Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Оборудование для очистки бурового раствора

Во время бурения ствола скважины происходит интенсивное разрушение горной породы, которая в свою очередь загрязняет призабойную зону. Для промывки забоя и выноса шлама на поверхность применяют промывочные жидкости способные удерживать кусочки породы во взвешенном состоянии.

С углублением ствола скважины происходит постоянное насыщение бурового раствора выбуренной породой, что в свою очередь ведет к ухудшению его физико-механических свойств, снижает выносную способность раствора.

Постоянное накопление шлама в растворе ведет к увеличению плотности и высокому содержанию твердой фазы. Абразивные частицы, находясь в растворе при циркуляции, ведут к разрушению оборудования. Высокое содержание твердой фазы уменьшает механическую скорость бурения, а высокая плотность приводит к интенсивным поглощениям бурового раствора, что может привести к аварии.

Процесс очистки бурового раствора заключается в удалении из него частиц выбуренной породы, ила и газа. Своевременная и высококачественная очистка буровых растворов значительно повышает долговечность многих узлов бурового оборудования и прежде всего насосов и гидравлических забойных двигателей. Качество очистки растворов во многом определяет эффективность процесса бурения скважины. Использование зашламованных растворов приводит к сальникообразованию в скважине и прихватам бурильной колонны, создает опасность обвалов стенок скважины и возникновения других осложнений.

При высоких требованиях к качеству буровых растворов очистные системы представляют собой довольно сложный комплекс оборудования. Буровые установки комплектуются одно-, двух- или трехступенчатыми устройствами очистки растворов. Д л я очистки бурового раствора от шлама используются вибрационные сита,, гидроциклонные шламоотделители (песко- и илоотделители) , сепараторы и центрифуги. При необходимости дополнительно устанавливают газовые сепараторы и дегазаторы.

Для регулирования содержания твердой фазы и уменьшения плотности бурового раствора можно использовать следующие способы:

• разбавление раствора водой

• замещение части бурового раствора более легким

• осаждение частиц шлама в отстойниках

• очистка с помощью механических средств

На практике обычно используют комбинацию из нескольких способов. Наиболее эффективным является способ очистки буровых растворов с помощью механических средств. Он позволяет снизить влияние выбуренной породы на свойства раствора и как следствие сохранить его качество. Для этого применяют ряд механических средств, позволяющих сократить время взаимодействия и количество частиц в буровом растворе. Эти установки условно можно разделить по глубине очистки раствора от выбуренной породы, т.е. по размеру частиц удаляемых на конкретной установке.

Средства грубой очистки представлены в основном механическими вибрационными установками (виброситами), способными удалять крупный шлам размером свыше 100 мкм. без особого нарушения скорости прокачки бурового раствора.

Средства тонкой очистки представлены более широким спектром механических средств: сито-гидроциклонные сепараторы, песко- и илоотделители, деканторные центрифуги и т.п.

Деление гидроциклонных сепараторов производится условно по диаметру внутренней цилиндрической части гидроциклона и по способности отделения частиц на пескоотделители и илоотделители.

Центрифуги делятся на прямоточные и противоточные (характер движения жидкости внутри барабана), по отношению диаметра барабана к его длине, по скорости вращения барабана (высокоскоростные и низкоскоростные).

Набор средств для очистки бурового раствора подбирается исходя из условий бурения скважин и поставленных задач. Порядок прохождения раствора по установкам определяет схему циркуляции раствора и ступенчатость системы.

При идеальной очистке бурового раствора из него должны быть удалены твердые частицы размером более 1 мкм. Вибросита лучших мировых образцов (ВС-1, В-21, двухсеточное одноярусное сито фирмы «Свако», двухъярусное вибросито фирмы «Бароид » и др.) позволяют удалять из бурового раствора частицы шлама размером боле е 150 мкм. Это практически технологический предел вибросит при очистке глинистых растворов.

Гидроциклонные пескоотделители позволяют очистить буровой раствор на 70—80 %, удаляя частицы шлам а размером более 40 мкм. Гидроциклонные илоотделители диаметром не более 100 мм повышают степень очистки растворов д о 90 % - С их помощью удаляются частицы шлама размером более 2 5 мкм. Для удаления мелкодисперсных частиц шлама размером боле е 10 мкм необходимо применение довольно сложных аппаратов — высоко производительных центрифуг, которые пока широко не применяются из-за технических трудностей и по экономически м соображениям.

Частицы шлама размером до 90 мкм пока не удается отделить от частиц барита. Вследствие недопустимости потерь барита более тонкая очистка буровых растворов считается нецелесообразной.

Принцип работы гидроциклона:

Под действием избыточного давления, создаваемое центробежным насосом, на выходе из насадки 1 улитки 3 (см. рис. 3.3.1) поток жидкости преобразуется в мощную струю, перемещающуюся по спирали вниз конуса 4. Отделившиеся более тяжелые частицы горной породы 8 на периферии вращающегося потока, соприкасаясь со стенкой конуса, поступают вниз и выбрасываются через разгрузочное отверстие 5 (насадку) в виде "веера" 6, "зонтика".

В верхней внутренней части циклона, за счёт вращающейся струи создается разряжение (вакуум) 9, которое заполняется воздухом из атмосферы через шламовую насадку 8. Создающееся разряжение способствует своевременному отводу (отсосу) через сливную насадку 2 из циклона и далее в циркуляционную систему.

Рис. 3.3.1. Гидроциклон

1-входная насадка; 2-сливная насадка; 3-улитка; 4-конус; 5-шламовая насадка; 6-«веер»; 7-шламовый нисходящий поток; 8-зона отсоса (разряжения).

Вибросито с линейными колебаниями - предназначено для очистки бурового раствора от шлама выбуренной породы, применяются как в циркуляционных системах буровых установок, так и для комплектации стационарных и мобильных циркуляционных систем при капремонте скважин и бурении вторых стволов в эксплуатационных скважинах.

Дегазатор бурового раствора предназначен для фазового разделения газожидкостной смеси и дегазации буровых растворов при бурении нефтяных и газовых скважин. Дегазатор применяется в составе циркуляционных систем буровых установок всех классов.

Илоотделитель предназначен и используется для очистки бурового раствора от шлама, принцип его действия основан на разделении суспендированных частиц по массе под действием инерционных сил, возникающих в вихревом потоке гидроциклона. Для тонкой очистки бурового раствора используют гидроциклонные шламоотделители, первая ступень которых называется пескоотделителем, а вторая – илоотделителем. Илоотделитель предназначен для очистки неутяжеленного бурового раствора от частиц выбуренной породы размером менее 0,8 мм при бурении нефтяных и газовых скважин.

Шламовый насос - центробежный насос, предназначенный для перекачки различных гидросмесей с большим содержанием песка, шлама либо бурового раствора. Температура смеси предназначенной для перекачки должна находиться в пределах от +5 до +60 градусов С° и с содержанием частиц пород до 25 мм. Насос комплектуется взрывозащищенным электродвигателем.

Центрифуга - предназначена для глубокой очистки утяжелённых и неутяжелённых буровых растворов, от выбуренной породы при бурении нефтяных и газовых скважин. При очистки утяжеленных буровых растворов применяется в режиме регенерации барита и удаления коллоидной фазы. Применяется в составе циркуляционных систем буровых установок. Система очистки включает центрифугу, питающий насос, раму, пульт управления, воронку загрузочную, лоток шламоотводный, кабельную и гидравлическую обвязку. Исполнение центрифуги основных деталей: коррозионно-стойкая, жаропрочная, нержавеющей сталь с повышенным содержанием хрома и никеля стандарт GB, коррозионно-кислотостойкая нержавеющая сталь.

Пескоотделитель грубой очистки предназначен для очистки бурового раствора от шлама. В очистке используется комплекс механических устройств: вибрационные сита, блоки параллельно соединенных гидроциклонов (пескоотделители и илоотделители), сепараторы (блок гидроциклонов в комбинации с виброситом), глиноотделители (гидроциклоны, работающие по обратному циклу, центрифуги). Гидроциклонные установки используются в качестве дополнительных ступеней очистки бурового раствора от шлама. Принцип их действия основан на разделении суспендированных частиц по массе под действием инерционных сил, возникающих в вихревом потоке гидроциклона. Для тонкой очистки бурового раствора используют гидроциклонные шламоотделители, первая ступень которых называется пескоотделителем, а вторая – илоотделителем. Пескоотделитель грубой очистки предназначен для очистки неутяжеленного бурового раствора от частиц выбуренной породы размером не более 1,5 мм при бурении нефтяных и газовых скважин.

Газожидкостный сепаратор - аппарат, производящий разделение продукта на фракции, предназначен для фазового разделения газожидкостной смеси (газосодержащего бурового раствора) при ликвидации газо-нефтепроявлений и вызове притока в процессе строительства.

Газопереработка

Газопереработка - одна из самых молодых отраслей промышленности, наиболее быстрорастущая и перспективная. Газоперерабатывающие заводы поставляют для народного хозяйства страны высокоэкономичное моторное и бытовое топливо, гелий, элементарную серу, сжиженные газы в виде различных фракций или химически чистых индивидуальных углеводородов.

Газопереработка включает в себя технологические процессы получения сухого газа, элементарной серы, гелия, стабильного конденсата, широкой фракции легких углеводородов, сажи и других ценных для народного хозяйства продуктов.

В газопереработке используют главным образом изотермическое разделение смесей газ-жидкость, газ - твердое тело, где носителем (сплошной средой) является газ, а дисперсной средой - жидкость или твердая взвесь.

В газопереработке по мере усовершенствования техники и технологии все большее распространение получают низкотемпературные установки, предназначенные для глубокого извлечения пропана и этана из природного газа.

В газопереработке находят применение аппараты, в которых используют процессы сепарации дисперсной фазы в разных комбинациях. По назначению сепарационную аппаратуру в нефтегазопереработке делят на путевые (трубные), входные и технологические газосепараторы, трехфазные разделители.

Дальнейшее развитие газопереработки связано с более глубокой переработкой газа и конденсата, расширением газохимических процессов и производства моторных топлив.

В практике газопереработки применяют многоступенчатые схемы НТК. В настоящем разделе рассматривается работа многоступенчатой схемы на примере трехступенчатой НТК с внешним пропановым холодильным циклом, в котором пропан испаряется на каждой ступени сепарации на разных изотермах. На первой ступени конденсации поступающий газ охлаждается до какой-то промежуточной температуры, более высокой чем температура следующей ступени конденсации, после чего образовавшаяся двухфазная смесь разделяется на паровую и жидкую фазы. Паровая фаза поступает на II ступень низкотемпературной конденсации, где охлаждается до более низкой температуры, которая, однако, выше конечной. Затем образовавшиеся паровая и жидкая фазы снова разделяются. Паровая фаза идет на III ступень, где она охлаждается до заданной температуры и разделяется на паровую и жидкую фазы. Жидкую фазу с каждой ступени выводят и направляют в деэтанизатор.

В практике газопереработки применяют многоступенчатые схемы НТК с применением различных комбинаций холодильных циклов. В настоящем разделе рассматривается работа многоступенчатой схемы на примере трехступенчатой НТК с внешним пропановым холодильным циклом, в котором пропан испаряется на каждой ступени сепарации на разных изотермах. На первой ступени конденсации поступающий газ охлаждается до какой-то промежуточной температуры, более высокой, чем температура следующей ступени конденсации, после чего образовавшаяся двухфазная смесь разделяется на паровую и жидкую фазы. Паровая фаза поступает на II ступень низкотемпературной конденсации, где охлаждается до более низкой температуры, которая, однако, выше конечной. Затем образовавшиеся паровая и жидкая фазы снова разделяются. Паровая фаза идет на III ступень, где она охлаждается до заданной температуры и разделяется на паровую и жидкую фазы.

В технологии газопереработки абсорбционная осушка газа концентрированными водными растворами ди - или триэтиленгликоля является основным методом. При этом остаточная влажность (точка росы) газа на выходе из гликолевой колонны (абсорбер) зависит от влагосодержания гликоля, поступающего в аппарат.

Важно, что газопереработка в компании стала рентабельной, и объем прибыли за год возрос почти в 2 раза.

Для технологических процессов газопереработки, в частности, для очистки газа от кислых примесей водными растворами аминов целесообразно применение в массообменных колоннах, работающих при высоких давлениях, прямоточно-центробежных элементов с нисходящим движением фаз.

Тенденция развития процессов газопереработки в направлении повышения коэффициента извлечения из нефтяных газов углеводородов (С3 высшие) привела к переводу абсорбционных процессов на более легкие, более эффективные абсорбенты.

По мере развития газопереработки возрастает роль очистки газа от жидкости и механических примесей.

Технический прогресс в области газопереработки направлен на дальнейшее совершенствование существующих технологических процессов путем разработки нового высокопроизводительного, надежного и экономичного оборудования.

Углеводородный состав жидких продуктов газопереработки определяется хроматографическими методами.

Кроме перечисленных аппаратов в газопереработке широко применяют абсорбционно-отпарную колонну (АОК), предназначенную для деэтанизации насыщенного абсорбента. Следовательно, нижняя часть колонны работает как отгонная секция ректификационной колонны, а верхняя - как абсорбер.

Применение газовых конденсатов в газопереработке имеет место в процессах, которые не требуют больших количеств сырья. С этой точки зрения наиболее приемлемым направлением использования конденсатов являются окислительные процессы. В настоящее время различные кислородосодержащие соединения пользуются большим спросом. Уже разработаны процессы прямого окисления низкотемпературных парафиновых углеводородов (пропан бутан) с получением различных альдегидов и кетонов. Для осуществления этих процессов достаточно ресурсов углеводородов Сз в составе конденсатов.

Особенности производственных процессов в газопереработке влияют на методы и формы организации производства. К наиболее важным особенностям газопереработки можно отнести следующие.

В нефте - и газопереработке в основном применяются тарельчатые колонны.

В нефте - и газопереработке применяют главным образом тарельчатые колонные аппараты.

В процессах нефте - и газопереработки требуется подводить или отводить тепло, чтобы обеспечить необходимые температуры в соответствующих аппаратах. Для этого служат специальные аппараты, называемые теплообменными или теплообменниками.

В процессах нефте - и газопереработки для обеспечения необходимой температуры в аппаратах требуется подводить или отводить тепло.

В практике поверочных расчетов процессов газопереработки часто необходимо определить параметры выходного потока по известным параметрам входного потока и тепловой нагрузке на теплообменник. Исходной информацией для расчета являются параметры входного потока: давление, температура, энтальпия, количество и состав входного потока и тепловая нагрузка на теплообменник.

Главным направлением в строительстве объектов газопереработки стало применение основного технологического оборудования большой единичной мощности, в крупноблочном исполнении, облегченных строительных конструкций и др. В десятой пятилетке построены и введены в эксплуатацию газоперерабатывающие заводы суммарной производительностью 16 млрд. м3 в год.

Газожидкостные сепараторы, применяемые в газопереработке, делят по принципу их действия на следующие основные типы: гравитационные; инерционные; жалюзийные; центробежные; сетчатые; фильтры-сепараторы.

Одним из актуальных вопросов в газопереработке является вопрос о месте строительства газобензиновых заводов.

Применяемые в нефте - и газопереработке ректификационные колонны подразделяются по: назначению, числу получаемых дистиллятов, уровню давления в колоннах, способу организации контакта парогазовой и жидкой фаз.

Таким образом, основными ресурсами для газопереработки в нашей стране являются нефтяные газы, газы газоконденсатных месторождений и конденсаты. Очередность вовлечения каждого вида сырья в переработку должна обосновываться технико-экономическими расчетами.

Исследования показателей качества напряжения на предприятиях газопереработки позволили установить, что несимметрия и несинусоидальность не превышают норм ГОСТ 13109 - 67, поэтому в дальнейшем ограничимся рассмотрением лишь влияния отклонения напряжения от номинального как на работу электроприводов, так и на технологический процесс газоперерабатывающих заводов.

Чтобы ограничить влияние отклонений напряжения на процесс газопереработки и оптимизировать его по технологическим параметрам, следует применять асинхронные двигатели с малым номинальным скольжением, или с синхронным приводом насосов. При использовании синхронного привода экономические характеристики рассматриваемых технологических агрегатов будут аналогичны характеристике турбокомпрессоров ( см. рис. 6.20), минимум ущерба для которых наблюдается при номинальном или несколько ниже номинального напряжения в зависимости от загрузки двигателя и тока возбуждения. В табл. 6.3 приведены суммарные годовые ущербы для ряда технологических установок при существующих уровнях напряжения, эксплуатируемых на различных ГПЗ страны.

Роль тех или иных установок в системе газопереработки, их удельный вес и единичные мощности различны. Однако основополагающие физико-химические, кинетические, термодинамические и гидродинамические законы остаются общими для установок одинакового технологического назначения, независимо от их местонахождения на промысле, газо - или нефтеперерабатывающем заводе.

Влияние на вспенивание технологических жидкостей в процессе газопереработки - отсутствует.

В лаборатории катализаторов и адсорбентов ГНИ и ВНИПИ газопереработки были проведены исследования по разработке отечественного титаноксидного катализатора для получения серы методом Клауса. Результаты сравнения показали, что испытуемый титаноксидный отечественный катализатор по своим свойствам не уступает лучшим зарубежным аналогам типа CRS-31. По ряду свойств, в частности гидролизующей активности и прочности, отечественные катализаторы уступают.

С вводом в эксплуатацию этих заводов завершено формирование газопереработки в самостоятельную подотрасль газовой промышленности. Влияние степени расширения активного газа на эффективность.

Последнее обстоятельство представляет несомненный практический интерес для объектов газопереработки, характеризующихся, как правило, ограниченной величиной свободного перепада давления и относительно низким уровнем давления.

Контроль качества сжиженных газов и жидких углеводородных продуктов газопереработки проводится посредством определения технологических и потребительских характеристик в целях обеспечения надлежащих условий транспортирования, хранения и использования этих продуктов потребителями. Ректификация - наиболее распространенный в нефте - и газопереработке процесс разделения жидких смесей на практически чистые.

В эпоху быстрого развития нефтехимии, нефте - и газопереработки сохранение такой методологии разработки балансов, при которой ценнейшее сырье учитывается как топливо в единицах теплотворной способности, приводит к серьезному искажению данных, характеризующих развитие ряда важнейших отраслей народного хозяйства.

Последующие превращения первичных продуктов угле -, нефте - и газопереработки приводят к таким веществам, как спирты, фенолы, альдегиды, кетоны, кислоты. Из монооксида углерода получают фосген, муравьиную кислоту, из метана - циановодородную кислоту, сероуглерод и хлорпроизводные.

Последние десятилетия ознаменовались большими успехами нефтехимии, нефте - и газопереработки, обусловившими вовлечение в потребление многих продуктов и полупродуктов, обладающих высокими качественными показателями и новыми свойствами.

Оборудование для очистки бурового раствора 📙 Реферат → 🆔 168018