Содержание:
В процессе бурения скважин буровая жидкость может насыщаться атмосферным воздухом или газами, которые содержатся в разрабатываемом пласте. Это приводит к его вспениванию и ухудшению технологических характеристик. Исходная плотность снижается, зато увеличивается вязкость и статическое напряжение сдвига. Перечисленные процессы не только снижают эффективность оборудования, но и повышают опасность возникновения аварий. Для предотвращения перечисленных негативных ситуаций используется дегазатор бурового раствора. Его устанавливают в циркуляционных системах установок бурения, независимо от их класса.
Определение
Дегазатором называется технологический блок, который выполняет несколько функций. Он:
- восстанавливает исходную плотность буровой жидкости, после того как та прошла грубую очистку от частиц выбуренной породы;
- выделяет растворенные попутные газы и направляет их в газовоздушную линию.
Дегазатор может использоваться как оборудование для первой или второй ступени системы очистки. Последний вариант выбирается для бурения при равновесном и/или несбалансированном давлении в скважине. В этом случае оборудование устанавливают сразу после газового сепаратора. Стандартный блок дегазации включает в себя:
- дегазатор;
- площадку обслуживания;
- раму;
- трубопроводы с арматурой.
Методы и оборудование, которыми осуществляется очистка буровых составов от газов, подбираются под каждую конкретную скважину индивидуально.
Причины газирования буровых растворов
Все причины, по которым буровая жидкость может насыщаться газом, делятся на две группы.
Снижение давления на пласт. Практика показала, что чаще всего это происходит:
- из-за несоответствия плотности состава условиям бурения скважины;
- поглощения бурового раствора вышележащими пластами;
- недолива скважины, из-за чего в некоторых случаях наблюдается эффект поршневания;
- высокой скорости подъема колонны и бурильного оборудования при использовании высоковязких буровых составов.
Физико-химические и механические процессы. Чаще всего насыщение газом происходит вследствие диффузии. Хотя газовые пласты в процессе бурения находятся под избыточным давлением столба жидкости, это не исключает возможность газирования последней. Даже заполнение заколонного пространства тяжелым (утяжеленным) буровым составом не может гарантировать полного отсутствия диффузии газа.
Когда требуется дегазация
Если объемное содержание газа в буровом растворе превышает фоновый уровень на 5 объемных процентов и более, должны обязательно приниматься меры по дегазации. Параллельно с этим выявляются причины газирования, например, из-за особенностей пласта, и принимаются меры по их устранению. Если дегазация будет проводиться без ликвидации причин, по которым раствор насыщается газом, это повлечет за собой неоправданные затраты.
Технологии дегазации
Для очистки буровых жидкостей используются следующие способы.
Механический. Такая технология предусматривает увеличение площади поверхности, с которой соприкасается газированный раствор. При этом происходит активное выделение газа. Для реализации физического метода очистки используются разбрызгиватели и гидроциклоны, а также другое оборудование, увеличивающее площадь соприкосновения буровой жидкости с твердыми поверхностями.
Вакуумный. В нем предусматривается создание над поверхностью жидкости разреженной среды. Пузырьки газа перемещаются по направлению к области пониженного давления и выделяются из бурового раствора. В качестве оборудования для разрежения воздуха применяются специальные вакуумные насосы. Этот способ применяется чаще всего, он практичный и эффективный.
Термический. Используется не слишком часто. Технология основывается на том, что при повышении температуры раствора из нее начинают активно выделяться газы. Для эффективной очистки необходим не только нагрев до точки кипения, но и выдержка в течение некоторого времени.
Комбинированный. В нем используются две разные технологии. При центробежно-вакуумной очистке газированный раствор разбрызгивается на стенки камеры, в которой создано пониженное давление. Термовакуумный способ включает в себе нагрев жидкости и разрежение воздуха в резервуаре.
Очистка бурового раствора от газа проводится только после того, как он прошел грубую механическую фильтрацию на специальном оборудовании. Качество фильтрования существенно влияет на конечный результат дегазации. Кроме того, уровень очистки от растворенных газов зависит:
- от плотности и вязкости бурового состава;
- прочности его структуры;
- размера пузырьков газа;
- уровня поверхностного натяжения.
Виды дегазаторов
По используемой технологии и конструктивному исполнению блоки дегазатора разделяются на несколько групп.
Вакуумные. Такой блок дегазатора используется в нефтегазовой промышленности чаще всего. Его размещают в линии оборудования после очистки раствора от твердых частиц, в которую входит вибросито, очиститель и сепаратор. Состав всасывается в резервуар блока и распределяется по расположенным там пластинам. Газовые пузырьки, находящиеся в растворе, соприкасаются с твердой поверхностью и выделяются наружу. По механизму работы вакуумные дегазаторы делятся на две категории:
- циклического действия. Это автоматизированные установки, оснащенные герметичной емкостью с двумя отсеками. Последовательность включения камер блока осуществляется с помощью золотникового клапана. Циклический блок дегазатора имеет производительность очистки 25–60 л/с;
- непрерывного действия. Основой являются горизонтальные емкости в виде цилиндра. В их верхней части размещены наклонные пластины. Буровой состав направляют в горизонтальные камеры, где он растекается тонким слоем по наклонным пластинам и дегазируется.
Центробежно-вакуумные. Основой блока очистки является цилиндрический вертикальный корпус, в котором создается разреженное давление (вакуум). К нему подключены трубы, по которым подается дегазируемый буровой состав. Он разбрызгивается на стены корпуса. Газовые пузырьки под действием вакуума выделяются из жидкости. В камере, где идет дегазация, с помощью насоса постоянно поддерживается низкий уровень давления, не превышающий 0,04 МПа. Производительность центробежно-вакуумного дегазатора может достигать 50,5 л/с.
Атмосферные. Конструкция блока очистки включает в себя вертикально расположенную цилиндрическую камеру и подключенные к ней трубопроводы. Из расположенного в центре разбрызгивателя (форсунки) на стенки камеры под давлением подается распыленный буровой состав. При распылении и ударе раствора о стенки выделяется газ. Его выводят в атмосферу или отсасывают насосом (воздуходувкой). Производительность такого дегазатора составляет до 38 л/с.
Производители предлагают большой выбор блоков для дегазации растворов. Среди вариантов оборудования следует отметить продукцию «АКРОС». Компания имеет большой опыт разработки буровых растворов и оборудования под различные задачи нефтегазовой сферы.
Предложения от компании «АКРОС»
Компания разработала серию вакуумных дегазаторов AKR, подходящих под особенности разработки и эксплуатации скважин в российских условиях. Применение таких блоков очистки позволяет осуществлять эффективную дегазацию при газопроявлениях на нефтяных, газоконденсатных и газовых скважинах, если в пластовом флюиде содержится не более 6 % сероводорода.
Особенности серии AKR. Дегазатор рассчитан на работу в составе циркуляционных систем буровых установок всех классов. К основным плюсам серии AKR относятся:
- автономность работы. Это выгодно отличает блоки дегазаторов «АКРОС» от стандартных вакуумных моделей;
- автоматический контроль процесса. Работу контролирует датчик уровня, предотвращающий недопустимое заполнение камеры жидкостью.
Так как состав поступает в дегазатор за счет создания вакуума в рабочей емкости, для блока не требуется центробежный насос.
Характеристики серии AKR. Линейка дегазаторов от «АКРОС» включает в себя две модели: 270 и 360. Оба блока дегазации имеют одинаковый диаметр емкости (920 мм) и КПД порядка 95 %. Степень разрежения воздуха в оборудовании достигает -0,02～-0,04 Мпа. Присоединительный диаметр входящей линии составляет 6", выходящей – 8". Серия имеет взрывозащищенное исполнение класса EX II Gb c IIB T4. Производительность дегазации бурового состава составляет 270 и 360 м³/ч, в зависимости от модели.
Для приобретения блока дегазатора или иного оборудования от «АКРОС» заполните заявку на сайте компании. Специалисты свяжутся с вами для уточнения деталей работы.
