 3. Осталось в растворе. • Объем в циркуляции= 80 + 100 = 180 м 3. • В растворе может присутствовать 5% выбуренной породы (до плотности 1. 12) 180 x 0. 05 = 9 м 3 LGS остается в растворе. • Аренда оборудования (75% Eff. ) 50 т. р. /день Confidential Information © 2010 M-I SWACO 2/7/2018 20 - 9 = 11 м 3. Нужно разбавить до 5%.
Разбавление и объемы отходов Итоги: При эффективности системы очистки 60% Стоимость разбавления: 460 м 3 x 4. 5 т. р. = 2. 07 млн руб Стоимость утилизации: 460 м 3 + 48 м 3 x 3 т. р. = 1. 5 млн. руб. При эффективности системы очистки 75% Стоимость разбавления: 209 м 3 x 4. 5 т. р. = 0, 95 млн. руб. Стоимость утилизации: 8 Затраты (тыс. руб. ) 60% 0 Оборудование Раствор 75% 500 2070 950 Утилизация 1524 807 Итого млн. руб. 3. 6 млн. руб. 2. 25 Экономия на данном интервале может составить 1 350 000 руб. 209 м 3 + 60 м 3 x 3 т. р. = 0, 807 Confidential Information © 2010 M-I SWACO 2/7/2018 млн. руб.
Цели и задачи контроля твердой фазы Цели: Преимущества: • Основная цель современных систем очистки буровых растворов – снижение конечной стоимости проекта, за счет качественного удаления выбуренной породы одновременно со снижением потерь раствора со шламом. • Улучшение скорости проходки • · Снижение стоимости раствора • ·Снижение эквивалентной циркуляционной плотности (ECD) • ·Снижение вероятности дифф. прихватов • ·Снижение вероятности поглощений • Также задача современного • · Снижение загрязнения оборудования повышение продуктивного пласта при вскрытии безопасности ведения работ , а также • ·Снижение объема отходов и, соответствие экологическим нормам соответственно, стоимости и правилам. (КОТЭП) утилизации. 9 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Стратегия контроля твердой фазы Основная цель при проектировании системы очистки – достижение пошагового удаления из бурового раствора все более мелких частиц выбуренной породы. • Таким образом, каждый элемент системы очистки оптимизирует работу последующего. • Кроме того, система должна различать выбуренную породу и полезные компоненты раствора (утяжелители, кольматанты) 10 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Вибросита Первая линия обороны Вибросита - первая линия обороны бурового раствора от выбуренной породы Учитывая важность вклада вибросит в работу системы очистки следует: • иметь достаточное количество вибросит с учетом максимальной подачи бурового раствора и ожидаемой нагрузки по шламу, • приложить все усилия для правильного монтажа, эксплуатации и обслуживания вибросит, • приложить все усилия для подбора сеток необходимого для конкретных условий бурения типа и размера. 11 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Вибросита Типы вибрации • Существует несколько основных типов вибрации: : Круговая Circular Motion Эллиптическая Линейная Unbalanced Elliptical Motion Linear Motion Balanced Elliptical Motion 12 2/7/2018 Сбалансировано эллиптическая • Сбалансировано эллиптическая вибрация представляет собой оптимальный компромисс между пропускной способностью, разрушением шлама, сроком службы сеток и влажность. шлама. Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Вибросита 13 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Вибросита Линейная • Высокая сила перегрузки 6 G • Высокая пропускная способность • Высокая производительность 14 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Вибросита Сбалансированная Эллиптическая • Сила перегрузки 5 G • Дольше срок службы сеток • Меньше разрушение шлама на сетках • Меньше потери раствора со шламом 15 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Вибросита Вибросито и сетки представляют собой единую систему. • Производительность вибросита и сеток не должны рассматриваться отдельно друг от друга. • . Даже самое современной вибросито не будет качественно работать без правильно подобранных и установленных сеток. Настройки вибросита Mongoose PT • Угол наклона • Тип вибрации 16 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Вибросита Meerkat LP 17 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO Meerkat LP
Сетки для вибросит Как мы определяем качество сепарации сетки? Все приведенные сетки имеют одинаковый размер в меш просвет 200 18 33. 6% 2/7/2018 200 46. 2% Confidential Information © 2010 M-I SWACO 200 60%
Сетки для вибросит Основные типы плетения Квадратная ячейка Прямоугольная ячейка • Основной акцент – качество сепарации • • Самый распространенный в отрасли тип плетения • • Примеры TBC , MG, и XL • • • 19 2/7/2018 Основной акцент – пропускная способность и срок службы Качество сепарации сопоставимо с сетками с квадратной ячейкой Примеры XR and HC Полотно XR имеет проволоку увеличенного диаметра. HC emphasis is capacity and deblinding Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Сетки для вибросит Сетка XL M-I SWACO • Самый распространенный тип сетки • Трехслойная – два рабочих слоя с квадратной ячейкой и один опорный с крупной ячейкой. • Достаточно хороший срок службы • Достаточно хорошая устойчивость к забиванию • Соотношение сторон ячейки 1 к 1. 20 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Screens XR Mesh – M-I SWACO • Трехслойная – два рабочих слоя с прямоугольной ячейкой и один опорный. • Высокая пропускная способность • Большой срок службы благодаря увеличенному диаметру проволоки и прокатанному полотну • Защищено патентом • Соотношение сторон 2. 8 к 1 • Диаметр проволоки на 50% больше чем DX 21 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Маркировка сеток API RP 13 C • Для сравнения потенциала сепарации различных сеток используют порошок Оксида Алюминия • Испытуемый образец сетки помещается в штабель из стандартных сеток API • Оксид алюминия засыпается в верхнее сито, штабель устанавливается на установку Rotap, - грохот. (вращение в похлопыванием) • Установка включается на 10 минут • Порошок оставшийся в испытуемом сите, и прошедший сквозь него взвешивается, и, на основании этих данных, сетке присваивается номер API 22 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Маркировка сеток Использование API RP 13 C при подборе сеток • Допустим, мы имеем распределение частиц барита по размеру в растворе от 5 – 75 мкм • Допустим мы хотим установить на основные сита сетки API 200 с прямоугольной ячейкой • При использовании маркировки API RP 13 для выбора сеток с прямоугольной ячейкой эквивалентной сеткой XR окажется XR 400 (точка отсечки определена API как 73 мкм) 23 2/7/2018 • На самом деле, частицы барита не имеют соотношения сторон аналогичного оксиду алюминия. В реальности точка отсечки сетки XR 400 будет порядка 45 мкм Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Маркировка сеток Начиная с 1 Января, 2006 M-I SWACO маркирует сетки по двум стандартам API RP 13 C и ASME • Процедура API RP 13 C использует для сравнения сеток оксид алюминия и не отражает реальную производительность сеток с прямоугольной ячейкой. • Из за высокого соотношения сторон частиц оксида алюминия, сетки с прямоугольной ячейкой маркируются крупнее, чем есть на самом деле • Процедура ASME аналогична процедуре API но в ней используется вибросито, реальный буровой раствор и выбуренная порода. 24 2/7/2018 • Процедура ASME отражает в полной мере производительность сеток как с квадратной, так и прямоугольной Confidential Information © 2010 M-I SWACO ячейкой
Маркировка сеток Проводимость и Рабочая площадь Проводимость характеризует способность сеточного полотна пропускать жидкость. Рабочая площадь характеризует площадь поверхности сетки не перекрытую рамой и армированием. Коэффициент пропускания Расчетная величина. Определяется произведением проводимости и рабочей площади. Лучший параметр для сравнения пропускной способности различных сеток. . 25 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Применяемые сетки Интервал Типоразмер сеток Направление 1, 16 -1, 18 100 м. XR 38 - 50 Кондуктор 1, 16 - 1, 18 600 м. XR 50 - 84 Тех. колонна 1, 14 -1, 18 1300 м. Экс, колонна: 1, 10 -1, 12 30003400 м. 2/7/2018 XR 165 - 200 Хвостовик: 1, 05 -1, 07 L=200 м 26 XR 105 - 165 XR 200 - 230 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Гидроциклоны Песко- и Илоотделители • Песко- и Илоотделители предназначены для непрерывного удаления больших объемов абразивной выбуренной породы из бурового раствора. • Пескоотделитель — Удаляет 95% частиц крупнее 74 мкм и более 50% частиц крупнее 40 мкм • Илоотделитель — Удаляет 95% частиц крупнее 45 мкм и более 50% частиц крупнее 25 мкм 27 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Гидроциклоны Принцип работы • Раствор нагнетается центробежным насосом по касательной в верхнюю часть конуса с большой скоростью. • По мере того, как раствор закручивается в конусе, центробежная сила отбрасывает частицы твердой фазы на стенки конуса. • По мере сужения конуса раствор, находящийся ближе к осевой линии конуса поворачивает вверх в сторону выхода, создавая воронку низкого давления в центре конуса. 28 2/7/2018 • Воздух и очищенный раствор поднимаются вверх и покидают конус через выкидной патрубок Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Гидроциклоны Особое внимание • Каждому гидроциклону требуется отдельный центробежный насос и отдельная секция. • Гидроциклон должен обрабатывать 110 -150% от максимальной подачи буровых насосов • На центробежном насосе и на гидроциклоне должны быть установлены манометры • Линии всаса и выкида должны быть не меньше чем фланцы центробежного насоса (рекомендуется скорость потока 1 -3 м/с) • Между секциями всаса и сброса с гидроциклона должен быть донный уравнитель 29 2/7/2018 • Объем емкости в галлонах должен превышать паспортную производительность устройства в галлонах в минуту Confidential Information © 2010 M-I SWACO • Секция сброса раствора должна иметь
Гидроциклоны Лучший способ оценки работы гидроциклонов – контроль давления Формулы: Давление (Па) = Плотность (кг/м 3) x 9. 81 x Напор (м) • Напор (м) = Давление (Па) (Плотность(кг/м 3) x 9. 81) • Скорость в линии (м/с) = Подача л/с * 0. 00127/ Диам. 2 • Объем емкости > Производительность устройства. • Площадь поверхности емкости > 30 2/7/2018 производительность устройства / 40 Confidential Information © 2010 M-I SWACO Требуемая мощность эл. двигателя (л. с. ) =
Гидроциклоны Пример • Подача – 93 л/с • Пескоотделитель 312 • Давление на устройстве 2. 5 кг/см 2 • Насос 8 x 6 x 14 - 50 л. с. • Секция – 2 м x 2, 5 м • Манифольд 152. 4 мм (всас и выкид) • Скорость потока в манифольде - 5 м/с (рекомендуется <3 м/сек ) • Объем секции – 10 м 3 (> 5, 6 м 3 OK) • Площадь поверхности – 4 м 2. ( > 3, 5 м 2 OK) • Мощность эл. двигателя – требуется 70 л. с. (50 л. с. доступно, возможны осложнения) • Макс Уд. вес 1. 3 • Фактический напор на устройстве – 19 метров • Потери напора на подъем и трение 25 (требуется 22, 8 м - напор недостаточный, устройство работает неэффективно) 31 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Гидроциклоны Подбор насадок • Подбор насадок, необходимо осуществлять для уменьшения потерь раствора со шламом, если планируется использование гидроциклонов со сбросом шлама в обход осушающего вибросита. • Подбор осуществляется опытным путем при запуске гидроциклона на воде. • Диаметр насадки прямо пропорционален эффективности работы гидроциклона. • Существующие размеры насадок Пескоотделитель : ½”, ¾”, 1 ½” Илоотделитель: 32 2/7/2018 5/8”, Confidential Information © 2010 M-I SWACO ½”, 3/8”,
Гидроциклоны Подбор насадок, - это нахождение компромисса между потерями бурового раствора и эффективностью работы гидроциклона. • В правильно настроенном гидроциклоне, при запуске на воде должно наблюдаться подкапывание. (рисунок в центре) • рисунок слева, - наблюдается сброс воды зонтиком, следует установить насадку меньшего диаметра. • рисунок справа, - сброса воды не происходит совсем, - следует установить насадку большего диаметра. Если гидроциклон используется совместно с осушающим виброситом, рекомендуется использовать насадки максимального диаметра. 33 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Центробежные насосы Подбор насоса • Центробежный насос, диаметр крыльчатки и мощность электродвигателя должны быть подобраны под каждое конкретное использование. • Мощность центробежного насоса, измеряется в метрах или футах напора. • Напор это высота на которую насос может поднять жидкость в вертикальный стояк • Напор измеряется в метрах или футах и для каждой конкретной плотности жидкости может быть переведен в давление. (Psi или к. Па) • Давление (Psi) = Напор(Ft. ) x 0. 052 x Плотность(Ppg) 34 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO • Давление (Па) = Напор (м) х 9. 81 х
Центрифуги Принцип работы Пять настроек • Обороты барабана • Дифференциальная скорость • Глубина ванны • Раствор подается центрифугу по питающей трубе, центробежная сила отбрасывает частицы на стенки. Жидкость выходит в противоположной части барабана. Шнек продвигает частицы через зону осушки к портам сброса. • Для отделения частиц определенного размера: Время удержания> Время осаждения 35 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO • Положение питающей трубы • Подача питающего насоса
Центрифуги Установка и эксплуатация Основное назначение центрифуг… …. контроль содержания тонкодисперсной твердой фазы, наличие которой приводит росту плотности и ухудшению реологических свойств бурового раствора • Последний рубеж обороны, основное внимание следует уделять первой ступени. • Центрифуги не могут заменить собой все оборудование очистки. • Настоятельно не рекомендуется использовать центрифуги при содержании песка более 2% • Могут также использоваться для восстановления барита и обезвоживания. 36 2/7/2018 • Для достижения максимальной эффективности и надежности требуется Confidential Information © 2010 M-I SWACO инженерное сопровождения.
Центрифуги CD 250 37 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Центрифуги CD 250 38 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Восстановление барита 39 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Оценка эффективности Процедура API RP 13 C • Объем выбуренной породы= 3. 14 D 2 / 4 x L x К кав • Объем приготовленного = Объем использованной воды м 3 раствора % содержание воды в растворе • Разбавление при = породы м 3 нулевой эфф-ти растворе % 40 2/7/2018 объем выбуренной содержание LGS в • Коэффициент разбавления= приготовлено раствора м 3 разбавление при 0 эфф-ти Confidential Information © 2010 M-I SWACO м 3
Оценка эффективности Пример Сугмутское 2502 пример 1426 -2960 Общее количество воды добавленное в раствор, м 3 250 224 % воды по реторте 88 90 Длина интервала, м 1000 1534 5 15 Диаметр долота, мм 325 215. 9 % тв. фазы по реторте 12 8 Объем приготовленного раствора 28. 09 248. 89 Объем твердой фазы 87. 06 64. 55 Объем разбавления без использования системы очистки 725. 5 806. 9 0. 4 0. 3 60 % 70 % Кавернозность, % Коэффициент разбавления Эффективность системы очистки 41 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Customer focused. Solutions driven. 42 2/7/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO
Скачать презентацию Технология очистки буровых растворов Куманин Денис 1 2 7 2018
Solids control seminar.pptx