Циркуляционная система буровой установки

Циркуляционная система буровой установки — это ключевой элемент, который является важной частью стабильной и безопасной работы при бурении. Она представляет собой комплекс оборудования, благодаря которому обеспечивается непрерывная циркуляция бурового раствора по замкнутой схеме: от накопительных емкостей через бурильную колонну к забою скважины и обратно, где уже происходит очистка и повторное использование. Такая система решает сразу несколько важнейших задач, от которых напрямую зависит эффективность буровых процессов и соблюдение норм безопасности. В этом материале подробно рассмотрим, какие функции выполняет циркуляционная система, из каких компонентов она состоит и какую значимость имеет циркуляционная система очистки бурового раствора в современных условиях бурения.

Что такое циркуляционная система?

Циркуляционная система — это техническое устройство и одновременно производственный процесс, обеспечивающий циркуляцию бурового раствора при бурении скважины. Ее основное предназначение — поддерживать нужные параметры раствора, способствовать выносу выбуренной породы из скважины и защищать стенки скважины от разрушения. Циркуляция раствора осуществляется по следующему маршруту: раствор закачивается в бурильный инструмент насосами, поступает к долоту, а затем через кольцевое пространство поднимается обратно на поверхность, где проходит очистку. После этого жидкость вновь направляется в емкости хранения и вновь используется в процессе бурения. Таким образом, циркуляционная система бурового раствора замыкается, минимизируя потери ресурса и повышая рентабельность бурения.

Функции циркуляционной системы буровой установки

• Вынос выбуренной породы. При вращении долота на забое скважины образуется шлам — мелкодисперсная порода, которую необходимо выносить на поверхность. Это — одна из главных задач циркуляционного цикла.
• Охлаждение и смазка долота. При бурении долото нагревается и испытывает большие нагрузки. Раствор снижает трение и охлаждает режущий инструмент.
• Предотвращение обрушения стенок скважины. Поддержание определенного давления раствора позволяет избежать осыпания и проникновения пластовых жидкостей.
• Создание противодавления. Циркуляционная система должна обеспечивать устойчивое равновесие между пластовым и гидростатическим давлением, предотвращая выбросы.
• Очистка и повторное использование бурового раствора. После выполнения своих функций раствор не утилизируется, а проходит многоступенчатую очистку и возвращается в оборот.

Устройство циркуляционной системы буровой установки

Циркуляционная система буровой установки представляет собой многоуровневый комплекс, в который входит целый ряд узлов и оборудования, работающих в едином технологическом цикле. Чтобы понять, как именно происходит циркуляция раствора, важно разобраться, из каких элементов состоит система и какую функцию выполняет каждый из них.

1. Емкости для хранения и приготовления бурового раствора. На первом этапе раствор хранится в специальных резервуарах — активных и резервных емкостях. Здесь происходит:

• хранение готового раствора;
• приготовление новых партий с нужными химико-физическими характеристиками;
• корректировка параметров (вязкость, плотность, pH).

Часто емкости объединяются в блоки с миксерами, насосами и датчиками, обеспечивая автоматизированное приготовление раствора.

2. Буровые насосы. Раствор из емкостей подаётся к устью скважины мощными насосами. На буровых установках применяются:

• плунжерные насосы, которые отличаются высокой надёжностью;
• поршневые насосы, дающие стабильный напор.

Они должны обеспечивать высокое давление и равномерный поток, особенно при глубоком бурении.

3. Бурильная колонна. По внутреннему каналу бурильной колонны буровой раствор подаётся от устья к забою скважины. Колонна состоит из соединённых металлических труб, по которым жидкость под давлением поступает к долоту.

4. Долото и забой скважины. На выходе из колонны раствор проходит через насадки в долоте, где:

• разрушает горную породу;
• охлаждает режущие элементы;
• формирует поток, выносящий шлам в кольцевое пространство.

5. Кольцевое пространство (аннуляр). После выхода из долота раствор с частицами породы поднимается наверх по кольцевому пространству между стенкой скважины и бурильной колонной. Это важнейший участок циркуляционного контура, где формируется обратный поток.

6. Шламовый лоток. На поверхности загрязнённый раствор через шламовый лоток направляется к оборудованию первичной очистки. Здесь он поступает в циркуляционную систему очистки бурового раствора (ЦСГО), проходя через целый ряд ступеней.

7. ЦСГО — циркуляционная система очистки бурового раствора. ЦСГО в бурении (расшифровка — центральная система грубой очистки) включает:

• вибросито — удаляет крупные частицы породы;
• десандеры и десильтеры — отфильтровывают песок и мелкие фракции;
• дегазаторы — устраняют газовые включения;
• центрифуги — удаляют тонкодисперсные загрязнители;
• емкости-фильтры и химические корректоры состава.

После прохождения через все стадии очистки, раствор возвращается в активные емкости и вновь используется в процессе бурения.

Применение циркуляционных систем очистки бурового раствора (ЦСГО)

ЦСГО в бурении — это не просто вспомогательная технология, а основа многоразового использования буровой жидкости. Основная задача центральной системы грубой очистки — довести буровой раствор до параметров, требуемых для продолжения бурения. Благодаря циркуляционной системе очистки бурового раствора решаются следующие задачи:

• удаление вредных компонентов (газа, песка, мелкой породы);
• поддержание физико-химических свойств раствора;
• минимизация расхода компонентов при приготовлении новых растворов;
• снижение затрат на утилизацию загрязненной жидкости;
• продление ресурса бурового оборудования.

ЦСГО включает оборудование, выполняющее последовательную обработку раствора: от грубой механической очистки до центрифугирования и химического контроля. Современные установки обеспечивают автоматический мониторинг состава раствора и автоматически регулируют добавки для поддержания параметров.

Почему циркуляционная система — ключ к успешному бурению?

Циркуляционная система буровой установки — это не просто система, а стратегический компонент, от которого зависит весь процесс бурения. При сбоях в работе ЦСГО может произойти разгерметизация скважины, аварийный выброс или обрушение стенок. От исправности каждого узла зависит безопасность персонала, экономическая эффективность проекта и сроки его реализации. Система должна быть правильно спроектирована, состоять из надежного оборудования и регулярно обслуживаться. Только в этом случае можно гарантировать устойчивость бурения, качество выработки и безопасность объекта.

Циркуляционная система — это жизненно важная часть буровой установки, включающая в себя комплекс узлов и оборудования, предназначенных для циркуляции и очистки бурового раствора. Её роль в процессе бурения трудно переоценить: от охлаждения долота до стабилизации стенок скважины и обеспечения герметичности. ЦСГО в бурении (расшифровка: циркуляционная система очистки бурового раствора) обеспечивает повторное использование ресурса и снижает затраты. Понимание устройства и принципов работы циркуляционной системы — основа успешного проектирования, эксплуатации и обслуживания буровых комплексов.