Промывочные жидкости и растворы - Гидравлическое приготовление глинистых растворов

Гидравлическое приготовление глинистых растворов

 

В разведочном бурении подчиненное значение имеет гидравлический способ приготовления глинистых растворов, при ко­тором для разрушения части твердой фазы используется толь-ко кинетическая энергия струи. Устройства для гидравличес­кого способа приготовления глинистых растворов получили на­звание гидравлических смесителей или гидромешалок. Разли­чают гидромониторные и эжекторные гидросмесители.

Гидромониторные глиномешалки ГСТ, ГВФТ, Папировского, Резниченко и другие используют при бурении глубоких скважин. Производительность таких гидромешалок 40—120 м3/ч, давление жидкости перед насадками гидромони­торов 4—10 МПа. Для условий разведочного колонкового  бурения  наиболее  приемлем  гидромониторный смеситель  ГСТ (рис. 43).

clip_image014

Смеситель состоит из резервуара 2 и загрузочного трапа 1, по которому бульдозером подаются в резервуар исходные ма­териалы. Резервуар разделен перегородкой на два сообщаю­щихся отсека А и Б. В отсек А встроены шесть мониторов, на­правленных под углом к оси резервуара. Такое расположение гидромониторов обеспечивает создание в отсеке А мощного по­тока, интенсивно размывающего глину.

В отсек Б встроены три гидромонитора. Образовавшаяся в отсеке А суспензия движется в отсек Б, который разделен пе­регородками на четыре полости. Проходя между перегородка­ми, жидкость теряет нераспустившиеся комки глины, которые под действием трех гидромониторов возвращаются в отсек А. Освобожденная от комков суспензия поступает в барабанный фильтр 3, а оттуда через сливную трубу в приемный или запас­ной резервуар. Смеситель очищается через люк 4.

За один цикл нельзя получить высококачественный глинис­тый раствор, поэтому в процессе приготовления суспензия нес­колько раз циркулирует по замкнутому циклу буровой насос— смеситель — запасной резервуар — буровой насос до полной диспергации твердой фазы.

Производительность гидромониторного смесителя ГСТ 40 м3/ч, объем резервуара 14 м3, рабочее давление при работе одного насоса 4—5 МПа, двух насосов 7,5—9,5 МПа, масса 8390 кг.

Гидравлические мешалки эжекторного типа (гидроворонки) используются для приготовления раствора из глинопорошка. Это — устройство непрерывного действия, на­иболее распространена гидравлическая мешалка ГДМ-1 (рис. 44). Она состоит из воронки 2 для загрузки глинопорошков, сопла 1, камеры смешения 3 и бака 5, смонтированных на об­щей раме 6.

К соплу 1 под давлением подводится вода; при истечении ее в камере смешения образуется вакуум, благодаря чему туда засасывается порошок из воронки 2. Образовавшаяся пульпа поступает в бак и ударяется о специальный башмак, что спо­собствует измельчению комочков глины и более интенсивному их перемешиванию с водой. Готовый глинистый раствор слива­ется через выходную трубу 4 в верхней части бака. Поднима­ясь вверх, раствор теряет скорость, и из него выпадают на дно нераспустившиеся комочки глины.

clip_image016

 

Имея относительно небольшие массу и габариты, гидрово­ронки отличаются высокой производительностью. Так, произ­водительность гидравлической мешалки ГДМ-1 составляет по готовому раствору 70—90 м3/ч при объеме воронки 0,175 м3 и объеме бака 1 м3. Масса гидроворонки 1120 кг.

Следует отметить, что качество глинистого раствора, приго­товленного в гидроворонках, довольно низкое. Несмотря на тонкий помол, частицы глинопорошка в процессе перемешива­ния с водой должны пройти дальнейшее диспергирование. Од­нако такое диспергирование происходит недостаточно интен­сивно. За счет броуновского движения происходит частичная диспергация глины, но качество раствора остается хуже, чем при приготовлении в лопастных глиномешалках.

Качество раствора может быть существенно улучшено его многократным пропуском через гидроворонку без добавления твердой фазы.

Необходимое количество глины (в кг/м3) при прерывном приготовлении раствора заданной плотности можно определить по формуле

P= pг(pp- pв)/(pг - pв),

где рр, рв, рг—плотности соответственно глинистого раствора, воды, глины, кг/м3.

В формуле не учитывается влажность глины.

 

В глиномешалках непрерывного действия расход глины в процессе приготовления раствора регулируется приближенно, исходя из опыта исполнителя. Поэтому получить глинистый ра­створ заданной плотности трудно. Там, где необходима строго заданная плотность, приготовление раствора ведут по замкну­тому на определенную емкость циклу и общее требуемое коли­чество глины вычисляют по приведенной выше формуле.

Наибольшую точность получения заданной плотности обес­печивает способ приготовления в лопастных глиномешалках, наименьшую — в ФСМ при работе по незамкнутому циклу.