SU1733110A1

SU1733110A1 - Drilling mud cleaning arrangement

Info

Publication number: SU1733110A1
Application number: SU904819490A
Authority: SU
Inventors: Николай Демьянович Нечаев; Виктор Васильевич Рашевский; Леонид Николаевич Черненко
Priority date: 1990-04-24
Filing date: 1990-04-24
Publication date: 1992-05-15

Abstract

Изобретение относитс к очистке буровых растворов при бурении скважин на нефть и газ и позвол ет повысить эффективность процесса очистки бурового раствора. Устройство включает корпус, разделенный сетчатой перегородкой 4 на камеру исходного бурового раствора-и камеру фильтрата 2, закрытые верхним 6 и нижним 8 поршн ми , св занными- с вибровозбудителем 9 и между собой с возможностью колебани в осевом направлении. Корпус выполнен в виде усеченного конуса, входной патрубок 11 присоединен к корпусу тангенциально,площадь верхнего поршн 6 больше площади нижнего поршн 8, а камера фильтрата 2 и верхний поршень 6 выполнены пр моугольными . 1 ил. ел с КThe invention relates to the cleaning of drilling fluids during the drilling of oil and gas wells and improves the efficiency of the mud cleaning process. The device includes a housing divided by a mesh partition 4 into the chamber of the original drilling mud and a filtrate chamber 2, closed by the upper 6 and lower 8 pistons connected with the exciter 9 and between themselves with the possibility of oscillation in the axial direction. The housing is made in the form of a truncated cone, the inlet 11 is tangentially attached to the housing, the area of the upper piston 6 is larger than the area of the lower piston 8, and the filtrate chamber 2 and the upper piston 6 are rectangular. 1 il. ate with K

Description

Изобретение относитс к горной промышленности , в частности к очистке буровых растворов при бурении скважин на нефть и газ.The invention relates to the mining industry, in particular to the cleaning of drilling fluids during the drilling of wells for oil and gas.

Известна установка дл обезвоживани шлама, содержаща цилиндрический гидроциклон с тангенциальным входным и осевым выходным патрубками, фильтр, соединенный с вибратором, в котором очистка суспензии от твердой фракции производитс за счет гидроциклонного эффекта и фильтрации через конический вибрирующий фильтр.A known sludge dewatering plant comprising a cylindrical hydrocyclone with tangential inlet and axial outlet nozzles, a filter coupled to a vibrator, in which the solid fraction is cleaned from the suspension and filtered through a conical vibrating filter.

Недостатком данной установки вл етс то, что выделенна за счет гидроциклонного эффекта тверда фракци потоком жидкости с вибрацией движетс по коническому фильтру, травмирует его, кольматиру- .ет фильтр, затрудн ет фильтрацию и снижает степень очистки. Крупность выде- л емых твердых частиц определ етс зернистостью чеек фильтра.The disadvantage of this setup is that the solid fraction recovered due to the hydrocyclone effect by the fluid flow with vibration moves along a conical filter, injures it, clogs the filter, impedes filtration and reduces the degree of purification. The size of the solid particles produced is determined by the grain size of the filter cells.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство, реализующее способ классификации тонкоизмельченного продукта . Устройство состоит из корпуса цилиндрической формы, разделенного сетчатой перегородкой на камеру исходной суспензии и камеру фильтрата. В стенку камеры исходной суспензии по касательной к ее поверхности врезан патрубок дл подачи исходной суспензии. В нижней части камеры расположен жесткий поршень, имеющий вид усеченного конуса, в вершине которого находитс разгрузочное приспособление. В камере фильтрата расположены разгрузочный патрубок и жесткий поршень, соединенный с нижним поршнем т гами. Поршни прикреплены к корпусу гибкими элементами и соединены с вибровозбудителем.Closest to the present invention is a device that implements a method for classifying a finely divided product. The device consists of a cylindrical body divided by a mesh partition into the chamber of the initial suspension and filtrate chamber. A branch pipe is inserted into the chamber wall of the initial suspension tangentially to its surface to supply the initial suspension. In the lower part of the chamber there is a rigid piston having the shape of a truncated cone, at the top of which there is a discharge device. In the filtrate chamber there is a discharge pipe and a rigid piston connected to the lower piston by rods. Pistons are attached to the housing with flexible elements and connected to the vibration exciter.

Недостатками данного устройства вл ютс уменьшение поверхности сетчатой перегородки в св зи с использованием круглой формы, неодинаковые услови фильтрации жидкой фазы суспензии в краевых и центральных част х сетчатой перегородки , образование под сеткой устойчивых вихревых структур, ухудшающих услови фильтрации и снижающих производительность сепаратора.The disadvantages of this device are the reduction of the surface of the mesh partition in connection with the use of a round shape, the unequal filtration conditions of the liquid phase of the suspension in the marginal and central parts of the mesh partition, the formation of stable vortex structures under the mesh, worsening the filtration conditions and reducing the separator performance.

Цель изобретени - повышение скорости процесса и степени очистки бурового раствора.The purpose of the invention is to increase the speed of the process and the degree of purification of the drilling fluid.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве, включающем в себ корпус с входным и выходными патрубками, разделенный сетчатой перегородкой на камеру исходной суспензии и камеру фильтрата, закрытые с противоположных сторон нижним коноидальным поршнем с разгрузочным отверстием в вершине, и верхним поршнем, св занным с нижним поршнем через т ги и с источником колебаний, корпус выполнен в виде сужающегос книзу усеченного конуса , сопр женного расшир ющейс частью при помощи дифлектора с пр моугольной сетчатой перегородкой и пр моугольной камерой фильтрата, закрытой пр моугольным поршнем, площадь которого превышаетThe goal is achieved in that the device, which includes a housing with inlet and outlet nozzles, is separated by a mesh partition into the chamber of the initial suspension and filtrate chamber, which are closed on opposite sides by a lower conoidal piston with a discharge opening at the top, and an upper piston connected with the lower piston through the rods and with the source of oscillations, the body is made in the form of a truncated cone tapering downwards, conjugated by an expanding part with the help of a difflector with a rectangular mesh partition and a straight edge a filtrate enclosed by a rectangular piston whose area exceeds

0 площадь нижнего поршн , а входной патрубок расположен тангенциально в коно- идальной части корпуса.0 is the area of the lower piston, and the inlet is located tangentially in the cono-shaped part of the body.

Коноидальна форма нижней части корпуса и подача бурового раствора в нижнююThe conoidal shape of the lower part of the body and the flow of drilling fluid into the lower

5 часть корпуса позвол ют увеличить гидроциклонный эффект по сравнению с цилиндрическим гидроциклоном.5, a portion of the hull allows an increase in the hydrocyclone effect compared to a cylindrical hydrocyclone.

Использование пр моугольной формы сетчатой перегородки позвол ет при однихThe use of a rectangular mesh screen allows, for some

0 и тех же габаритных размерах устройства повысить площадь фильтрующей пер.его- родки по сравнению с круглой формой.0 and the same overall dimensions of the device increase the area of the filtering bag as compared with the round shape.

Дефлектор, соедин ющий расшир ющуюс часть конуса с пр моугольной сетча5 той перегородкой, позвол ет уменьшить скорость восход щего потока и вращательное движение раствора непосредственно перед сетчатой перегородкой.A deflector connecting the expanding part of the cone to the rectangular mesh with the partition enables to reduce the speed of the upward flow and the rotational motion of the solution directly in front of the mesh partition.

Больша площадь верхнего пр мо0 угольного поршн по сравнению с площадью нижнего коноидального поршн позвол ет при одной и той же амплитуде колебани обоих поршней создать под верхним поршнем при ходе вверх большее раз5 режение, что улучшает услови фильтрации раствора через сетку, а при ходе вниз создает более высокое давление, что улучшает услови очистки сетки.A larger area of the top straight coal piston compared to the area of the lower conoidal piston allows, with the same amplitude, oscillations of both pistons to create under the upper piston more upslope during the upward stroke, which improves the conditions for filtering the solution through the grid, and during the downward motion creates more high pressure, which improves the cleaning conditions of the grid.

Таким образом, повышаютс скоростьThus, the speed is increased.

0 процесса и качество очистки бурового раствора путем увеличени поверхности сетчатой перегородки за счет изменени ее формы, а также путем увеличени гидроциклонного эффекта и создани более благо5 при тных условий дл фильтрации раствора и очистки сетчатой перегородки.0 process and quality of cleaning mud by increasing the surface of the mesh partition by changing its shape, as well as by increasing the hydrocyclone effect and creating more favorable conditions for filtering the mud and cleaning the mesh partition.

На чертеже изображено устройство, вид сбоку, разрез.The drawing shows the device, side view, section.

Устройство представл ет собой корпус,The device is a body

0 состо щий из конического гидроциклона 1, пр моугольного короба камеры фильтрата0 consisting of a conical hydrocyclone 1, rectangular box of the filtrate chamber

2,сопр женных между собой дефлектором2 coupled to each other by a baffle

3.Между коробом камеры фильтрата и дефлектором 3 расположена пр моугольна 3. Between the filtrate chamber box and deflector 3 is located rectangular

5 сетчата перегородка 4, дел ща корпус на камеру исходного бурового раствора и камеру фильтрата. Камера фильтрата имеет патрубок 5 дл слива очищенного бурового раствора и сверху закрыта пр моугольным поршнем 6, соединенным при помощи т г 75 mesh dividing wall 4, dividing the body into the chamber of the original drilling mud and the chamber of the filtrate. The filtrate chamber has a nozzle 5 for draining the cleaned drilling mud and is closed on the top by a rectangular piston 6 connected by means of a pu r 7

с нижним коноидальным поршнем 8. Поршни б и 8 при помощи гибких св зей соединены с корпусом с возможностью колебани в осевом направлении и с вибровозбудителем 9. В вершине нижнего коноидального поршн 8 располагаетс разгрузочное устройство 10. Дл подачи бурового раствора в очистное устройство конический гидроциклон оснащен тангенциальным входным патрубком 11. Вс эта система закреплена на раме 12, установленной на амортизаторах 13.with the lower conoidal piston 8. The pistons b and 8 are connected by a flexible connection to the housing with the possibility of oscillation in the axial direction and with the exciter 9. At the top of the lower conoidal piston 8 there is a discharge device 10. To supply the drilling fluid to the cleaning device, a conical hydrocyclone is equipped tangential inlet pipe 11. All this system is mounted on the frame 12 mounted on shock absorbers 13.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Неочищенный буровой раствор от усть скважины через входной патрубок 11 поступает по касательной к конусу в гидроциклонную часть корпуса, в которой происходит перва стади грубой очистки за счет гидроциклонного эффекта. При этом создаетс вихрева воронка. Из воронки, а частично из верхней вращающейс струи раствор через дефлектор 3 поступает под сетчатую перегородку 4, при этом в дефлекторе происходит уменьшение вращени и вертикальной скорости потока. Все это происходит в вибрирующем поле. Уменьшение скорости восход щего потока способствует увеличению скорости падени частиц шлама . Как известно, в зоне сетчатой перего- редки за счет вибрации образуетс псевдокип щий слой, в котором полностью разрываютс структурные св зи бурового раствора. Освобожденные от св зей частицы шлама под действием силы т жести и силы инерции циклически ускоренно начинают падать в вибрирующем потоке. В этом случае большое значение имеет соотношение скоростей падени и восход щего потока . Существенное значение в процессе очистки имеет соотношение площадей верхнего и нижнего поршней. В предлагаемом устройстве площадь верхнего поршн 6 кратно превышает площадь нижнего 8. Такое соотношение позвол ет при ходе порш- ней вверх при одной и той же амплитуде иUntreated drilling fluid from the wellhead through the inlet pipe 11 flows tangentially to the cone into the hydrocyclone part of the body, in which the first stage of coarse cleaning takes place due to the hydrocyclone effect. This creates a vortex funnel. From the funnel, and partly from the upper rotating jet, the solution passes through the deflector 3 under the mesh partition 4, while in the deflector the rotation and the vertical flow velocity decrease. All this happens in a vibrating field. A decrease in the velocity of the upward flow contributes to an increase in the rate of fall of the sludge particles. As is known, a pseudo-boiling layer is formed in the net-charge zone due to vibration, in which the structural connections of the drilling fluid are completely broken. The particles of sludge released from the bonds under the action of the force of gravity and the forces of inertia begin to fall cyclically in a vibrating flow. In this case, the ratio of the fall rates and the upflow is of great importance. Essential in the cleaning process is the ratio of the areas of the upper and lower pistons. In the proposed device, the area of the upper piston 6 times the area of the lower 8. This ratio allows for the piston to move upwards with the same amplitude and

скорости движени создавать под верхним поршнем 6 более высокую степень разрежени , что способствует лучшей фильтрации. При ходе поршней вниз под верхним поршнем создаетс более высокое давление, что также способствует лучшей очистке сетки от ислама. Крупный шлам со стенок гидроциклона и тонкодисперсный из центрального пол скапливаетс на коническом нижнем поршне 8 и удал етс через разгрузочное приспособление 10. Отфильтрованный через сетчатую перегородку 4 раствор из камеры фильтрата через патрубок 5 удал етс в циркул ционную систему.moving speeds create a higher degree of vacuum under the upper piston 6, which contributes to better filtration. When the pistons move down under the upper piston, a higher pressure is created, which also contributes to a better cleaning of the mesh from Islam. Large sludge from the walls of the hydrocyclone and finely dispersed from the central floor accumulates on the conical lower piston 8 and is removed through the discharge device 10. The solution filtered out through the mesh partition 4 is removed from the filtrate chamber through the nozzle 5 to the circulating system.

При использовании изобретени повышаютс скорость процесса и качество очистки за счет увеличени площади сетчатой перегородки, создани более благопри тного соотношени скоростей падени шлама и восход щего потока бурового раствора, создани более равномерных условий работы краевых и центральных участков сетчатой перегородки, улучшени очистки сетки от кольматирующих частиц шлама.Using the invention, the process speed and quality of cleaning are increased by increasing the area of the reticular septum, creating a more favorable ratio of sludge fall rates and upward flow of drilling mud, creating more uniform conditions of the edge and central sections of the reticular septum, improving the cleaning of the grid from clogging sludge particles .

Claims

The invention A drilling mud cleaning device comprising a housing with a drilling fluid inlet and outlet nozzles divided by a mesh partition into an initial slurry chamber and a filtrate chamber closed on opposite sides by upper and lower pistons rigidly connected with each other and with a vibration exciter, and mounted in a housing on flexible connections with the possibility of oscillation in the axial direction, characterized in that. that, in order to increase the efficiency of the mud cleaning process, the casing is made in the form of a truncated cone, a mesh partition, the filtrate chamber and the upper piston are rectangular, the inlet pipe is tangentially connected to the casing, and the area of the upper piston is larger than the bottom.