Разделение бурового раствора: анализ основных технологий и оборудования

В процессе бурения нефтяных скважин буровой раствор выполняет множество задач, таких как перенос стружки, охлаждение бурового долота, стабилизация стенки скважины и передача энергии. Однако по мере увеличения глубины бурения и накопления бурового шлама эффективность бурового раствора постепенно снижается, и для восстановления его функций и сокращения выбросов отходов требуется эффективная сепарационная обработка. В данной статье будут рассмотрены основные принципы, ключевые технологии и области применения разделения бурового раствора. 1. Основные принципы Основной целью разделения бурового раствора на нефтяной основе является эффективное отделение твердой фазы (бурового шлама) от жидкой фазы (бурового раствора) с одновременным извлечением максимального количества бурового раствора для снижения затрат на бурение. Этот процесс основан на различиях в физических свойствах твердой и жидкой фаз, таких как размер частиц, плотность, вязкость и т. д., и способствует разделению твердого тела и жидкости путем применения внешних сил (таких как сила тяжести, центробежная сила, давление и т. д.). II. Ключевые технологии 1. Гравитационное разделение Вибросито является первой линией обороны при разделении бурового шлама. Устанавливая сита с различными отверстиями, высокочастотная вибрация используется для отделения бурового шлама от бурового раствора. Крупные частицы бурового шлама задерживаются ситом, а мелкие частицы и жидкая фаза через отверстия сита поступают в последующие звенья переработки. Использование многоступенчатых вибросит позволяет повысить эффективность разделения. 2. Центробежный разделительный циклон использует центробежную силу, создаваемую высокоскоростным вращением бурового раствора, для достижения разделения твердой и жидкой фаз. Буровой шлам из-за своей высокой плотности спускается по спирали вниз вдоль стенки циклона и выгружается через нижнее отверстие для потока; более легкая жидкая фаза течет вверх по центру и вытекает из переливного отверстия. Циклон имеет высокую эффективность разделения и большую производительность обработки и часто используется для обработки шлама после предварительного разделения на вибросите. Горизонтальная шнековая центрифуга подходит для разделения более мелких твердых частиц. В высокоскоростном вращающемся барабане буровой шлам под действием центробежной силы прилипает к внутренней стенке барабана, образуя слой твердой фазы, а жидкая фаза под действием толчка спиральных лопастей течет к центру и выводится через выпускное отверстие для жидкой фазы. Декантерная центрифуга обладает высокой точностью разделения и подходит для переработки бурового раствора или обработки мелкозернистого бурового шлама, добываемого в сложных геологических условиях. 3. Фильтрация и разделение Вакуумный дегазатор удаляет газ из бурового раствора и улавливает мельчайшие твердые частицы с помощью встроенного фильтра, что помогает улучшить характеристики бурового раствора. В случаях, когда требуется более высокая точность разделения, можно использовать **фильтр-пресс**. Под действием давления ил проходит через фильтровальную ткань, твердая фаза удерживается на поверхности фильтровальной ткани, образуя фильтровальный осадок, а жидкая фаза вытекает через фильтровальную ткань. Фильтр-прессы подходят для тонкой сепарации и восстановления бурового раствора. 3. Интеграция оборудования и оптимизация процесса В реальных буровых работах система разделения бурового раствора обычно состоит из вышеупомянутого множественного оборудования, разумно подобранного в соответствии с технологическим процессом для формирования интегрированной системы очистки бурового раствора. При проектировании системы необходимо учитывать такие факторы, как условия бурения, геологические условия, требования по охране окружающей среды и экономические выгоды, а также проводить динамические корректировки и оптимизации. Например, точно контролируя такие параметры, как угол наклона вибросита, давление на входе циклона и скорость центрифуги, можно адаптировать изменения свойств бурового раствора на разных этапах. Кроме того, ведутся исследования новых технологий разделения, таких как магнитное разделение, электрофоретическое разделение и ультразвуковое разделение, которые, как ожидается, обеспечат более эффективные и экологически чистые решения по разделению шлама в будущем. 4. Защита окружающей среды и восстановление ресурсов Эффективное отделение шлама не только связано с эффективностью бурения, но и является ключом к достижению экологичного бурения и сокращению выбросов отходов. Отделенные твердые буровые шламы необходимо подвергать безопасной обработке или вторичной переработке, например, путем захоронения путем отверждения, пиролиза, биодеградации и т. д. Жидкий буровой раствор можно вторично использовать после надлежащей обработки, что экономит затраты и снижает воздействие на окружающую среду. Подводя итог, можно сказать, что разделение бурового раствора при добыче нефти представляет собой сложный проект, включающий множество технологий и оборудования. Его эффективная работа имеет большое значение для обеспечения безопасности буровых работ, снижения затрат на бурение и защиты окружающей среды. С развитием науки и техники технология разделения бурового раствора будет и дальше развиваться в сторону интеллекта, очистки и защиты окружающей среды в будущем, помогая нефтедобывающей отрасли достичь устойчивого развития.