RU2630550C1

RU2630550C1 - Method of drill fluid degassing

Info

Publication number: RU2630550C1
Application number: RU2016133970A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Бочанцев
Original assignee: Александр Сергеевич Бочанцев; Иванов Дмитрий Владимирович; Иванов Руслан Владимирович
Priority date: 2016-08-18
Filing date: 2016-08-18
Publication date: 2017-09-11

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: to implement the method, the drill fluid is fed from the bottom upwards through a manifold (2) installed in a closed tank (1). Through symmetrical holes in the upper part of the manifold, the fluid enters guide discs (3) mounted on the manifold (2). From the disks (3), the solution is distributed in a thin layer over the surface of disc plates (6) continuously vibrating at ultrasonic frequency, mounted on waveguides (5) of magnetostrictive transducers (4), installed in the upper part of the tank (1). The produced gas bubbles increase in size and, rising to the surface of the fluid, are released from it and concentrate in the upper part of the tank (1), whence they are pumped through a gas branch pipe (7) by a vacuum pump (10). The degassed fluid is withdrawn through the branch pipe (8) at the bottom of the tank (1).

EFFECT: increase of efficiency and degree of degassing of drill fluid, increase of explosion-proofness of degassing technology.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для дегазации буровых растворов при проводе нефтяных и газовых скважин [В01D 19/00, B01J 19/10].The invention relates to the field of oil and gas industry and can be used for the degassing of drilling fluids during the wire of oil and gas wells [B01D 19/00, B01J 19/10].

В процессе бурения скважин возможны насыщение бурового раствора пластовым газом, воздухом, а также его вспенивание. В результате этого ухудшаются технологические свойства раствора: уменьшается плотность, увеличиваются статическое напряжение сдвига и вязкость. Поэтому ухудшаются условия работы оборудования циркуляционной системы, буровых насосов, усиливается опасность возникновения различных видов осложнений. Для предупреждения осложнений, связанных с газированием бурового раствора, применяют дегазацию бурового раствора - технологическую операцию очистки бурового раствора от газообразных агентов.In the process of drilling wells, it is possible to saturate the drilling fluid with formation gas, air, as well as foaming it. As a result of this, the technological properties of the solution deteriorate: the density decreases, the static shear stress and viscosity increase. Therefore, the working conditions of the equipment of the circulation system, mud pumps are deteriorating, the risk of various types of complications is increasing. To prevent complications associated with aeration of the drilling fluid, degassing of the drilling fluid is used - a technological operation for cleaning the drilling fluid from gaseous agents.

Из уровня техники известен способ дегазации бурового раствора, использованный в ДЕГАЗАТОРЕ [патент РФ на изобретение №2271434], заключающийся в том, что буровой раствор подают в резервуар, одновременно с раствором в резервуар подают подогреваемый сжатый воздух в виде совокупности закрученных в одном направлении струй, которые, в свою очередь, приводят во вращательное движение раствор, в результате возникновения центробежных сил поверхность раствора принимает форму вогнутого мениска, причем жидкая фаза и механические примеси концентрируются у стенок резервуара, способствуя выходу из раствора растворенных газов, а дополнительное барботирование раствора нагретым воздухом увеличивает выход растворенных газов.The prior art method for the degassing of a drilling fluid used in the DEGASATOR [RF patent for invention No. 2271434], which consists in the fact that the drilling fluid is fed into the reservoir, at the same time as the fluid is supplied to the reservoir, heated compressed air in the form of a combination of jets swirling in one direction, which, in turn, cause the solution to rotate, as a result of centrifugal forces, the surface of the solution takes the form of a concave meniscus, and I concentrate the liquid phase and mechanical impurities Xia of the tank walls, facilitating the exit of the solution of dissolved gases and additional sparging the solution heated air increases the yield of dissolved gases.

Недостатком известного способа дегазации раствора является низкая степень дегазации бурового раствора.The disadvantage of this method of degassing a solution is the low degree of degassing of the drilling fluid.

Также известен СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТИ ОТ СЕРОВОДОРОДА [патент РФ на изобретение №2417247], включающий ступенчатую сепарацию, нейтрализацию остаточных количеств сероводорода введением в нефть реагента-нейтрализатора с последующим их смешением с помощью смесителя и выдержку полученной жидкости в емкостях, отличающийся тем, что осуществляют подогрев дегазированной нефти после первой ступени сепарации, вводят в дегазированную нефть реагент-нейтрализатор после второй ступени сепарации, осуществляют ввод воды в нефть перед смешением ее с реагентом-нейтрализатором сероводорода в смесителе при обводненности дегазированной нефти от более чем 0 до менее 15%, ведут контроль за выпадением осадка с помощью фильтров, установленных после смесителя, а выдержку полученной смеси в емкостях осуществляют в динамических условиях.A METHOD FOR OIL CLEANING FROM HYDROGEN HYDROGEN [RF patent for invention No. 2417247], including stepwise separation, neutralization of residual hydrogen sulfide by introducing a neutralizing agent into the oil, followed by their mixing with a mixer and holding the resulting liquid in containers, characterized in that it is heated degassed oil after the first separation stage, the reagent-neutralizer is introduced into the degassed oil after the second separation stage, water is introduced into the oil before mixing it with the reactant ntom hydrogen sulfide-converter in a mixer with a water content of degassed oil from greater than 0 to less than 15% of lead control of precipitation sludge by filters installed after a mixer, and maintaining the resulting mixture in the containers is carried out in dynamic conditions.

Недостатком аналога является сложность технологического процесса дегазации нефти. Наиболее близким способом дегазации жидкости по своей сущности является СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ ВОДЫ ПУТЕМ ПРОПУСКАНИЯ ВОДЫ В РЕАКТОРЕ ЧЕРЕЗ КАВИТАЦИОННУЮ ЗОНУ [патент РФ на изобретение №2278718], характеризующийся тем, что в открытый сверху реактор подают под давлением, равным атмосферному, поток воды, который под действием силы тяжести поступает в кавитационную зону, созданную с помощью ультразвуковых колебаний, мощность которых обеспечивает создание в ней акустического затвора для кавитационных пузырьков, при прохождении потока воды через ультразвуковое поле появляются кавитационные пузырьки, на которые оказывает постоянное давление ультразвуковая волна от реактора и поднимает их вверх, где они выделяются в атмосферу.The disadvantage of this analogue is the complexity of the technological process of degassing oil. The closest method of liquid degassing by its essence is the METHOD OF WATER DEGASATION BY PASSING WATER IN A REACTOR THROUGH A CAVITATION ZONE [RF patent for invention No. 2278718], characterized in that a stream of water is supplied to the open reactor from above, at a pressure equal to atmospheric, which is a stream of water that is exposed to gravity enters the cavitation zone created by means of ultrasonic vibrations, the power of which ensures the creation of an acoustic shutter for cavitation bubbles in it, when a water stream passes through trazvukovoe appear cavitation bubbles field, which exerts a constant pressure ultrasonic wave from the reactor and lifts them upwards, where they are released to the atmosphere.

Недостатком прототипа является низкая степень дегазации при применении указанного способа к дегазации бурового раствора, обусловленная тем, что буровой раствор характеризуется более высокой вязкостью по сравнению с водой, а соответственно сниженной скоростью естественного испарения газа под действием сил гравитации.The disadvantage of the prototype is the low degree of degassing when applying this method to the degassing of a drilling fluid, due to the fact that the drilling fluid is characterized by a higher viscosity compared to water, and accordingly, a reduced rate of natural evaporation of gas under the influence of gravitational forces.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и степени дегазации бурового раствора.The technical result of the invention is to increase the efficiency and degree of degassing of the drilling fluid.

Технический результат достигается за счет того, что способ дегазации бурового раствора, характеризующийся тем, что насыщенную газом жидкость подают в резервуар с установленным в нем магнитострикционным преобразователем, воздействуют на нее акустическим волнами ультразвуковой частоты, после чего дегазированную жидкость подают в систему, отличающийся тем, что буровой раствор подают снизу вверх по установленному в закрытом резервуаре манифольду, раствор через симметричные отверстия, выполненные в вертикальной части манифольда, попадает на направляющие диски, смонтированные на манифольде, с направляющих дисков раствор распределяется тонким слоем по поверхности непрерывно вибрирующих ультразвуковой частотой тарельчатых пластин, смонтированных на волноводах магнитострикционных преобразователей, смонтированных в резервуар с его верхнего торца, под действием акустических колебаний ультразвукового диапазона и гравитационных сил зародышевые стабильные пузырьки газа, а также пузырьки газа на поверхности взвешенных в жидкости микрочастиц увеличивают свои размеры за счет вбирания в себя растворенных газов из жидкости, поднимаются к поверхности жидкости, выделяются из нее и концентрируются в верхней части резервуара, откуда их откачивают через газовый патрубок, соединенный с вакуумным насосом, а дегазированный раствор подают в систему через отводящий патрубок в нижней части резервуара.The technical result is achieved due to the fact that the method of degassing the drilling fluid, characterized in that the gas-saturated fluid is supplied to the tank with the magnetostrictive transducer installed in it, is affected by acoustic waves of ultrasonic frequency, after which the degassed fluid is supplied to the system, characterized in that drilling fluid is supplied from the bottom up along the manifold installed in a closed reservoir, the fluid through symmetrical holes made in the vertical part of the manifold, t on guiding disks mounted on the manifold, from guiding disks, the solution is distributed in a thin layer on the surface of continuously vibrating ultrasonic frequency disk plates mounted on waveguides of magnetostrictive transducers mounted in the tank from its upper end, under the action of acoustic vibrations of the ultrasonic range and gravitational forces, the germ stable gas bubbles, as well as gas bubbles on the surface of microparticles suspended in a liquid, increase their size beyond by absorbing dissolved gases from the liquid, they rise to the surface of the liquid, stand out from it and concentrate in the upper part of the tank, from where they are pumped through a gas pipe connected to a vacuum pump, and the degassed solution is fed into the system through a discharge pipe in the lower part of the tank.

В частности, дегазированный раствор подают в систему самотеком.In particular, the degassed solution is fed to the system by gravity.

Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

На чертеже представлен общий вид устройства дегазации бурового раствора, где 1 - резервуар, 2 - манифольд, 3 - направляющие диски, 4 - магнитострикционные преобразователи, 5 - волновод, 6 - тарельчатые пластины, 7 - газовый патрубок, 8 - отводящий патрубок, 9 - уплотнительные резинки, 10 - вакуумный насос.The drawing shows a General view of the device for the degassing of the drilling fluid, where 1 is the reservoir, 2 is the manifold, 3 are the guide disks, 4 are the magnetostrictive transducers, 5 is the waveguide, 6 are the disk plates, 7 is the gas pipe, 8 is the discharge pipe, 9 is sealing gum, 10 - vacuum pump.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Устройство дегазации бурового раствора (см. фиг.), реализующее вышеописанный способ дегазации, содержит закрытый резервуар 1, внутри которого установлен манифольд 2 для подачи раствора. В боковых стенках вертикальной части манифольда 2 выполнены симметричные отверстия 3, между отверстиями 3 на манифольде 2 смонтированы направляющие диски 3. В верхнем торце резервуара 1 выполнена как минимум пара отверстий, через которые внутри резервуара 1 установлены магнитострикционные преобразователи 4 с объемными волноводами 5. Магнитострикционные преобразователи 4 соединены с ультразвуковым генератором (не показан), при этом отверстия в резервуаре 1 для монтажа магнитострикционных преобразователей 4 снабжены резиновыми прокладками 9, предотвращающими утечку газа или жидкости из резервуара 1. На волноводах 5 магнитострикционных преобразователей 4 смонтированы тарельчатые пластины 6 так, что каждые из пластин 6 магнитострикционных преобразователей 4 расположены под каждым из направляющих дисков 3 манифольда 2. В верхнем торце резервуара 1 смонтирован газовый патрубок 7, к которому присоединены вакуумный насос 10 для отвода газа. В нижней части резервуара 1 выполнен отводящий патрубок 8 для подачи дегазированной жидкости в систему.The drilling fluid degassing device (see FIG.) That implements the above-described degassing method comprises a closed reservoir 1, inside which a manifold 2 is installed for supplying the fluid. Symmetrical holes 3 are made in the side walls of the vertical part of the manifold 2, guide disks 3 are mounted between the holes 3 on the manifold 2. At least a couple of holes are made in the upper end of the tank 1 through which magnetostrictive transducers 4 with volumetric waveguides are installed inside the tank 1. Magnetostrictive converters 4 are connected to an ultrasonic generator (not shown), while the holes in the tank 1 for mounting magnetostrictive transducers 4 are equipped with rubber gaskets 9, preventing leakage of gas or liquid from the tank 1. On the waveguides 5 of the magnetostrictive transducers 4, plate-shaped plates 6 are mounted so that each of the plates 6 of the magnetostrictive transducers 4 are located under each of the guide disks 3 of the manifold 2. At the upper end of the tank 1, a gas pipe 7 is mounted to which a vacuum pump 10 is connected for exhaust gas. In the lower part of the tank 1, a discharge pipe 8 is made for supplying a degassed liquid to the system.

Способ дегазации бурового раствора реализуется следующим образом.A method of degassing a drilling fluid is implemented as follows.

Первоначально буровой раствор под давлением подают в манифольд 2 установленный в закрытом резервуаре 1. После этого включают вакуумный насос 8 и подают напряжение с ультразвукового генератора на магнитострикционные преобразователи 4. Газированный буровой раствор поступает по манифольду 2, вытекает через отверстия в вертикальной части манифольда 2 на направляющие диски 3 и попадает на непрерывно вибрирующие с ультразвуковой частотой тарельчатые пластины 6, смонтированные на волноводах 5 магнитострикционных преобразователей 4. Под действием акустических колебаний ультразвукового диапазона и гравитационных сил зародышевые стабильные пузырьки газа, а также пузырьки газа на поверхности взвешенных в жидкости микрочастиц начинают увеличивать свои размеры за счет вбирания в себя растворенных газов из жидкости, поднимаются к поверхности жидкости, выделяются из нее и концентрируются в верхней части резервуара 1, откуда через газовый патрубок 7 откачиваются вакуумным насосом 10. Дегазированная жидкость под действием силы тяжести подается в систему. Технический результат - повышение эффективности и степени дегазации бурового раствора достигается за счет того, что дегазация бурового раствора осуществляется в его тонком слое, распределенном по поверхности тарельчатых пластин 6, смонтированных на волноводах 5 магнитострикционных преобразователей 4, которые обеспечивают движение тарельчатых пластин 6 с ультразвуковой частотой.Initially, the drilling fluid is supplied under pressure to the manifold 2 installed in the closed reservoir 1. After that, the vacuum pump 8 is turned on and voltage is supplied from the ultrasonic generator to the magnetostrictive transducers 4. The carbonated drilling fluid flows through the manifold 2 and flows through the holes in the vertical part of the manifold 2 to the guides disks 3 and gets onto disk plates 6, continuously vibrating with ultrasonic frequency, mounted on waveguides 5 of magnetostrictive transducers 4. Under the action In the process of acoustic vibrations of the ultrasonic range and gravitational forces, stable germinal gas bubbles, as well as gas bubbles on the surface of microparticles suspended in a liquid, begin to increase their size by absorbing dissolved gases from the liquid, rise to the surface of the liquid, stand out from it and concentrate in the upper part reservoir 1, from where through a gas pipe 7 they are pumped out by a vacuum pump 10. Degassed liquid is supplied to the system by gravity. EFFECT: increased efficiency and degree of drilling fluid degassing is achieved due to the fact that drilling fluid is degassed in a thin layer distributed on the surface of the plate plates 6 mounted on waveguides 5 of magnetostrictive transducers 4, which provide the movement of plate plates 6 with ultrasonic frequency.

Применение описанного способа дегазации бурового раствора позволяет также повысить взрывозащищенность благодаря тому, что резервуар 1 выполнен закрытым, а выделенный из раствора газ отводится через газовый патрубок 7, что предотвращает соприкосновение взрывоопасного газа с электрическими элементами, обеспечивающими работу магнитострикционных преобразователей 4.The application of the described method of drilling mud degassing also allows to increase explosion protection due to the fact that the reservoir 1 is closed and the gas released from the solution is discharged through the gas pipe 7, which prevents the explosive gas from coming into contact with electrical elements that ensure the operation of magnetostrictive transducers 4.

Claims

1. A method of degassing a drilling fluid, characterized in that the gas-saturated fluid is supplied to a tank with a magnetostrictive transducer installed in it, acoustic waves of ultrasonic frequency are applied to it, after which the degassed fluid is fed to a system, characterized in that the drilling fluid is supplied from bottom to top installed in a closed reservoir manifold, the solution through symmetrical holes made in the vertical part of the manifold, falls on the guide disks mounted on the manifold ice, from the guide disks, the solution is distributed in a thin layer on the surface of plate plates continuously vibrating with ultrasonic frequency from magnetostrictive transducer waveguides mounted in the tank from its upper end, under the action of ultrasonic acoustic vibrations and gravitational forces, germinal stable gas bubbles, as well as gas bubbles on the surfaces of microparticles suspended in a liquid increase their size by absorbing dissolved gases from the liquid, raise I to the liquid surface, separated from it and are concentrated in the upper part of the tank, where they evacuated through the gas branch pipe connected to a vacuum pump, and the degassed solution is fed into the system through a discharge pipe at the bottom of the tank.

2. The method according to p. 1, characterized in that the degassed solution is fed into the system by gravity.