Промывочные жидкости и растворы - ПРИГОТОВЛЕНИЕ АЭРИРОВАННЫХ ГЛИНИСТЫХ РАСТВОРОВ

ПРИГОТОВЛЕНИЕ АЭРИРОВАННЫХ ГЛИНИСТЫХ РАСТВОРОВ

 

 

Существует три способа аэрации глинистых растворов: ме­ханический (компрессорный); бескомпрессорный с использова­нием ПАВ и устройств эжекторного типа;  комбинированный.

При компрессорном способе в нагнетательную линию вводят сжатый воздух от компрессора через специаль­ные устройства, которые, с одной стороны, способствуют бар-ботированию воздуха в промывочную жидкость, а с другой — предотвращают попадание раствора в ресивер компрессора при резком  повышении  гидравлических  сопротивлений  в   колонне бурильных труб.

В практике разведочного бурения для получения аэрирован­ных растворов используются передвижные компрессоры, разви­вающие, как правило, небольшое давление. Применение комп­рессорного способа аэрации ограничивается глубиной скважин, на которой потери напора при циркуляции промывочной жид­кости  не превышают давления, развиваемого  компрессором.

Основные недостатки компрессорного способа аэрации: не­обходимость в компрессорном хозяйстве; высокая стоимость приготовления 1 м3 промывочной жидкости; повышенная кор­розия бурильных труб и оборудования.

При бескомпрессорном приготовлении аэ­рированные глинистые растворы могут быть получены или не­посредственно в нагнетательной линии в процессе бурения или промывки скважины, или путем предварительной аэрации. Предварительная аэрация глинистого раствора осуществляется в перемешивающих устройствах горизонтального типа или с помощью бурового насоса. В первом случае емкость устройст­ва заполняют глинистым раствором с таким расчетом, чтобы лопасти выступали не менее чем на 20—25 см, затем добавля­ют пенообразователь и смесь в течение 10—15 мин перемеши­вается. Раствор аэрируется за счет захвата воздуха лопастями глиномешалки.

Аэрированный раствор с помощью бурового насоса приго­товляют следующим образом. В отстойник, заполненный на 3/4 раствором, заливают пенообразователь и вручную перемешива­ют. Затем включают буровой насос, и через отводной шланг раствор сбрасывается в этот же отстойник.

При предварительном приготовлении аэрированных жидкос­тей время перемешивания и их стабильная плотность зависят от вида и количества пенообразователя. Предварительная аэра­ция проста в исполнении, не требует специальных технических средств, однако при этом не совсем надежно регулируется плотность раствора (воздухосодержание). Бескомпрессорная аэрация глинистого раствора непосредственно в нагнетательной линии осуществляется с помощью специального смесителя эжекторного типа.

При бескомпрессорном способе невозможно получить высо­кую степень аэрации. При предварительной аэрации это обус­ловлено конструктивными особенностями буровых насосов, при использовании смесителей — ограниченными техническими воз­можностями их принципиальной схемы. При компрессорном способе аэрации растворов с высокими структурно-механически­ми свойствами ухудшение работы насосов также может быть фактором, ограничивающим степень аэрации.

Ухудшение работы насосов обусловлено наличием в них пространства, примыкающего к рабочему объему цилиндров. В цикле нагнетания происходит сначала сжатие воздушной фа зы и лишь затем раствора, в цикле всасывания сначала рас­ширяется воздушная фаза в объеме, примыкающем к цилиндру, и лишь при падении давления ниже атмосферного начнется про­цесс всасывания. При определенном содержании воздуха пода­ча насоса может вообще прекратиться.

Для улучшения условий работы буровых насосов при комп­рессорной аэрации и использовании смесителей стремятся полу­чить растворы с низкими реологическими параметрами, приме­няя химическую обработку. Все же наиболее эффективен ком­прессорный способ аэрации при использовании воды и других ньютоновских промывочных жидкостей.

Комбинированный способ приготовления аэрированных глинистых растворов—разновидность компрес­сорного. При этом используются смесители эжекторного типа с принципиальной схемой, описанной выше. Сжатый воздух от компрессора подается в камеру смешения, что позволяет повы­сить степень аэрации и использовать компрессоры при боль­ших глубинах скважин. Известен также разработанный во ВНИИБТ способ аэрации бурового раствора путем последова­тельного соединения буровых насосов с промежуточным вводом воздуха от компрессора с невысоким рабочим давлением.