Промывочные жидкости и растворы - МЕТОДЫ ДЕГАЗАЦИИ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

МЕТОДЫ ДЕГАЗАЦИИ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

 

При бурении скважин промывочная жидкость нередко ес­тественным образом обогащается воздухом или газом, что со­провождается резким изменением ее плотности, реологических и структурно-механических свойств. Ухудшается работа насосов и уменьшается их подача, поэтому своевременная и эффектив­ная дегазация промывочных жидкостей — важное условие обес­печения нормального процесса бурения.

Необходимость в дегазации возникает в случае искусственно приготовленных аэрированных растворов, когда они выполнили свою задачу или значительно понизилась их плотность.

Газ и воздух в промывочные растворы поступают главным образом в процессе бурения газосодержащих пород, например, в районах разведки угольных, нефтяных и газовых месторожде­ний. Иногда раствор естественно аэрируется при бурении сухих воздухосодержащих пород. Процесс газонасыщения ускоряется в присутствии поверхностно-активных веществ.

Основное препятствие к выделению газа из раствора — силы внутреннего взаимодействия. В структурированном вязком рас­творе пузырьки газа или воздуха не могут преодолеть напряже­ние сдвига системы и остаются в ней. Образование из поверх­ностно-активных веществ прочных структурированных пленок на поверхности пузырьков воздуха может вызвать устойчивость га­зонасыщенной системы даже в сравнительно слабоструктуриро-ванных растворах. Для снижения газонасыщения жидкости при бурении газонасыщенных пород эффективно применение раство­ров с пониженной вязкостью, однако это далеко не всегда воз­можно.

Существующие методы дегазации можно разделить на четы­ре группы: естественный; механический; физико-химический; комбинированный.

Естественный способ дегазации промывочной жидкости в циркуляционной системе применяется для растворов с невысо­кими вязкостью и СНС. При движении раствора в желобах структура его разрушается, что сопровождается выделением газовой фазы в виде пены. Накопившаяся у перегородок пена постепенно разрушается. Этот способ мало эффективен.

Дегазации способствуют и условия, когда раствор растека­ется тонкой пленкой по широкой наклонной поверхности. В при­сутствии поверхностно-активных веществ в растворе возможна дополнительная аэрация жидкости. Поэтому радикальная мера уменьшения или полного устранения газосодержания — прину­дительная дегазация раствора.

Механические методы дегазации буровых растворов приме­няются при бурении глубоких разведочных скважин на нефть и газ, если в растворе нет ПАВ. Частичная дегазация происхо­дит при очистке глинистых растворов от шлама на вибрацион­ном сите, сите-конвейере. Специальные устройства для дегаза­ции построены на принципе разрушения структуры бурового раствора и создания вакуума. Сюда следует отнести центробеж­ные дегазаторы бурового раствора, вакуумные дегазаторы, из которых применяются ДВС-2, ДКС-2К, ДВМ-2 и др.

Дегазация промывочных растворов возможна в гидроцик­лонах. Нижнее отверстие гидроциклона перекрывается, и к ап­парату подается газонасыщенная жидкость. Под действием ва­куума и сил гравитации газ собирается в центральной части гидроциклона, а затем в виде крупных пузырей выбрасывается струей бурового раствора в атмосферу. Этот способ применяет­ся при неглубоком разведочном бурении.

Физико-химический способ дегазации буровых растворов за­ключается во введении специальных веществ — пеногасителей. Такой способ гашения пены прост, экономичен и не связан с созданием и применением специальных конструкций или уст­ройств. В промывочную жидкость вводят поверхностно-актив­ные вещества, не образующие структурированных пленок, но более активные, чем вещество, вызывающее пенообразование, либо добавляют вещества, связывающие гидрофобную часть мо-лекул пенообразователя. В первом случае воздушные пузырьки разрушаются за счет вытеснения с их поверхности поверхност­но-активного вещества пенообразователя, вследствие локально­го ослабления пленки с последующим разрывом. Лишенный за­щиты пузырек выходит из промывочной жидкости.

Связывание гидрофобной части молекулы пенообразователя, сопровождающееся гашением пены, происходит только тогда, когда эта часть более активно адсорбируется на поверхности пеногаситель — вода, чем на поверхности воздух — вода. Это вызывает десорбцию пенообразователя с поверхности пузырьков и их разрушение.

Особенно активен в качестве пеногасителя полиметисилок-сан. Добавки 0,005—0,05% его способствуют полному удалению пены. Концентрации других пеногасителей должны быть в пре­делах 0,1—3%. Хорошо гасит пену суспензия резины или поли­этилена в дизельном топливе в соотношении 1 : 10. В каждом конкретном случае оптимальная концентрация уточняется опыт­ным путем.