Промывочные жидкости и растворы - ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ

 

 

Физико-химические методы очистки представлены флокуля-цией, разбавлением и коагуляцией, используется и комбиниро­вание этих методов. Они применяются также при полном выве­дении глинистой твердой фазы из раствора.

 Флокуляция заключается во введении реагента-флоку-лянта (обычно полимерного), который обеспечивает флокуля-цию частиц выбуренной породы с последующим осаждением в отстойниках. Процесс флокуляции породы протекает не мгно­венно, а в течение определенного времени (до 5 мин), причем наиболее активно идет с перемешиванием.

Часть реагентов флокулирует твердую фазу избирательно, т. е. обладает селективным действием. Так, частично гидролизо-ванный полиакриламид интенсифицирует или стабилизирует процесс диспергации монтмориллонита и флокулирует каолино­вые, гидрослюдистые и другие дисперсные частицы горных по­род. Наиболее активны в качестве флокулянтов акриловые по­лимеры. Концентрация их колеблется от 0,01 до 0,15%.

Коагуляция используется для частичного или полного вывода твердой фазы из раствора. При частичном выводе твер­дой фазы коагулятор вводится совместно с флокулянтом. Здесь коагулятор повышает гидрофобность твердой фазы, а флокулянт укрупняет частицы в хлопья, наиболее крупные из которых вы­падают в осадок. При полном выводе твердой фазы необходимо создать условия для гидрофобной коагуляции, увеличивая кон­центрацию коагулянта. В качестве коагуляторов при очистке используются галоидные соединения Al, Fe, Ni, Co, Na, Ca, A1SO4, а также полиакрилаты, полиакриламины, полиамины в количестве от 0,01 до 5%.

Разбавление применяется при резком увеличении рео­логических параметров промывочной жидкости, когда даже крупные частицы не сепарируются в очистных системах. Разбав­ление ведется водой или очищенной промывочной жидкостью с низкими реологическими параметрами. Разбавляющий компо­нент вводят в приустьевую часть циркуляционной системы сква­жины и обеспечивают условия, благоприятствующие перемеши­ванию.

 

КОМБИНИРОВАННЫЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ

 

Наибольший эффект очистки дает комбинация перечислен­ных выше методов. Чаще всего используется комбинация же-лобной и гидроциклонной очистки. При алмазном бурении же­лобная система утрачивает свое значение, и большую роль при­обретают гидроциклоны — илоотделители с физико-химическими методами очистки. Более эффективная работа гидроциклонов достигается разбавлением.

Таким образом, получаются различные варианты очистки промывочной жидкости от выбуренной породы: одноступенчатая желобная система или гидроциклон в том или ином режиме; двухступенчатая: желобная система — пескоотделитель, песко-отделитель — илоотделитель, илоотделитель — турбогидроцик-лон, илоотделитель — химическая очистка и т. д.; трехступенча­тая: пескоотделитель — илоотделитель — турбоцнклон, илоотде­литель — турбоциклон — химическая очистка и т. д. Следует иметь в виду, когда актуально применение гидроциклона в режи­ме илоотделения, желобная система играет роль соединитель­ных элементов и как ступень очистки отпадает.

Во ВНИИКРнефти для бурения нефтяных и газовых сква­жин разработана типовая трехступенчатая система, включаю­щая вибросито ВС-1 для грубой очистки частиц размером до 0,16 мм, пескоотделитель (ПГ-45, ПГ-90) для удаления частиц размером до 0,08 мм и илоотделитель для удаления частиц размером до 0,03 мм.

Содержание активной твердой фазы регулируется комбина­цией гидроциклонной очистки и флокуляции с последующей се­парацией флокул в илоотделителе или турбоциклоне. Возможен вариант параллельного использования химической очистки. Для этого часть циркулирующего раствора отводится в отдельный отстойник, где он обрабатывается флокулянтом или коагулян­том и гидрофобно коагулируется. Вода, получающаяся в отстой­нике, направляется в основной поток бурового раствора в каче­стве разбавителя, а образующийся осадок утилизируется.