RU2213841C2 - System of weighted drilling mud screening - Google Patents
System of weighted drilling mud screening Download PDFInfo
- Publication number
- RU2213841C2 RU2213841C2 RU2001127337A RU2001127337A RU2213841C2 RU 2213841 C2 RU2213841 C2 RU 2213841C2 RU 2001127337 A RU2001127337 A RU 2001127337A RU 2001127337 A RU2001127337 A RU 2001127337A RU 2213841 C2 RU2213841 C2 RU 2213841C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- weighted drilling
- mud
- drilling mud
- weighted
- compartment
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам промывки бурящихся нефтяных и газовых скважин. The invention relates to flushing systems for drilling oil and gas wells.
Известна система очистки неутяжеленного бурового раствора при промывке скважин (аналог) [1] . Здесь буровой раствор последовательно подвергается очистке на виброситах (первая ступень), пескоотделителе (вторая ступень) и на илоотделителе (третья ступень). A known system for cleaning unweighted drilling fluid during flushing wells (analogue) [1]. Here, the drilling fluid is subsequently cleaned on vibrating screens (first stage), sand separator (second stage) and sludge separator (third stage).
Эта система не решает проблемы предотвращения потерь утяжелителя при промывке скважин утяжеленным буровым раствором. This system does not solve the problem of preventing weight loss during flushing of wells with a weighted drilling fluid.
Недостатком ее является отсутствие возможности удаления из бурового раствора и возврат в циркуляционную систему (ЦС) скважины бурового шлама размером частиц <30 мкм, которые оказывают наиболее негативное влияние на технологические параметры бурового раствора и показатели бурения. Its disadvantage is the inability to remove drilling mud from the drilling fluid and return to the circulating system (CA) of the drill cuttings with a particle size <30 μm, which have the most negative impact on the technological parameters of the drilling fluid and drilling performance.
Известна система очистки малоутяжеленного бурового раствора при промывке скважины (аналог) [1] . Здесь буровой раствор последовательно очищается на виброситах (первая ступень) и на илоотделителе (вторая ступень), где разделяется на два потока. Один поток со шламом размером частиц <30 мкм и утяжелителем размером частиц <20 мкм возвращается в ЦС, а второй направляется на вибросито тонкой очистки от части твердой фазы размером, например, >50 мкм (шлам + утяжелитель) удаляемых в отвал, при этом более мелкие частицы, включая утяжелитель, возвращаются в ЦС. A known system for cleaning light weight drilling fluid when flushing a well (analogue) [1]. Here, the drilling fluid is sequentially cleaned on vibrating screens (first stage) and on a sludge separator (second stage), where it is divided into two streams. One stream with a sludge with a particle size <30 μm and a weighting agent with a particle size <20 μm is returned to the CS, and the second is directed to a fine screening system from a part of the solid phase with a size of, for example,> 50 μm (sludge + weighting agent) removed to the dump, while more fine particles, including weighting agent, are returned to the CA.
Недостатком системы является использование оборудования низкой пропускной способности (вибросито тонкой очистки), а также возврат в ЦС довольно большого количества шлама (~50%), в том числе, тонкодисперсной глины. The disadvantage of the system is the use of low-throughput equipment (fine screen sieve), as well as the return to the DS a rather large amount of sludge (~ 50%), including fine clay.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является система очистки утяжеленного бурового раствора (прототип) [1], включающая вибросита, например, типа СВ-1 и глиноотделитель, например, центрифугу типа ОГШ-501. Closest to the proposed technical solution is a system for cleaning a weighted drilling fluid (prototype) [1], including a vibrating screen, for example, type SV-1 and a clay separator, for example, a centrifuge type OGSh-501.
Работа системы по прототипу организована так, что утяжеленный буровой раствор из скважины поступает на вибросита (первая ступень) для очистки от крупного шлама размером частиц, например, >250 мкм, затем направляется на глиноотделение от частиц размером, например, >5 мкм (вторая ступень). The operation of the system according to the prototype is organized so that the weighted drilling fluid from the well enters a vibrating screen (first stage) for cleaning from coarse sludge with a particle size of, for example,> 250 μm, then it is sent to clay separation from particles of a size of, for example,> 5 μm (second stage )
Недостаток этой системы состоит в том, что вместе с утяжелителем размером частиц от ~4 мкм и более в ЦС возвращается практически весь шлам, не удаленный на первой ступени (например, фракции, то 5 до 245 мкм). Тонкодисперсный утяжелитель (частицы <4 мкм) при этом теряется, уходя в отвал с тонкодисперсным шламом (частицы <5 мкм). The disadvantage of this system is that, together with a weighting agent with a particle size of ~ 4 μm or more, almost all of the sludge not removed in the first stage (for example, fractions, then 5 to 245 μm) is returned to the dust collector. The finely dispersed weighting agent (particles <4 μm) is thus lost, leaving for a dump with finely divided sludge (particles <5 μm).
Принцип работы современных глиноотделителей и их настройка на режим сохранения основной массы утяжелителя не позволяют одновременно с этим удалить из раствора в отвал шлам дисперсностью более 5 мкм без дополнительной потери вместе с ним утяжелителя. Обусловлено это тем, что разбавленный перед глиноотделением утяжеленный буровой раствор в глиноотделителе разделяется на два потока. Один из них - легкий уносит в отвал с водой тонкодисперсные частицы шлама и утяжелителя, а другой - тяжелый в виде пульпы возвращает в ЦС циркуляционную систему основную массу утяжелителя и шлама. При этом, учитывая различие в плотности (утяжелитель - 4-5 г/см3, глинистый шлам - 2-2, 6 г/см3) с частицами утяжелителя размером, например, 5 мкм в пульпу поступает шлам частицами размером 6-7 мкм, с частицами утяжелителя 50 мкм в пульпе окажутся шлам частицами 75 мкм и более.The principle of operation of modern clay separators and their adjustment to the mode of preserving the bulk of the weighting agent do not simultaneously allow the removal of sludge with a dispersion of more than 5 microns from the solution into the dump without additional weight loss with it. This is due to the fact that the heavier drilling fluid diluted before clay separation in the clay separator is divided into two streams. One of them - light, carries fine particles of sludge and weighting agent into the dump with water, and the other - heavy, in the form of pulp, returns the bulk of the weighting agent and sludge to the circulation system. Moreover, taking into account the difference in density (weighting agent - 4-5 g / cm 3 , clay sludge - 2-2, 6 g / cm 3 ) with weighting particles of size, for example, 5 μm, sludge with particles of 6-7 μm in size enters the pulp , with particles of a weighting agent of 50 microns in the pulp will be sludge particles of 75 microns or more.
Такой многократный возврат шлама в ЦС приводит к быстрому образованию его избытка в буровом растворе. Дальнейшее диспергирование глинистой фракции шлама в скважине приводит к ухудшению технологических параметров бурового раствора, условий работы насосов и долот. Such a multiple return of sludge to the CA leads to the rapid formation of its excess in the drilling fluid. Further dispersion of the clay fraction of the sludge in the well leads to a deterioration of the technological parameters of the drilling fluid, the operating conditions of the pumps and bits.
В практике выход из этого положения достигается удалением из циркуляции части объема бурового раствора с последующим разбавлением водой, химической обработкой и доутяжелением оставшегося его объема. Эти действия в процессе бурения скважины могут повторяться многократно, по мере образования избытка твердой фазы в растворе. Такое решение проблемы, естественно, приводит к большим перерасходу и потере утяжелителя, а также других дорогостоящих спецматериалов. К примеру, стоимость одной тонны баритового утяжелителя сегодня достигает 3000 рублей. In practice, a way out of this situation is achieved by removing part of the drilling fluid volume from circulation, followed by dilution with water, chemical treatment and weighting of its remaining volume. These actions in the process of drilling a well can be repeated many times, as the formation of excess solid phase in the solution. Such a solution to the problem, of course, leads to large cost overruns and loss of weighting agent, as well as other expensive special materials. For example, the cost of one ton of barite weighting today reaches 3000 rubles.
Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности очистки утяжеленного бурового раствора от шлама, сокращение потерь утяжелителя, улучшение основных технологических параметров бурового раствора при одновременном сокращении расхода спецматериалов на его обработку, улучшение условий работы буровых насосов, забойных двигателей, долот и очистных механизмов. The aim of the invention is to increase the efficiency of cleaning weighted drilling fluid from sludge, reducing weight loss, improving the main technological parameters of the drilling fluid while reducing the consumption of special materials for its processing, improving the working conditions of drilling pumps, downhole motors, bits and cleaning mechanisms.
Поставленная цель достигается тем, что система очистки утяжеленных буровых растворов, включающая циркуляционные емкости, первая из которых после скважины, с отсеками, вибросита, глиноотделитель, шламовый насос, перемешиватели утяжеленного бурового раствора, трубный канал придонного сообщения циркуляционной емкости с буровыми насосами, трубопроводы низкого и высокого давления с запорно-регулировочной арматурой, выполненные и установленные с возможностью обеспечения подачи утяжеленного бурового раствора из скважины на вибросита, и шламовым насосом из циркуляционной емкости - в глиноотделитель, имеющий линию возврата обезглиненного утяжеленного бурового раствора в циркуляционную емкость, причем она снабжена пескоотделителем, диспергатором, вторым шламовым насосом, выполненным с возможностью подачи утяжеленного бурового раствора после вибросит в пескоотделитель, имеющий линию возврата освобожденного от песка утяжеленного бурового раствора во второй отсек циркуляционной емкости, резервуаром с дозатором для хранения и подачи в утяжеленный буровой раствор во втором отсеке циркуляционной емкости реагента-пептиатора глин, при этом диспергатор имеет линию возврата диспергированного утяжеленного бурового раствора в третий отсек циркуляционной емкости и выполнен с возможностью прокачивания утяжеленного бурового раствора по циклу: буровые насосы - диспергатор - третий отсек циркуляционной емкости, а шламовый насос выполнен с возможностью подачи диспергированного утяжеленного бурового раствора в глиноотделитель, и последующего возврата обезглиненного утяжеленного бурового раствора в циркуляцию. This goal is achieved by the fact that the system for cleaning heavy drilling fluids, including circulating tanks, the first of which after the well, with compartments, a vibrating screen, clay separator, slurry pump, mixers of a heavy drilling fluid, a pipe channel for bottom communication of a circulation tank with mud pumps, low and high pressure with shut-off and control valves, made and installed with the possibility of ensuring the supply of weighted drilling fluid from the well to vibrating screens, and w with an amoe pump from the circulation tank to the clay separator having a line for returning the deoxidized weighted drilling mud to the circulation tank, and it is equipped with a sand separator, a dispersant, a second slurry pump configured to feed the weighted drilling mud after the vibrating screen into the sand separator having a return line of the weight free from sand drilling fluid in the second compartment of the circulation tank, a reservoir with a dispenser for storage and supply to the weighted drilling fluid in the second ohm compartment of the clay-peptide reagent-reagent circulation tank, the dispersant has a return line for dispersed weighted drilling fluid to the third compartment of the circulation tank and is configured to pump the weighted drilling fluid in a cycle: mud pumps - dispersant - third compartment of the circulation tank, and the slurry pump is made with the possibility of feeding dispersed weighted drilling fluid into the clay separator, and then returning the de-clayed weighted drilling fluid to the circulation .
Повышение эффективности глиноотделения достигается возможностью максимального измельчения глины в шламе с учетом минимизации измельчения утяжелителя. По [2] известно, что твердость сухого баритового минерала по шкале Мооса равна 3-3,5 условным единицам, а сухого глинистого минерала бентонита на порядок меньше. Барит практически не гидратируется, а слабо уплотненная глина сильно гидратируется в водной среде, при этом ее прочность резко уменьшается. Improving the efficiency of clay separation is achieved by the possibility of maximum grinding of clay in the sludge, taking into account the minimization of grinding weighting agent. According to [2] it is known that the hardness of the dry barite mineral on the Mohs scale is 3-3.5 conventional units, and the dry clay mineral of bentonite is an order of magnitude less. Barite practically does not hydrate, and poorly compacted clay is highly hydrated in the aquatic environment, while its strength decreases sharply.
Дополнительное оснащение системы резервуаром с дозатором, из которого утяжеленный буровой раствор перед диспергированием подвергается обработке реагентом-пептизатором (например, карбонат натрия. М-14, метас), повышает податливость шламовой глины измельчению в диспергаторе. Additional equipment of the system with a reservoir with a dispenser, from which the weighted drilling fluid is subjected to peptizing reagent treatment (for example, sodium carbonate. M-14, metas) before dispersing, increases the compliance of the slurry clay to grinding in the dispersant.
Включение в систему пескоотделителя (вторая ступень) позволяет уменьшить нагрузку на последующие агрегаты в системе очистки. Включение в состав системы диспергатора повышает эффективность работы глиноотделителя (третья ступень). Увеличивается удельное содержание утяжелителя в обезглиненном буровом растворе и содержание глины в потоке разбавленного лишенного утяжелителя раствора, уходящего в отвал (фугате). The inclusion of a sand separator in the system (second stage) reduces the load on subsequent units in the cleaning system. The inclusion of a dispersant in the system increases the efficiency of the clay separator (third stage). The specific weight of the weighting agent in the de-clayed drilling fluid increases and the clay content in the stream of the diluted solution without weighting agent leaving into the dump (centrate).
Повышение эффективности работы глиноотделителя основано на том, что предварительно диспергированный шлам уступает теперь утяжелителю не только по плотности, но и по размеру частиц. В результате этого частицы утяжелителя опережают частицы шламовой глины в перемещении от центра к периферии ротора глиноотделителя в поле центробежных сил глиноотделителя, так как известно, что скорость V движения частиц в этих условиях прямо пропорциональна их плотности ρ и квадрату радиуса r, т.е. Improving the efficiency of the clay separator is based on the fact that the previously dispersed sludge is now inferior to the weighting agent not only in density, but also in particle size. As a result of this, the weighting particles are ahead of the sludge clay particles moving from the center to the periphery of the clay separator rotor in the field of centrifugal clay separator forces, since it is known that the particle velocity V under these conditions is directly proportional to their density ρ and square of radius r, i.e.
V=ρr2.V = ρr 2 .
На чертеже изображена принципиальная схема предложенной системы очистки утяжеленного бурового раствора. The drawing shows a schematic diagram of the proposed system for cleaning weighted drilling mud.
Изображение содержит скважину 1, безнапорную линию 2 перетока раствора из скважины на вибросита 3, первой по течению бурового раствора емкости ЦС 21, первый отсек 4 этой емкости, второй отсек емкости 5, третий отсек 6, перемешиватель 7, трубный канал придонного сообщения емкостей ЦС 8 с буровыми насосами 9, линию низкого давления 10 и шламовый насос 11 для подачи утяжеленного бурового раствора на вторую ступень очистки в пескоотделитель 12, линия 13 для возврата утяжеленного бурового раствора из пескоотделителя во второй отсек ЦС, диспергатор 14 с линией 15 для возврата диспергированного раствора в третий отсек емкости ЦС, шламовый насос 16 с линией 17 для подачи диспергированного утяжеленного бурового раствора из третьего отсека емкости ЦС на глиноотделитель 18, линия 19 возврата, обезглиненного утяжеленного бурового раствора в ЦС, линию 20 сброса разбавленного лишенного утяжелителя насыщенного глинистым шламом раствора, резервуар с дозатором 23 для хранения и подачи в утяжеленный буровой раствор реагента-пептизатора. The image contains well 1, a pressure-free line 2 of the flow of the solution from the well to vibrosieve 3, the first flowing mud of the reservoir ЦС 21, the first compartment 4 of this reservoir, the second compartment of the reservoir 5, the third compartment 6, the mixer 7, the pipe channel of the bottom communication of the reservoirs ЦС 8 with mud pumps 9, a low pressure line 10 and a slurry pump 11 for supplying a weighted drilling fluid to a second cleaning stage in a sand separator 12, line 13 for returning a weighted drilling mud from a sand separator to a second compartment DS, a disperser 14 with a lin 15 for returning the dispersed solution to the third compartment of the tank, a slurry pump 16 with line 17 for supplying dispersed weighted drilling fluid from the third compartment of the tank to the clay separator 18, return line 19, deoxidized weighted drilling mud in the tank, line 20 of the discharge of diluted devoid weighting agent a solution saturated with clay slurry, a reservoir with a dispenser 23 for storing and feeding a reagent-peptizer into a weighted drilling fluid.
Предложенная система очистки утяжеленного бурового раствора работает следующим образом. The proposed system for cleaning weighted drilling mud works as follows.
Зашламленный в скважине 1 утяжеленный буровой раствор поступает на первую ступень грубой очистки (от частиц, например, более 245 мкм) виброситами 3 и поступает в первый отсек 4 первой после скважины емкости 21 ЦС, далее по линии 10 насосом 11 раствор из первого отсека подается в пескоотделитель 12. Освобожденный от песка (размером частиц, например, >75 мкм), раствор возвращается во второй отсек 5, где может быть обработан реагентом-пептизатором из емкости 22 через дозатор и по линии 8 буровыми насосами 9 подается в диспергатор 14. После диспергатора утяжеленный буровой раствор с измельченной шламовой глиной по линии 15 поступает в третий отсек 6 емкости, откуда шламовым насосом 16 по линии 17 подается в глиноотделитель 18. В глиноотделителе под воздействием центробежных сил, утяжеленный буровой раствор разделяется на два потока: первый поток обезглиненный обогащенный утяжелителем по линии 19 возвращается в ЦС, ниже первой емкости от скважины по течению бурового раствора, а второй - разбавленный обогащенный глинистым шламом и лишенный утяжелителя направляется на утилизацию. The heavier drilling mud slurred in the well 1 enters the first stage of coarse cleaning (from particles, for example, more than 245 microns) by vibrating screens 3 and enters the first compartment 4 of the first tank 21 of the well after the well, then along the line 10 with the pump 11 the solution from the first compartment is fed into sand separator 12. Free of sand (particle size, for example,> 75 μm), the solution is returned to the second compartment 5, where it can be treated with a peptizing agent from the tank 22 through the dispenser and through the line 8 by mud pumps 9 is fed into the dispersant 14. After the dispersant heavier flushed drilling mud with crushed sludge clay passes through line 15 to the third compartment 6 of the tank, from where it is fed by clay cutter 16 via line 17 to clay separator 18. In the clay separator, under the influence of centrifugal forces, the weighted drilling mud is divided into two streams: the first stream is de-clayed enriched with weighting agent according to line 19 is returned to the CA, below the first tank from the well along the flow of the drilling fluid, and the second diluted enriched with clay mud and devoid of weighting agent is sent for disposal.
Источники информации
1. И. Н. Резниченко. Приготовление, обработка и очистка буровых растворов. Москва, "НЕДРА", 1982, с.176, 183, 219.Sources of information
1. I. N. Reznichenko. Preparation, processing and purification of drilling fluids. Moscow, NEDRA, 1982, p.176, 183, 219.
2. С. А. Рябоконь. Утяжелители для буровых растворов и технология их применения, Москва, "НЕДРА", 1981, с.21. 2. S. A. Ryabokon. Weighting agents for drilling fluids and the technology of their application, Moscow, "NEDRA", 1981, p.21.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001127337A RU2213841C2 (en) | 2001-10-08 | 2001-10-08 | System of weighted drilling mud screening |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001127337A RU2213841C2 (en) | 2001-10-08 | 2001-10-08 | System of weighted drilling mud screening |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001127337A RU2001127337A (en) | 2003-07-20 |
| RU2213841C2 true RU2213841C2 (en) | 2003-10-10 |
Family
ID=31988419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001127337A RU2213841C2 (en) | 2001-10-08 | 2001-10-08 | System of weighted drilling mud screening |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2213841C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2530964C1 (en) * | 2013-06-13 | 2014-10-20 | Александр Николаевич Телесов | Method of turnover of drill fluid |
-
2001
- 2001-10-08 RU RU2001127337A patent/RU2213841C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РЕЗНИЧЕНКО И.Н. Приготовление, обработка и очистка буровых растворов. - М.: Недра, 1982, с.176, 183, 219. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2530964C1 (en) * | 2013-06-13 | 2014-10-20 | Александр Николаевич Телесов | Method of turnover of drill fluid |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2941783A (en) | Hydraulic earth boring and cyclone separation system | |
| US5361998A (en) | Plant for treating drill cuttings | |
| AU2007227385B2 (en) | Recovery system | |
| CA2708294C (en) | A method and apparatus for processing solids laden drilling mud having lost circulation material therein | |
| US8132632B2 (en) | Method for recovering valuable drilling mud materials using a binary fluid | |
| CN100562644C (en) | A kind of system that reclaims the barite in the weighted drilling fluid and get rid of useless solid phase | |
| US3964557A (en) | Treatment of weighted drilling mud | |
| US4192392A (en) | Recovery of drilling fluids | |
| MX2007012585A (en) | Apparatus and method for recovering oil-based drilling mud. | |
| US4090523A (en) | System for automatically flushing hydrocyclones used in drilling mud treatment | |
| CA2841327C (en) | Novel injection flocculation and compression dewatering unit for solids control and management of drilling fluids and methods relating thereto | |
| US20180193775A1 (en) | Diluent treated drilling waste material recovery process and system | |
| CA2787089A1 (en) | Froth flotation and apparatus for same | |
| CN210944903U (en) | Oil is drilling fluid filter equipment in pit | |
| US20130015115A1 (en) | Novel injection flocculation and compression dewatering unit for solids control and management of drilling fluids and methods relating thereto | |
| CN212563139U (en) | Novel mud removing cleaner | |
| RU2213841C2 (en) | System of weighted drilling mud screening | |
| MX2007012587A (en) | Method and apparatus for centrifugal separation enhancement. | |
| CN207296921U (en) | A kind of New Solid Control device systems | |
| CN104499970B (en) | Technological method for drilling fluid solid control circulation system | |
| US3039545A (en) | Process for the treatment of drilling muds | |
| CN205773979U (en) | A kind of mud reduction treatment system | |
| SU1260505A1 (en) | Method of cleaning drilling mud | |
| US10012043B1 (en) | Process and system for recovery of solids from a drilling fluid | |
| RU2258795C2 (en) | Drilling mud cleaning method and device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121009 |