RU2030545C1

RU2030545C1 - Drilling mud screening system

Info

Publication number: RU2030545C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Цыганков; Ш.Г. Шайдуллин; В.И. Цупранов; Н.Г. Хафизов; А.А. Гафаров
Original assignee: Цыганков Виктор Викторович
Priority date: 1990-05-23
Filing date: 1990-05-23
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: well drilling. SUBSTANCE: drilling mud screening system has receiving vessels with separating sections intercommunicated by trough system. There are vibrating screens with bottom plate, separating branch pipe and slide gates. They connect vibrating screens with manifold. There are desanders installed successively, desilters, degassers, sludge pumps and troughs, additional slide gate, additional vibration screen with bottom plate, individual drive and screen. Screen meshes are sizing 1.5x1.5 mm. Shaking amplitude is not above 1.5 and not less than 1.0 mm. Main vibration screens have meshes with sizes smaller than that of additional vibration screen. Level of bottom of bottom plate of additional vibration screen is not lower than overflow level from bottom plate of main vibration screens into vessel. Bottom plate of additional vibration screen has overflow onto main vibration screens. Additional slide gate is located in separating branch pipe and communicates additional vibration screen with manifold. EFFECT: higher efficiency and reliability of system operation in drilling tough clay rocks. 1 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, точнее к нефтегазоперерабатывающей, и может быть использовано при очистке буровых растворов от выбуренной породы при бурении скважин. The invention relates to the mining industry, more specifically to the oil and gas refining, and can be used to clean drilling fluids from drill cuttings while drilling wells.

Известно вибросито, содержащее основание, предназначенное для сбора и распределения очищенного раствора, вибрирующую раму с вибратором и двумя ярусами сеток для очистки бурового раствора и сброса шлама в отвал [1]. Недостатком данного вибросита является закупорка ячеек ситового полотна верхнего яруса глинистыми частицами выбуренной породы, что приводит к большим потерям бурового раствора и невозможности прохождения полного объема раствора для более тонкой очистки на нижнем ярусе сеток, а также сложность по уходу и замене мелкоячеистых сеток нижнего яруса, так как стойкость мелкоячеистых ситовых кассет (с размером ячеек 0,16х0,16; 0,2x0,2; 0,25х0,25 мм) в 5-10 раз ниже стойкости крупноячеистых ситовых кассет (с размером ячеек 0,4х0,4 мм; 0,55х0,55 мм и 0,9х0,9 мм). Known vibrating sieve containing a base intended for the collection and distribution of the purified solution, a vibrating frame with a vibrator and two tiers of nets for cleaning the drilling fluid and dumping sludge into the dump [1]. The disadvantage of this vibrating sieve is the clogging of the cells of the sieve cloth of the upper tier with clay particles of cuttings, which leads to large losses of drilling fluid and the inability to pass the full volume of the solution for finer cleaning on the lower tier of the nets, as well as the difficulty in maintaining and replacing the fine mesh nets of the lower tier, as the resistance of fine-mesh sieve cassettes (with a mesh size of 0.16x0.16; 0.2x0.2; 0.25x0.25 mm) is 5-10 times lower than the resistance of coarse-mesh sieve cassettes (with a mesh size of 0.4x0.4 mm; 0 , 55x0.55 mm and 0.9x0.9 mm).

Известна также система очистки буровых растворов, содержащая емкости с разделенными отсеками, соединенные желобной системой, два вибросита, два пескоотделителя и илоотделитель вибросита через разделительный патрубок с двумя шиберами связаны с манифольдом, шламовые насосы, дегазатор, лотки для сбора шлама в амбар [2]. Недостатком данной системы является низкое качество очистки бурового раствора на первой ступени при разбуривании глинистых пород из-за закупорки ячеек ситового полотна вибросита частицами вязких глин. Это приводит к большим потерям бурового раствора, преждевременному выходу из строя ситового полотна. Подача неочищенного раствора, минуя сетки, ведет к нарушению технологии очистки на гидроциклонных установках. Из-за большого содержания фазы в буровом растворе насадки гидроциклонов забиваются ее сгустками, что является основной причиной отключения батарей гидроциклонов от очистной системы. A drilling fluid cleaning system is also known, which contains tanks with separated compartments connected by a gutter system, two vibrating screens, two sand screens and a sand screen separator through a separation pipe with two gates connected to the manifold, slurry pumps, a degasser, trays for collecting sludge into a barn [2]. The disadvantage of this system is the low quality of drilling fluid cleaning in the first stage when drilling clay rocks due to clogging of the cells of the screen cloth vibrosieve particles of viscous clays. This leads to large losses of drilling fluid, premature failure of the sieve cloth. The feed of the crude solution, bypassing the grid, leads to a violation of the cleaning technology in hydrocyclone installations. Due to the high phase content in the drilling fluid, the hydrocyclone nozzles become clogged with it, which is the main reason for disconnecting hydrocyclone batteries from the treatment system.

Эффективность работы трехступенчатой системы очистки буровых растворов определяется на первой ступени, когда используются вибросита. С помощью вибросита удаляется основная масса выбуренной породы и создаются условия для эффективной очистки на гидроциклонных установках. Известно, что наибольшая производительность вибросита в том случае, когда шлам состоит из песка, наименьшая, когда шлам представлен вязкими глинами. При бурении в глинистых отложениях закупорка ячеек частицами выбуренной породы приводит к большим потерям раствора. Однако из практического опыта бурения нефтяных и газовых скважин на месторождениях Западной Сибири, Белоруссии известно, что из-за присутствия в верхнем интервале (300-800 м) геологического разреза пропластков вязких глин, переслаивающихся с песчанистыми отложениями, очистка раствора от выбуренной породы на виброситах неэффективна из-за постоянного прилипания частиц вязких глин к вибрирующей поверхности ситового полотна. Это приводит к закупорке ячеек сетки, уходу раствора в амбар и быстрому разрыву ситового полотна. Во избежание потери значительного объема прокачиваемого раствора, циркуляции, приходится через приоткрытое отверстие в приемной емкости вибросита подавать неочищенный раствор, минуя сетки, в емкости циркуляционной системы. Это ведет к зашламлению приемных емкостей блока вибросит и гидроциклонов крупными частицами выбуренной породы, закупорку насадок гидроциклонов; снижение качества тонкой очистки буровых растворов и скорости бурения. The efficiency of a three-stage drilling fluid purification system is determined in the first stage when vibrating screens are used. Using a vibrating screen, the bulk of the cuttings is removed and conditions are created for effective cleaning at hydrocyclone plants. It is known that the greatest productivity of the shale shaker in the case when the sludge consists of sand, the smallest when the sludge is represented by viscous clays. When drilling in clay sediments, blockage of the cells with drill cuttings leads to large losses of the solution. However, from practical experience in drilling oil and gas wells in Western Siberia and Belarus, it is known that due to the presence in the upper interval (300-800 m) of the geological section of viscous clay interlayers interbedded with sandy deposits, cleaning the drilling mud from drilling cuttings on vibrating screens is ineffective due to the constant adhesion of particles of viscous clays to the vibrating surface of the sieve cloth. This leads to clogging of the mesh cells, the solution disappears into the barn and the mesh screen ruptures quickly. In order to avoid the loss of a significant volume of pumped solution, circulation, it is necessary to feed the crude solution through an aperture in the receiving screen of the vibrating screen, bypassing the nets, into the tank of the circulation system. This leads to clogging of the receiving capacities of the vibrosieve block and hydrocyclones with large particles of cuttings, clogging of nozzles of hydrocyclones; reduced quality of thin cleaning of drilling fluids and drilling speed.

Исследовательские работы показали, что причиной закупорки ячеек сетки вибросита (ВС-1, ВС-2) являются частицы вязких (пластичных) глин, а также чрезмерная величина силы соударения их о вибрирующую поверхность ситового полотна, где на частицы шлама действуют направленные силы (вверх и вперед) с их одновременным проворачиванием (эффект комкования). При испытаниях было установлено, что предотвращение закупорки ячеек ситового полотна частицами вязких глин достигается при амплитуде колебаний не более 1,5 мм и не менее 1,0 мм; для обеспечения прохождения (фильтрации) полного объема прокачиваемого раствора необходимо использование крупноячеистых сеток с размером ячеек 1,5х1,5 мм. Однако в данном случае применение крупноячеистых сеток на виброситах не позволяет осуществить более тонкую очистку бурового раствора от твердой фазы (песка) на первой ступени и создать нормальные условия (при очистке раствора на гидроциклонном пескоотделителе ПГ-45 объемное содержание песка должно быть не более 2%) надежной и эффективной очистки на последующих ступенях, т.е. на гидроциклонных пескоотделителях и илоотделителях. Таким образом, повышение эффективности и надежности очистки буровых растворов на первой ступени при бурении интервалов скважины, представленных вязкими глинами, можно достигнуть путем поэтапной грубой и более тонкой очистки раствора на виброситах, установленных последовательно. Research works have shown that the reason for blocking the cells of the vibrosieve mesh (VS-1, VS-2) is particles of viscous (plastic) clays, as well as the excessive value of their impact force on the vibrating surface of the sieve cloth, where directed forces (up and forward) with their simultaneous rotation (clumping effect). During tests, it was found that the prevention of clogging of the cells of the sieve cloth by particles of viscous clays is achieved with an oscillation amplitude of not more than 1.5 mm and not less than 1.0 mm; To ensure the passage (filtration) of the full volume of the pumped solution, it is necessary to use coarse mesh with a mesh size of 1.5x1.5 mm. However, in this case, the use of coarse meshes on vibrating screens does not allow finer cleaning of the drilling fluid from the solid phase (sand) in the first stage and normal conditions are created (when cleaning the fluid on a PG-45 hydrocyclone sand separator, the sand content should not exceed 2%) reliable and effective cleaning in subsequent steps, i.e. on hydrocyclone sand separators and sludge separators. Thus, increasing the efficiency and reliability of cleaning drilling fluids in the first stage during drilling of well intervals, represented by viscous clays, can be achieved by stagewise coarse and finer cleaning of the solution on vibrating screens installed in series.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы системы очистки буровых растворов при бурении вязких глинистых отложений. The aim of the invention is to increase the efficiency and reliability of the system for cleaning drilling fluids when drilling viscous clay deposits.

Достигается это тем, что система очистки буровых растворов, содержащая приемные емкости с разделительными отсеками, соединенными желобной системой, вибросита с поддоном, с разделительным патрубком, с шиберами, связывающие вибросита с манифольдом, последовательно установленные пескоотделители, илоотделитель, дегазатор, шламовые насосы и лотки, снабжена дополнительным шибером и дополнительным виброситом с поддоном, индивидуальным приводом и сеткой с размерами ячеек 1,5х1,5 мм и не менее 1,0 мм, при этом основное вибросито имеет размеры ячеек меньше размера ячеек дополнительного вибросита, уровень дна поддона дополнительного вибросита размещен не ниже уровня слива с поддона основных вибросит в емкость, поддон дополнительного вибросита имеет сливы на основные вибросита, а дополнительный шибер размещен в разделительном патрубке и связывает дополнительное вибросито с манифольдом. This is achieved by the fact that the drilling fluid cleaning system, comprising receiving tanks with separation compartments connected by a trough system, a vibrating screen with a tray, a separation pipe, gates, connecting vibrating screens to the manifold, sand separators, sludge separator, degasser, slurry pumps and trays in series, equipped with an additional gate and an additional vibrating screen with a pallet, individual drive and mesh with mesh sizes of 1.5x1.5 mm and at least 1.0 mm, while the main vibrating screen has mesh dimensions smaller than the size of additional cells of the shaker, the bottom level of the pallet an additional shaker situated not below the drain level of the pallet into the container main shaker, the shaker tray further has plum on the main screens, and the additional damper is placed in the separation pipe and connects the vibrating Additional to the manifold.

На чертеже изображена предлагаемая система очистки. The drawing shows the proposed cleaning system.

Она содержит емкости 1 и 2 с разделительными отсеками 3, 4, 5, 6 и 7, соединенными желобной системой 8, основные вибросита 9, 11 с поддоном и дополнительное вибросито 10 с поддоном, индивидуальным приводом и сеткой с размерами ячеек 1,5х1,5 мм и амплитудой колебаний не более 1,5 мм и не менее 1,0 мм, при этом основные вибросита 9, 11 имеют размеры ячеек меньше размера ячеек дополнительного вибросита 10. Уровень дна поддона дополнительного вибросита 10 размещен не ниже уровня слива с поддона основных вибросит 9, 11 в емкость 1, поддон дополнительного вибросита 10 имеет сливы на основные вибросита 9, 11. It contains containers 1 and 2 with dividing compartments 3, 4, 5, 6 and 7, connected by a groove system 8, the main vibrating screens 9, 11 with a pallet and an additional vibrating screen 10 with a pallet, an individual drive and mesh with mesh sizes 1.5x1.5 mm and an oscillation amplitude of not more than 1.5 mm and not less than 1.0 mm, while the main vibrating screens 9, 11 have mesh sizes smaller than the mesh size of the additional vibrating screen 10. The bottom level of the pallet of the additional vibrating screen 10 is not lower than the drain level from the pallet of the main vibrating screen 9, 11 into the container 1, the pallet of the additional vibrating screen 10 and EET plums on basic shaker 9, 11.

В системе предусмотрены два пескоотделителя 18, илоотделитель 19, дегазатор 20, шламовые насосы 21, 22 и 23, лотки 24, 25. The system includes two sand separators 18, a sludge separator 19, a degasser 20, slurry pumps 21, 22 and 23, trays 24, 25.

Данная система очистки буровых растворов работает следующим образом. This system for cleaning drilling fluids works as follows.

В процессе бурения интервалов вязких глинистых отложений (при появлении признаков прилипания шлама к вибрирующей поверхности ситового полотна) буровой раствор, выходящий из скважины, по манифольду 12 поступает к разделительному патрубку 13, а затем через открытый дополнительный шибер 15 (шибер 14 и 16 на разделительном патрубке 13 при этом перекрыты в сторону основных вибросит 9, 11) направляется на дополнительное вибросито 10 с поддоном, индивидуальным приводом и сеткой с размерами ячеек 1,5х1,5 мм и амплитудой колебаний не более 1,5 мм и не менее 1,0 мм. Здесь крупные фракции глинистого шлама задерживаются сеткой и сбрасываются по лотку 24 в амбар, а раствор, содержащий частицы выбуренной породы меньше размера ячеек фильтрующей сетки, поступает в поддон дополнительного вибросита 10, и затем через имеющиеся в нем сливы - на основные вибросита 9, 11. При этом буровой раствор подвергается более тонкой очистке на сетках с размером ячеек меньше размера ячеек сетки дополнительного вибросита 10. In the process of drilling intervals of viscous clay deposits (if there are signs of adhesion of the sludge to the vibrating surface of the sieve sheet), the drilling fluid leaving the well, through the manifold 12, enters the separation pipe 13, and then through the open additional gate 15 (gate 14 and 16 on the separation pipe 13 at the same time, they are overlapped towards the main vibrating screens 9, 11) is sent to an additional vibrating screen 10 with a pallet, an individual drive and a mesh with mesh sizes of 1.5x1.5 mm and an oscillation amplitude of not more than 1.5 mm and not less than 1.0 m. Here, large fractions of clay sludge are retained by the grid and are discharged through the tray 24 into the barn, and the solution containing particles of cuttings less than the mesh size of the filter mesh enters the pan of additional vibrosieve 10, and then through the drains available in it, to the main vibrosieve 9, 11. In this case, the drilling fluid is subjected to finer cleaning on grids with a mesh size less than the mesh size of the additional vibrating screen 10.

Выделенный шлам на сетках основных вибросит 9, 11 сбрасывается в отвал, а очищенный раствор поступает в отсеки 3, 4 емкости 1, в дегазатор 20 (при необходимости) и далее через желобную систему 8 в приемный отсек 6 емкости 2. С помощью шламовых насосов 22, 23 буровой раствор подается на пескоотделители 18, а затем из отсека 5 шламовым насосом 21 на илоотделитель 19. После илоотделителя очищенный раствор направляется в отсек 7 и далее в приемный блок циркуляционной системы. Выделенные на гидроциклонных установках (18, 19) частицы породы по лотку 25 сбрасываются в отвал (контейнер). The separated sludge on the grids of the main vibrating screens 9, 11 is dumped into the dump, and the cleaned solution enters the compartments 3, 4 of the tank 1, into the degasser 20 (if necessary) and then through the chute system 8 to the receiving compartment 6 of the tank 2. Using slurry pumps 22 23, the drilling fluid is fed to the sand separators 18, and then from the compartment 5 by the sludge pump 21 to the sludge separator 19. After the sludge separator, the cleaned fluid is sent to compartment 7 and then to the receiving unit of the circulation system. Rock particles isolated on hydrocyclone units (18, 19) are discharged into a dump (container) through a tray 25.

После прохождения (бурения) интервала вязких глинистых отложений и при бурении плотных глинистых, песчаных, карбонатных и других крепких пород очистка бурового раствора от выбуренного шлама осуществляется на виброситах 9, 11. При этом шиберы 14 и 16 открыты, а шибер 15 закрыт. При необходимости вибросито 10 выводится на оптимальный режим вибрации и используется мелкоячеистая сетка. В данном случае шибер 15 открывается. After passing (drilling) the interval of viscous clay deposits and when drilling dense clay, sand, carbonate and other hard rocks, drilling mud is cleaned of drill cuttings on vibrating screens 9, 11. At the same time, the gates 14 and 16 are open, and the gate 15 is closed. If necessary, the vibrating screen 10 is displayed at the optimum vibration mode and a fine mesh is used. In this case, the gate 15 opens.

Claims

DRILLING MILLS CLEANING SYSTEM, containing receiving tanks with separation compartments connected by a chute system, vibrating screens with a tray, with a separation branch pipe, with gates connecting vibrating screens with a manifold, sequentially installed pick-offs, sludge separators, a degasser, slurry pumps and trays, characterized in that in order to increase the efficiency and reliability of the drilling mud cleaning system when drilling in viscous clay deposits, it is equipped with an additional gate and an additional vibrating screen with a pallet, an individual drive and a mesh with mesh sizes of 1.5 · 1.5 mm and an oscillation amplitude of not more than 1.5 and not less than 1.0 mm, while the main vibrating screens have mesh sizes smaller than the mesh size of the additional vibrating screen, bottom level of the pallet an additional vibrating screen is placed below the drain level from the main vibrating screen pan into the container, the additional vibrating screen pallet has drains to the main vibrating screen, and an additional gate is placed in the separation pipe and connects the additional vibrating screen to the manifold.