RU185084U1

RU185084U1 - Drilling Fluid Degasser

Info

Publication number: RU185084U1
Application number: RU2018135588U
Authority: RU
Inventors: Иван Петрович Осипчук; Александр Михайлович Зуев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Геоэлектроника сервис"
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2018-11-21

Abstract

Полезная модель относится к нефтяной и газодобывающей промышленности. Дегазатор буровой промывочной жидкости содержит корпус 1 с открытым днищем, размещаемый в резервуаре 2 с загазованным буровым раствором. Согласно полезной модели на крышке 3 корпуса 1 закреплен двигатель 4 и вмонтированы отводы 5 газа со штуцерами 6 для подключения к газовоздушной линии. На валу 7 двигателя 4 закреплен фланец 8, на котором симметрично через 120° по окружности под углом от 5 до 15° относительно оси вращения вала 7 смонтированы полые трубки 9, ориентированные снизу вверх, выполняющие функцию центробежного насоса. В каждой из трубок 9 в нижней части образованы заборные отверстия 10, расположенные по ходу вращения двигателя 4, для забора загазованного бурового раствора из резервуара 2, а сверху – выпускные отверстия 11, направленные в сторону стенок корпуса 1, для выхода дегазированного раствора. Между крышкой 3 корпуса 1 и над центробежным насосом на элементах крепления полых трубок 9 смонтирован перфорированный диск 12 с возможностью его вращения совместно с насосом. В нижней части корпуса 1 выполнены окна 14 слива для вывода стекающего дегазированного раствора из дегазатора.Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы устройства за счет обеспечения непрерывности процесса дегазации в течение длительного времени. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to the oil and gas industry. Degassing drilling drilling fluid contains a housing 1 with an open bottom, located in the reservoir 2 with gas contaminated drilling fluid. According to a utility model, an engine 4 is mounted on the cover 3 of the housing 1 and gas outlets 5 with fittings 6 are mounted for connecting to a gas line. A flange 8 is mounted on the shaft 7 of the motor 4, on which hollow tubes 9 are mounted, oriented from the bottom up, performing the function of a centrifugal pump, symmetrically after 120 ° around the circumference at an angle of 5 to 15 ° relative to the axis of rotation of the shaft 7. In each of the tubes 9 in the lower part there are formed intake openings 10, located along the rotation of the engine 4, for the intake of gas polluted drilling fluid from the reservoir 2, and from the top there are outlet openings 11 directed towards the walls of the housing 1, for the exit of the degassed solution. Between the cover 3 of the housing 1 and above the centrifugal pump on the fastening elements of the hollow tubes 9 mounted perforated disk 12 with the possibility of rotation together with the pump. In the lower part of the housing 1, drain windows 14 are made for discharging a drained degassed solution from the degasser. The technical result of the utility model is to increase the efficiency of the device by ensuring the continuous degassing process for a long time. 5 cp f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтяной и газодобывающей промышленности, а именно к устройствам газового каротажа в процессе бурения нефтяных и газовых скважин для извлечения свободных газов в виде мелких пузырьков, попавших в промывочную жидкость при вскрытии пластов-коллекторов. The utility model relates to the oil and gas industry, namely, gas logging devices during the drilling of oil and gas wells to extract free gases in the form of small bubbles that enter the flushing fluid when opening reservoirs.

Дегазатор центробежный используется для обеспечения работы комплекта газоаналитической аппаратуры газокаротажных станций и станций геолого-технологических исследований. A centrifugal degasser is used to ensure the operation of a set of gas analysis equipment for gas logging stations and geological and technological research stations.

Бурение скважин сопровождается обогащением промывочной жидкости воздухом или газом, что приводит к резкому изменению ее плотности, реологических и структурно-механических свойств. При этом ухудшается работа насосов и уменьшается их подача, поэтому своевременная и эффективная дегазация промывочных жидкостей является важным условием обеспечения нормального процесса бурения. Основным препятствием для выделения газа из промывочной жидкости являются силы внутреннего взаимодействия. В структурированной вязкой промывочной жидкости пузырьки газа или воздуха не могут преодолеть напряжение сдвига системы и остаются в ней. Образование из поверхностно-активных веществ прочных структурированных пленок на поверхности пузырьков воздуха может вызвать устойчивость газонасыщенной системы даже в сравнительно слабоструктурированных жидкостях.Drilling of wells is accompanied by the enrichment of the flushing fluid with air or gas, which leads to a sharp change in its density, rheological and structural-mechanical properties. At the same time, the operation of the pumps deteriorates and their supply decreases, therefore, timely and effective degassing of flushing fluids is an important condition for ensuring a normal drilling process. The main obstacle to the evolution of gas from the flushing fluid is the forces of internal interaction. In a structured viscous wash fluid, gas or air bubbles cannot overcome the shear stress of the system and remain in it. The formation of strong structured films from surface-active substances on the surface of air bubbles can cause the stability of a gas-saturated system even in relatively weakly structured liquids.

Известен дегазатор (RU 130231, кл. Е21В21/06, 2013 г), содержащий вертикальный центробежный насос, снабженный газоотводной трубкой и направляющими лопатками на входе потока дегазируемой жидкости, а также вертикальную пустотелую цилиндрическую дегазационную емкость, соединенную с насосом питающей трубой. Газоотводная трубка и дегазационная емкость сообщаются с устройством для откачки газа. Питающая труба выполнена раздваивающейся на два трубопровода, при этом оба трубопровода расположены внутри верхней части дегазационной емкости и имеют форму двойной спирали. Выходные концы трубопроводов размещены в противоположных сторонах внутренней стенки дегазационной емкости и выполнены направленными по касательной к ней. Входы трубопроводов оснащены регулирующими задвижками.Known degasser (RU 130231, class E21B21 / 06, 2013), containing a vertical centrifugal pump, equipped with a gas outlet tube and guide vanes at the inlet of the degassed liquid flow, as well as a vertical hollow cylindrical degassing tank connected to the pump by a feed pipe. The gas outlet pipe and degassing tank communicate with the device for pumping gas. The feed pipe is split into two pipelines, while both pipelines are located inside the upper part of the degassing tank and have the form of a double spiral. The output ends of the pipelines are placed on opposite sides of the inner wall of the degassing tank and are made tangential to it. Pipeline inlets are equipped with control valves.

Недостатком известного устройства является его крупные габариты и масса, что затрудняет его использование непосредственно на буровых установках в процессе бурения нефтяных и газовых скважин. Дегазатор не мобильный и не может использоваться в качестве переносного устройства. Его основная задача дегазация всего бурового раствора для технологических целей, а также для выделения отделенных газов для исследовательских целей из состава избыточно газа. A disadvantage of the known device is its large dimensions and weight, which complicates its use directly on drilling rigs in the process of drilling oil and gas wells. The degasser is not mobile and cannot be used as a portable device. Its main task is to degass the entire drilling fluid for technological purposes, as well as to separate the separated gases for research purposes from the composition of excess gas.

Прототипом полезной модели является дегазатор буровой промывочной жидкости (RU 2276249, кл. Е21В21/06, 2006 г), содержащий корпус с открытым днищем, размещенный в резервуаре для очищенной от газа промывочной жидкости, входной патрубок для загазованной промывочной жидкости, размещенный в средней части корпуса. Отражательное устройство закреплено внутри корпуса над входным патрубком, а пластины, турбулизирующие поток, закреплены на внутренних стенках корпуса под отражательным устройством, выполненным в виде чашеобразной детали с вогнутой параболической поверхностью, обращенной к свободному концу входного патрубка. На наружной поверхности входного патрубка закреплен перфорированный конический рассеиватель.The prototype of the utility model is a drilling fluid wastewater degasser (RU 2276249, class Е21В21 / 06, 2006), comprising an open-bottom housing located in a reservoir for gas-free washing fluid, an inlet for a gas-polluted drilling fluid, located in the middle of the housing . The reflective device is fixed inside the housing above the inlet pipe, and the flow turbulent plates are mounted on the inner walls of the housing under the reflective device, made in the form of a cup-shaped part with a concave parabolic surface facing the free end of the inlet pipe. A perforated conical diffuser is fixed on the outer surface of the inlet pipe.

Конструкция известного устройства также сложная, с большими габаритными размерами и массой. Кроме того, дегазатор имеет склонность к засорению, так как буровой раствор на выходе из скважины содержит выбуренную породу (шлам). Это требует постоянной очистки распыляющего устройства, что препятствует непрерывности контроля за газопроявлениями на выходе из скважины. The design of the known device is also complex, with large overall dimensions and weight. In addition, the degasser has a tendency to clogging, since the drilling fluid at the outlet of the well contains cuttings (cuttings). This requires continuous cleaning of the spray device, which impedes the continuity of monitoring of gas occurrences at the exit of the well.

Проблемой полезной модели является разработка простой и мобильной конструкции дегазатора буровой промывочной жидкости, позволяющей прокачивать сильно зашламленные буровые растворы, без операций по очистке дегазатора, за счет того, что дегазатор одновременно выполняет функцию насоса. The problem of the utility model is the development of a simple and mobile design of a degasser of drilling drilling fluid, which allows pumping highly muddled drilling fluids without cleaning the degasser, due to the fact that the degasser simultaneously acts as a pump.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы устройства за счет обеспечения непрерывности процесса дегазации в течение длительного времени. The technical result of the utility model is to increase the efficiency of the device by ensuring the continuity of the degassing process for a long time.

Поставленная проблема и указанный технический результат достигаются тем, что дегазатор буровой промывочной жидкости содержит корпус с открытым днищем, размещаемый в резервуаре с загазованным буровым раствором. Согласно полезной модели на крышке корпуса закреплен двигатель и вмонтированы отводы газа со штуцерами для подключения к газовоздушной линии. На валу двигателя закреплен фланец, на котором симметрично через 120° по окружности под углом от 5 до 15° относительно оси вращения вала смонтированы полые трубки, ориентированные снизу вверх, выполняющие функцию центробежного насоса. В каждой из трубок в нижней части образованы заборные отверстия, расположенные по ходу вращения двигателя, для забора загазованного бурового раствора из резервуара, а сверху – выпускные отверстия, направленные в сторону стенок корпуса, для выхода дегазированного раствора. Между крышкой корпуса и над центробежным насосом на элементах крепления полых трубок смонтирован перфорированный диск, с возможностью его вращения совместно с насосом. В нижней части корпуса выполнены окна слива для вывода стекающего дегазированного раствора из дегазатора. The posed problem and the indicated technical result are achieved in that the degasser of drilling drilling fluid contains an open-bottom housing housed in a reservoir with a gas contaminated drilling fluid. According to a utility model, an engine is mounted on the housing cover and gas outlets are mounted with fittings for connecting to a gas line. A flange is fixed on the motor shaft, on which hollow tubes are mounted symmetrically after 120 ° around the circumference at an angle from 5 to 15 ° relative to the axis of rotation of the shaft, oriented from the bottom up, performing the function of a centrifugal pump. In each of the tubes in the lower part there are formed intake openings located in the direction of rotation of the engine to collect the gas-contaminated drilling fluid from the reservoir, and from the top there are exhaust openings directed towards the walls of the casing to exit the degassed solution. Between the housing cover and above the centrifugal pump, perforated disk is mounted on the hollow tube fastening elements, with the possibility of its rotation together with the pump. In the lower part of the housing, drain windows are made for discharging a drained degassed solution from the degasser.

Окна слива для вывода стекающего дегазированного раствора из дегазатора выполнены преимущественно прямоугольной формы в количестве четырех и погружены в резервуар с загазованным буровым раствором на 1/3 – 1/2 высоты окна слива. The drain windows for discharging the flowing out degassed solution from the degasser are predominantly rectangular in the amount of four and are immersed in a reservoir with gas-contaminated drilling fluid at 1/3 - 1/2 of the height of the drain window.

В крышку дегазатора преимущественно вмонтированы два отвода газа. Two gas outlets are predominantly mounted in the degasser cover.

В качестве двигателя используют асинхронный двигатель во взрывозащищенном исполнении. An explosion-proof asynchronous motor is used as a motor.

Для более точной установки дегазатора на резервуаре с загазованным буровым раствором он снабжен подвесом, на котором закреплен сектор в виде 1/4 части окружности с центральным отверстием и отверстиями, расположенными по периметру сектора.For a more accurate installation of the degasser on the tank with gas contaminated drilling fluid, it is equipped with a suspension on which a sector is fixed in the form of 1/4 of a circle with a central hole and holes located around the perimeter of the sector.

Основные отличия заявленного дегазатора является его компактность, относительно малый вес и мобильность. Одновременно дегазатор является насосом, позволяющим прокачивать сильно зашламленные растворы, что обеспечивает непрерывность процесса в течение длительного времени достаточного для работы за весь период бурения скважины. Изменение частоты вращения двигателя привода позволяет менять степень дегазации, что важно при калибровке газоанализаторов, исследующих выделенный газ.The main differences of the claimed degasser is its compactness, relatively low weight and mobility. At the same time, the degasser is a pump that allows pumping highly slurry solutions, which ensures the continuity of the process for a long time sufficient to work for the entire period of drilling the well. Changing the speed of the drive motor allows you to change the degree of degassing, which is important when calibrating gas analyzers that examine the released gas.

Расположение полых трубок под углом от 5 до 15° обеспечивают снизу забор загазованного раствора из резервуара и выброс дегазированной жидкости сверху. Угол 5-15° является оптимальным и влияет на производительность насоса.The location of the hollow tubes at an angle of 5 to 15 ° provides for the bottom intake of the gasified solution from the tank and the release of degassed liquid from above. An angle of 5-15 ° is optimal and affects the performance of the pump.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 – представлен дегазатор в разрезе; на фиг. 2 – металлический сектор подвеса.The utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 - shows a degasser in a section; in FIG. 2 - metal sector of the suspension.

Дегазатор буровой промывочной жидкости содержит корпус 1 с открытым днищем, размещаемый в резервуаре 2 с буровым раствором. На крышке 3 корпуса 1 закреплен двигатель 4 и вмонтированы два отвода 5 газа со штуцерами 6 для подключения к газовоздушной линии. На валу 7 дегазатора закреплен фланец 8, на котором симметрично через 120° по окружности под углом от 5 до 15° установлены три полые трубки 9, ориентированные снизу вверх, выполняющие функцию центробежного насоса. В каждой из трубок 9 в нижней части образованы заборные отверстия 10, расположенные по ходу вращения двигателя 4, для забора бурового раствора из резервуара 2, а сверху – выпускные отверстия 11, направленные в сторону стенок корпуса 1, для выхода дегазированного раствора. Между крышкой 3 корпуса 1 и над центробежным насосом на элементах крепления полых трубок смонтирован перфорированный диск 12, вращающийся совместно с насосом, образующие дегазационную камеру 13. В нижней части корпуса 1 выполнены четыре прямоугольных окна 14 слива для вывода стекающего дегазированного раствора из дегазатора. Окна 14 слива погружены в резервуар 2 с буровым раствором на 1/3 – 1/2 их высоты. Для более точной установки дегазатора на резервуаре 2 с загазованным буровым раствором он снабжен подвесом 15, на котором закреплен сектор 16 в виде 1/4 части окружности с центральным отверстием 17 и отверстиями 18, расположенными по периметру сектора 16.The drilling fluid decontaminator comprises an open-bottom housing 1 housed in a drilling fluid reservoir 2. On the lid 3 of the housing 1, the engine 4 is fixed and two gas outlets 5 with fittings 6 are mounted for connecting to the gas line. A flange 8 is mounted on the degasser shaft 7, on which three hollow tubes 9 are installed symmetrically after 120 ° around the circumference at an angle from 5 to 15 °, oriented from the bottom up, performing the function of a centrifugal pump. In each of the tubes 9, in the lower part, intake openings 10 are formed, located along the rotation of the engine 4, for the intake of drilling fluid from the reservoir 2, and on top of the outlet holes 11, directed towards the walls of the housing 1, for the exit of the degassed solution. Between the cover 3 of the housing 1 and above the centrifugal pump, a perforated disk 12 is mounted on the hollow tube fastening elements, which rotates together with the pump, forming a degassing chamber 13. Four rectangular drain windows 14 are made in the lower part of the housing 1 to discharge the flowing degassed solution from the degasser. The drain windows 14 are immersed in the drilling fluid reservoir 2 at 1/3 to 1/2 of their height. For a more accurate installation of the degasser on the reservoir 2 with gas contaminated drilling fluid, it is equipped with a suspension 15, on which a sector 16 is fixed in the form of 1/4 of a circle with a central hole 17 and holes 18 located around the perimeter of sector 16.

Дегазатор буровой промывочной жидкости работает следующим образом. Degassing drilling drilling fluid works as follows.

Дегазатор предназначен для принудительного разбрызгивания промывочной жидкости (ПЖ) на внутреннюю стенку корпуса дегазатора при проведении газового каротажа в процессе бурения скважин на нефть и газ с целью извлечения свободных газов, попавших в ПЖ при вскрытии пластов-коллекторов и находящихся в ПЖ в виде мелких пузырьков. Дегазатор используется для обеспечения работы комплекта газоаналитической аппаратуры газокаротажных станций и станций геолого-технологических исследований. Изделие имеет взрывозащищенное исполнение и предназначено для применения во взрывоопасных зонах согласно ГОСТ 30852.0-2002 и ГОСТ 30852.10-2002 и другим нормативным документам, определяющим применимость электрооборудования во взрывоопасных зонах. Изделие может применяться во взрывоопасных зонах класса 1В. The degasser is designed for forced spraying of flushing fluid (RV) onto the inner wall of the degasser body during gas logging while drilling for oil and gas in order to extract free gases that entered the RV when opening reservoirs and are in the form of small bubbles in the RV. The degasser is used to ensure the operation of a set of gas analysis equipment for gas logging stations and stations for geological and technological research. The product has an explosion-proof design and is intended for use in hazardous areas according to GOST 30852.0-2002 and GOST 30852.10-2002 and other regulatory documents that determine the applicability of electrical equipment in hazardous areas. The product can be used in hazardous areas of class 1B.

Дегазатор представляет собой специализированный насос, вал 7 которого вращается с помощью взрывозащищенного асинхронного двигателя 4, имеющего маркировку взрывозащиты «1ExеdIIBT4» и который входит в состав дегазатора. The degasser is a specialized pump, the shaft 7 of which is rotated by means of an explosion-proof induction motor 4, which has an explosion protection mark “1ExedIIBT4” and which is part of the degasser.

Дегазатор устанавливают перед виброситами в резервуаре 2 с открытым участком шириной от 175 мм или на открытом участке желоба, оборудованном емкостью, которые обеспечивают перепад уровня ПЖ ±10 мм. The degasser is installed in front of the vibrating screens in the tank 2 with an open section of a width of 175 mm or on an open section of the gutter equipped with a tank that provides a difference in the level of the pancreas ± 10 mm

Установку дегазатора производят с помощью подвеса 15 так, чтобы уровень ПЖ не доходил до верхней кромки окон 14 слива на 15 - 40 мм. К стенкам резервуара 2 крепят подвес 15 в виде кронштейна, к которому подвешивают двигатель 4 с помощью сектора 16 так, чтобы уровень ПЖ не доходил до верхней кромки окон 14 слива на 15 - 40 мм. The degasser is installed using a suspension 15 so that the level of the pancreas does not reach the top edge of the drain windows 14 by 15-40 mm. A suspension 15 is mounted to the walls of the tank 2 in the form of a bracket, to which the engine 4 is suspended using the sector 16 so that the level of the pancreas does not reach the top edge of the drain windows 14 by 15-40 mm.

Электродвигатель 4 вращает ротор с наклонными, относительно оси вращения, полыми трубками 9. Направление вращения двигателя 4 задается в направлении расположения заборных отверстий 10. При работе двигателя 4 под действием центробежных сил происходит переток ПЖ из резервуара 2 через заборные отверстия 10 вверх по трубкам 9 до выпускных отверстий 11. После истечения ПЖ из выпускных отверстий 11, она самотеком стекает по внутренним стенкам корпуса 1 и через окна 14 вытекает в желоб (на фиг. не показано).The electric motor 4 rotates the rotor with the hollow tubes 9 inclined with respect to the axis of rotation. The direction of rotation of the motor 4 is set in the direction of the intake openings 10. When the motor 4 is operating under the action of centrifugal forces, the RV flows from the reservoir 2 through the intake openings 10 upward through the tubes 9 to exhaust holes 11. After the expiration of the pancreas from the exhaust holes 11, it flows by gravity along the inner walls of the housing 1 and through the windows 14 flows into the groove (not shown in Fig.).

Дегазация ПЖ осуществляется в четыре фазы: RV degassing is carried out in four phases:

- вакуумирование ПЖ при всасывании в полые вращающиеся трубки 9;- evacuation of the pancreas during absorption into hollow rotating tubes 9;

- истечение ПЖ из выпускных отверстий 11 вращающихся полых трубок 9;- the expiration of the pancreas from the outlet 11 of the rotating hollow tubes 9;

- удар ПЖ о внутренние стенки корпуса 1;- RJ hit the inner walls of the housing 1;

- вакуумирование от самотека ПЖ в желоб. - evacuation from gravity pancreas into the gutter.

Газовая фракция проходит через перфорации диска 12 поступает в дегазационную камеру 13 из которой отсасывается по газовоздушной линии (на фиг. не показано) через штуцер 6. При отсутствии ПЖ в резервуаре 2 двигатель 4 работает на воздухе, выбрасывая остатки ПЖ. Таким образом, происходит очищение дегазатора от ПЖ и подготовка к дальнейшей работе.The gas fraction passes through the perforations of the disk 12 and enters the degassing chamber 13 from which it is sucked out through the gas line (not shown in Fig.) Through the nozzle 6. In the absence of the pancreas in the tank 2, the engine 4 is working in the air, expelling the remaining pancreas. Thus, the degasser is cleaned from the pancreas and prepared for further work.

В настоящее время дегазатор буровой промывочной жидкости находится на стадии серийного производства.At present, the drilling fluid degasser is at the stage of mass production.

Claims

1. A degasser of drilling drilling fluid containing an open bottom housing located in a reservoir with a drilling fluid, characterized in that an engine is mounted on the housing cover and gas outlets are mounted with fittings for connection to a gas line, a flange is mounted on the motor shaft, on which symmetrically after 120 ° around the circumference at an angle of 5 to 15 ° relative to the axis of rotation of the shaft, hollow tubes are mounted, oriented from the bottom up, performing the function of a centrifugal pump, in each of the tubes in the lower part are formed aborted openings located in the direction of rotation of the engine for the intake of gas contaminated drilling fluid from the reservoir, and on top there are outlet openings directed towards the walls of the casing to exit the fluid, between the casing cover and above the centrifugal pump, a perforated disk is mounted on the hollow tube fastening elements, with the possibility of rotation together with the pump, in the lower part of the housing there are drain windows for the outlet of the flowing degassed liquid from the degasser.

2. The degasser according to claim 1, characterized in that the drain windows for discharging the flowing degassed solution from the degasser are rectangular and immersed in the drilling fluid reservoir at 1 / 3-1 / 2 of the height of the drain window.

3. The degasser according to claim 1, characterized in that four rectangular drain windows are made in the lower part of the housing.

4. The degasser according to claim 1, characterized in that two gas outlets are mounted in the lid.

5. The degasser according to claim 1, characterized in that an asynchronous motor in an explosion-proof design is used as a motor.

6. The degasser according to claim 1, characterized in that for a more accurate installation of the degasser on the reservoir with gas contaminated drilling fluid, it is equipped with a suspension, on which a sector is fixed in the form of 1/4 of a circle with a central hole and holes located around the perimeter of the sector.