RU2376449C1

RU2376449C1 - Equipment for cleaning liquid purification during well boring

Info

Publication number: RU2376449C1
Application number: RU2008115080/03A
Authority: RU
Inventors: Юрий Алексеевич Черных (RU); Юрий Алексеевич Черных; Петр Евгеньевич Ревин (RU); Петр Евгеньевич Ревин; Юрий Георгиевич Дублистов (RU); Юрий Георгиевич Дублистов; Борис Матвеевич Кириллов (RU); Борис Матвеевич Кириллов; Юсуп Иманович Вильданов (RU); Юсуп Иманович Вильданов; Назип Хасанович Мусин (RU); Назип Хасанович Мусин
Original assignee: Юрий Алексеевич Черных; Петр Евгеньевич Ревин; Юрий Георгиевич Дублистов; Борис Матвеевич Кириллов; Юсуп Иманович Вильданов; Назип Хасанович Мусин
Priority date: 2008-04-16
Filing date: 2008-04-16
Publication date: 2009-12-20
Also published as: RU2008115080A

Abstract

FIELD: oil-and-gas production.

SUBSTANCE: invention related to oil-and-gas production can be used during wells boring for cleaning liquid purification. Equipment includes primary and fine purification units, pump for liquid supply into units, tanks for sludge and liquid collection. Primary purification unit includes two pipe one inside of another. External pipe inclined in 30°. Top right part of external pipe has a nozzle with possibility of tangential solution supply to the internal pipe. Along external pipe executed inside hole covered with net, for fine dispersed liquid passing by and tank for it collection. In inside pipe of smaller diametre installed a screw auger for taking out sludge form pipes bottom end and its withdrawal into bunker. Fine purification unit include big diametre inclined at the same angle as the external primary purification pipe, installed in it at one end second pipe of a smaller diametre and smaller dimension for purified liquid withdrawal into tank, located at first pipe bottom nozzle, installed on tangential in correspondence to the second pipe fitting for solution supply. On the part of the first pipe there is a short square thread with possibility hard particles withdrawal out of overall flow to the auger.

EFFECT: cleaning liquid purification quality increase, secure equipment operation.

5 dwg

Description

Изобретение относится к горно-добывающей промышленности и может быть использовано при бурении скважин для очистки промывочной жидкости.The invention relates to the mining industry and can be used while drilling for cleaning flushing fluid.

Известна система очистки бурового раствора (патент РФ №2030546, Е21В 21/06, 1995 г.), содержащая приемные емкости с разделительными отсеками, соединенными желобной системой, вибросита с поддоном, с разделительными патрубком, с шиберами, связывающие вибросита с манифольдом, последовательно установленные пескоотделитель, илоотделитель, дегазатор, шламовые насосы и лотки, снабжена дополнительным шибером и дополнительным виброситом с поддоном, индивидуальным приводом и сеткой с размерами ячейки 1,5×1,5 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.A well-known drilling fluid cleaning system (RF patent No. 2030546, ЕВВ 21/06, 1995), containing receiving tanks with dividing compartments connected by a groove system, a vibrating screen with a pallet, with a dividing pipe, with gates, connecting vibrating screens to the manifold, are sequentially installed sand separator, sludge separator, degasser, slurry pumps and trays, is equipped with an additional gate and an additional vibrating screen with a pallet, individual drive and mesh with mesh sizes of 1.5 × 1.5 mm and at least 1.0 mm, while the main vibrating screen is the cell sizes are smaller than the cells of the additional vibrating screen, the bottom of the pallet of the additional vibrating screen is not lower than the drain from the pallet of the main vibrating screens into the tank, the pallet of the additional vibrating screen has drains to the main vibrating screens, and the additional gate is placed in the separation pipe and connects the additional vibrating screen to the manifold.

В связи с возрастающими требованиями к качеству бурящихся скважин растут и требования к буровым растворам, к степени их очистки, данная система очистки на сегодняшний день не в состоянии обеспечить качественную очистку буровых растворов до необходимой плотности (1,08-1,10 г/см³), достичь стабилизации их параметров во время бурения.In connection with the increasing demands on the quality of drilling wells, the requirements for drilling fluids and the degree of their cleaning are also growing. Today, this cleaning system is not able to provide high-quality cleaning of drilling fluids to the required density (1.08-1.10 g / cm ³ ), to achieve stabilization of their parameters during drilling.

В схеме отсутствует оборудование для тонкой очистки буровых растворов - центрифуга, отсутствует подготовка выходящего из скважины бурового раствора на очистку - его разбавление очищенным, отсутствует круговая циркуляционная система, недостаточно мощности второй, третьей ступени отделения частиц породы менее 0,03 мм, имеются большие потери буровых растворов, при их выравнивании - разгонке.The scheme lacks equipment for fine cleaning of drilling fluids - a centrifuge, there is no preparation of the drilling fluid coming from the well for cleaning - it is diluted with cleaned, there is no circular circulation system, there is insufficient capacity of the second, third stage of separation of rock particles less than 0.03 mm, there are large losses of drilling solutions, with their equalization - distillation.

Известна установка для очистки жидкости, включающая узел грубой очистки с емкостью для очищенного раствора, узел тонкой очистки, состоящий из последовательно установленных песко и илоотделителей с емкостями для очищенного раствора, входные и выходные трубопроводы и шламовые патрубки узлов очистки, переточный желоб и перепускной трубопровод, соединяющие между собой емкости, при этом переточный желоб размещен над емкостями для очищенного раствора и выполнен с переливными воронками, верхней частью связанными с выходными трубопроводами узлов очистки, а нижней - с емкостями для очищенного раствора, причем в переливной воронке, сообщающей илоотделитель с емкостью для очищенного раствора, и в перепускном трубопроводе установлены обратные клапаны, а верхняя кромка каждой последующей переливной воронки расположена ниже предыдущей, но выше выхода из переточного желоба. Установка снабжена также шламовой емкостью, разделенной сливной перегородкой с виброфильтром на накопительную камеру и камеру сбора очищенной жидкости, причем накопительная камера в верхней части связана со шламовыми патрубками узлов очистки, а в нижней имеет выходной патрубок с механизмом отбора шлама, например, разгрузочным шнеком, а камера сбора очищенной жидкости связана гидролинией с емкостью для очищенного раствора узла грубой очистки (см. SU №1182150 А, кл. Е21В 21/06).A known installation for cleaning liquid, including a rough cleaning unit with a container for purified solution, a fine cleaning unit, consisting of sequentially installed sand and silt separators with containers for purified solution, inlet and outlet pipelines and slurry pipes of the cleaning units, a transfer chute and a bypass pipe connecting between each other, while the transfer trough is placed above the containers for the purified solution and is made with overflow funnels, the upper part connected with the outlet pipelines cleaning units, and the bottom with containers for the purified solution, and in the overflow funnel communicating the desilter with the container for the purified solution, and in the bypass pipe there are check valves, and the upper edge of each subsequent overflow funnel is located below the previous, but above the outlet of the overflow trough . The installation is also equipped with a slurry tank, separated by a drainage partition with a vibrating filter, into a storage chamber and a collection chamber for purified liquid, the storage chamber in the upper part connected to the sludge pipes of the cleaning units, and in the lower part has an outlet pipe with a sludge extraction mechanism, for example, a discharge screw, and the collection chamber for the purified liquid is connected by a hydraulic line to the container for the purified solution of the coarse cleaning unit (see SU No. 1182150 A, class E21B 21/06).

Недостатки установки для очистки жидкости. В связи с возрастающими требованиями к качеству бурящихся скважин растут и требования к буровым растворам, к степени их очистки. Данная установка очистки на сегодняшний день не в состоянии обеспечить качественную очистку буровых растворов до необходимой плотности (1,08-1,10 г/см³), достичь стабилизации их параметров во время бурения. В установке для очистки первой ступени предусмотрено вибросито, которое как показывает практика, является слабым звеном из-за быстрого выхода из строя, а следовательно, появляется необходимость частых ремонтов узла. Существенным недостатком рассмотренной установки для очистки является использование обратных клапанов, работа которых неустойчива в растворах с повышенным содержанием механических примесей. Следует обратить внимание также на громоздкость этой установки, что значительно увеличивает затраты на проводку скважин, что повлечет рост отказа в работе узлов, особенно в зимний период.The disadvantages of the installation for cleaning liquids. In connection with the increasing demands on the quality of wells being drilled, requirements for drilling fluids and the degree of their cleaning are also growing. This installation of cleaning today is not able to provide high-quality cleaning of drilling fluids to the required density (1.08-1.10 g / cm ³ ), to achieve stabilization of their parameters during drilling. In the installation for cleaning the first stage, a vibrating screen is provided, which, as practice shows, is a weak link due to rapid failure, and therefore, the need for frequent repairs of the assembly appears. A significant drawback of the considered installation for cleaning is the use of check valves, the operation of which is unstable in solutions with a high content of solids. Attention should also be paid to the bulkiness of this installation, which significantly increases the cost of well drilling, which will entail an increase in the failure of the nodes, especially in winter.

Технической задачей данного изобретения является повышение качества очистки промывочной жидкости, обеспечение стабильной работы оборудования.The technical task of this invention is to improve the quality of cleaning flushing fluid, ensuring stable operation of the equipment.

Это достигается тем, что установка для очистки промывочной жидкости, содержащая узлы грубой и тонкой очистки, насос для подачи жидкости в узлы, емкости для сбора шлама и жидкости, согласно изобретению, узел грубой очистки снабжен двумя вставленными друг в друга трубами, при этом наружная труба наклонена под углом 30°, в верхней правой части наружной трубы выполнено сопло с возможностью подачи раствора по касательной к внутренней трубе, вдоль наружной трубы вырезано прямоугольное отверстие, закрытое сеткой для прохождения мелкодисперсной жидкости в емкость для сбора, а во внутренней трубе меньшего диаметра установлен винтовой шнек для захвата из нижнего конца труб шлама и сброса его в бункер, а узел тонкой очистки включает трубу большего диаметра, наклоненную под тем же углом, что и наружная труба для грубой очистки, вставленную в нее на одном конце вторую трубу меньшего диаметра и меньшего размера для отвода очищенной жидкости в бак, расположенное внизу первой трубы сопло, установленное на тангенциальном по отношению ко второй трубе патрубке для подвода раствора, на части первой трубы выполнена короткая ленточная резьба с возможностью отвода твердых частичек из общего потока жидкости к шнеку, установленному внутри первой трубы, для их вывода в бункер.This is achieved by the fact that the installation for cleaning the washing liquid containing coarse and fine cleaning units, a pump for supplying liquid to the nodes, containers for collecting sludge and liquid, according to the invention, the coarse cleaning unit is equipped with two pipes inserted into each other, while the outer pipe tilted at an angle of 30 °, in the upper right part of the outer pipe there is a nozzle with the possibility of feeding the solution tangentially to the inner pipe, a rectangular hole is cut along the outer pipe, closed with a mesh for passing fine liquids in the collection tank, and in the inner pipe of a smaller diameter there is a screw auger to capture the sludge from the lower end of the pipe and discharge it into the hopper, and the fine cleaning unit includes a larger pipe inclined at the same angle as the outer pipe for rough cleaning inserted into it at one end of a second pipe of smaller diameter and smaller to drain the cleaned liquid into the tank, a nozzle located at the bottom of the first pipe, mounted on the nozzle tangential to the second pipe for supplying the solution, in part ervoy pipe thread tape is made short to divert solid particles from the total liquid flow to the feed screw, mounted inside said first pipe, for their output in the hopper.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен узел грубой очистки, на фиг.2 - разрез узла грубой очистки, на фиг.3 - узел тонкой очистки, на фиг.4 - разрез узла тонкой очистки, на фиг.5 - вид ленточной резьбы.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a coarse cleaning unit, Fig. 2 shows a section of a coarse cleaning unit, Fig. 3 a section of a fine cleaning unit, Fig. 4 is a sectional view of a fine-cleaning unit, and Fig. 5 is a ribbon view carvings.

Узел грубой очистки состоит из трубы 1, регулируемого сопла 2, скорость входящего потока которого можно изменять в зависимости от интенсивности выноса шлама из скважины, внутренней трубы 3 меньшего диаметра со шнеком. Труба 3 вставлена в трубу 1. Наружная труба 1 наклонена к горизонту под углом до 30°. В правой верхней части наружной трубы 1 выполнено сопло 2, скорость входящего потока которого можно изменять в зависимости от интенсивности выноса шлама из скважины. Вдоль вышеуказанной трубы вырезано прямоугольной отверстие, закрытое сеткой 4, для прохождения мелкодисперсной жидкости. На наружной стороне трубы 1, напротив сетки приварен небольшой по объему прямоугольный короб 5, куда стекает мелкодисперсная жидкость. Рядом с трубой 1 расположен сборник раствора 6. Выбуренный раствор из скважины попадает в наружную трубу 1 по трубопроводу 7. Отдельно от трубы 1 расположен бункер 8 для сбора крупных частичек. Шнек приводится в движение приводом 9. Для промывки сетки 4 в коробе 5 установлена труба с соплом 10.The coarse cleaning unit consists of a pipe 1, an adjustable nozzle 2, the input flow rate of which can be changed depending on the intensity of the removal of sludge from the well, an inner pipe 3 of a smaller diameter with a screw. The pipe 3 is inserted into the pipe 1. The outer pipe 1 is inclined to the horizon at an angle of up to 30 °. In the upper right part of the outer pipe 1, a nozzle 2 is made, the input flow rate of which can be changed depending on the intensity of the removal of sludge from the well. A rectangular hole is cut along the aforementioned pipe, closed by a mesh 4, for the passage of fine liquid. On the outside of the pipe 1, a rectangular box 5, small in volume, is welded onto the opposite side of the grid, into which finely dispersed liquid flows. A solution collector 6 is located near the pipe 1. The drilled solution from the well enters the outer pipe 1 through the pipe 7. Separately from the pipe 1, there is a hopper 8 for collecting large particles. The auger is driven by the drive 9. For washing the mesh 4 in the duct 5, a pipe with a nozzle 10 is installed.

Узел грубой очистки работает следующим образом. Жидкость самотеком из устья буровой установки с высоты 2-3 метра попадает по трубопроводу 7 через сопло 2 в верхнюю правую часть трубы 1 по касательной. Вращаясь внутри трубы 1, жидкость движется влево вниз. При этом часть жидкости с мелкодисперсными частичками за каждый оборот проходит через сетку 4 в короб 5. Многократно проходя вдоль сетки, вся жидкость уходит в короб 5. Крупные фракции выбуренной породы, не пройдя сквозь сетку 4 и вращаясь в трубе 1, опускаются в ее нижнюю часть под тяжестью своего веса.The coarse cleaning unit operates as follows. Fluid by gravity from the mouth of the rig from a height of 2-3 meters enters through a pipe 7 through a nozzle 2 into the upper right part of the pipe 1 tangentially. Rotating inside the pipe 1, the fluid moves down to the left. At the same time, part of the liquid with fine particles for each revolution passes through the grid 4 into the box 5. Repeatedly passing along the grid, all the liquid goes into the box 5. Large fractions of the cuttings, not passing through the grid 4 and rotating in the pipe 1, are lowered into its lower part under the weight of its weight.

Установленный внутри внутренней трубы 3 шнек захватывает крупные фракции из нижнего конца трубы и транспортирует их наверх, и сбрасывает в бункер 8. Жидкость с мелкими частичками, прошедшая через сито 4, сливается по коробу 5 влево вниз и попадает самотеком в сборник раствора 6, откуда содержимое подают шламовым насосом в узел тонкой очистки раствора. Сетку 4 периодически промывают жидкостью, подаваемою кратковременно буровым насосом через трубу 10 с соплом.The screw installed inside the inner pipe 3 captures large fractions from the lower end of the pipe and transports them upward and dumps it into the hopper 8. The liquid with small particles passing through the sieve 4 is drained down the box 5 to the left and flows by gravity into the solution collector 6, from where the contents served by a slurry pump in a unit for fine cleaning the solution. The mesh 4 is periodically washed with a liquid supplied briefly by a mud pump through a pipe 10 with a nozzle.

Узел тонкой очистки состоит из трубы 11, большего диаметра, наклоненной под тем же углом, что и наружная труба для грубой очистки, установленной на ней регулируемого сопла 12, вставленной в вышеуказанную трубу трубы 13 меньшего диаметра и меньшего размера и жестко соединенной с ней в нижней части днище. На небольшом расстоянии от верхнего торца трубы 13 на внутренней поверхности трубы 11 выполнена короткая ленточная резьба (см. фиг.3 точки от А до Б), имеющая небольшую глубину и большой шаг. На другом конце трубы 11 после ленточной резьбы установлен шнек 14 для отвода твердых частичек и вывода их в бункер 16. Раствор из узла грубой очистки в узел тонкой очистки подают через трубопровод 15.The fine cleaning unit consists of a pipe 11 of a larger diameter, inclined at the same angle as the outer pipe for rough cleaning, an adjustable nozzle 12 mounted on it, inserted into the above pipe of a smaller diameter and smaller pipe 13 and rigidly connected to it in the lower parts of the bottom. At a small distance from the upper end of the pipe 13 on the inner surface of the pipe 11 made a short tape thread (see figure 3 points from A to B), having a small depth and a large pitch. At the other end of the pipe 11, after the tape thread, a screw 14 is installed for discharging solid particles and withdrawing them to the hopper 16. The solution from the coarse cleaning unit to the fine cleaning unit is fed through the pipe 15.

Узел тонкой очистки рационально располагают над узлом грубой очистки, и он работает следующим образом.The fine cleaning unit is rationally placed over the coarse cleaning unit, and it works as follows.

Жидкость, подаваемая шламовым насосом по тангенциальному трубопроводу 15 через регулируемое сопло 12, войдя в зазор между трубками 11 и 13 с определенной скоростью, совершает круговое поступательное движение, что способствует расслоению потока жидкости и движущихся в ней частичек по плотности, что улучшает качество очистки. При вращении жидкость стремиться к внутренней стенке трубы 11, образуя по осевой линии трубы пустоту, при этом она продолжает двигаться вдоль стенок в виде слоя определенной толщины вправо вверх. Движение жидкости вверх быстро затухает, достигнув точки А, поскольку ее тормозит составляющая силы тяжести, направленная вдоль трубы. Потеряв свою скорость под действием своей тяжести, очищенная жидкость стекает по внутренней трубе 13 в бак (не показан).The fluid supplied by the slurry pump through a tangential pipe 15 through an adjustable nozzle 12, entering the gap between the tubes 11 and 13 at a certain speed, makes a circular translational movement, which contributes to the separation of the fluid flow and the particles moving in it in density, which improves the quality of cleaning. During rotation, the liquid tends to the inner wall of the pipe 11, forming a void along the pipe centerline, while it continues to move along the walls in the form of a layer of a certain thickness right up. The upward movement of the fluid damps rapidly, reaching point A, since it is hindered by the component of gravity directed along the pipe. Having lost its speed under the influence of its gravity, the purified liquid flows down the inner pipe 13 into a tank (not shown).

Мелкие твердые частички, приобретая при вращении большее ускорение, чем жидкость, продолжают движение далее по трубе 11 и, попав в ленточную резьбу, продолжают вращаться по заданной траектории резьбы и стремятся к выходу из трубы 11. Достигнутые точки Б мелкие частички подхватывает вращающийся шнек 14, который выносит их наружу в бункер 16.Small solid particles, gaining greater acceleration than liquid during rotation, continue to move further along the pipe 11 and, having got into the tape thread, continue to rotate along a predetermined thread path and tend to exit the pipe 11. Achieved point B small particles are picked up by the rotating screw 14, which takes them out into the hopper 16.

Изменяя размер сопла 12, через которое жидкость входит в трубу 11, можно изменить скорость вращения жидкости, следовательно, чистоту ее очистки. Периодически бункер 16 выгружают в автомашину и утилизируют в соответствии с требованиями экологической безопасности.By changing the size of the nozzle 12 through which the liquid enters the pipe 11, it is possible to change the speed of rotation of the liquid, therefore, the purity of its cleaning. Periodically, the hopper 16 is unloaded into the car and disposed of in accordance with environmental safety requirements.

Каждый из узлов компактен и удобен в транспортировке, т.к. они технологически жестко не связаны.Each of the nodes is compact and convenient to transport, as they are not technologically tightly coupled.

Применение предлагаемого изобретения позволит:The application of the invention will allow:

- повысить надежность работы всего оборудования, поскольку отсутствуют вибрационные механизмы;- increase the reliability of all equipment, since there are no vibration mechanisms;

- уменьшить металлоемкость;- reduce metal consumption;

- снизить затраты времени на ремонт силового оборудования;- reduce the time spent on the repair of power equipment;

- снизить затраты, связанные с решением экологических проблем;- reduce costs associated with solving environmental problems;

- повысить культуру бурения.- increase the culture of drilling.

Предлагаемое изобретение найдет широкое применение в нефтедобывающей промышленности, бурении скважин на нефть и газ.The present invention will find wide application in the oil industry, drilling for oil and gas.

Claims

Installation for cleaning flushing fluid when drilling wells, containing coarse and fine cleaning units, a pump for supplying fluid to the nodes, tanks for collecting sludge and liquid, characterized in that the coarse cleaning unit is equipped with two pipes inserted into each other, while the outer pipe is inclined at an angle of 30 °, in the upper right part of the outer pipe a nozzle is made with the possibility of feeding the solution tangentially to the inner pipe, a rectangular hole is cut along the outer pipe, closed with a mesh for passing fine liquid They are installed in a collection tank, and a screw auger is installed in the inner pipe of a smaller diameter to capture the sludge from the lower end of the pipe and discharge it into the hopper, and the fine-cleaning unit includes a large-diameter pipe inclined at the same angle as the outer pipe for rough cleaning a second pipe of smaller diameter and smaller inserted into it at one end to divert the cleaned liquid into the tank, a nozzle located at the bottom of the first pipe, mounted on the pipe tangential to the second pipe, for supplying the solution, to the first part th pipe thread tape is made short, with removal of solid particles from the total flow to auger installed inside the first tube, to display them in the hopper.