Современные тенденции развития вибросит для очистки буровых растворов

M. Golovin, A. Dobik, «TEKHNOMECHSERVICE» Company» LLC, A. Kortunov, «PROMCOMPLECTSERVICE» CSC, V. Mishchenko, «TEKHNOMECHSERVICE» Company» LLC

Среди основных направлений современного развития вибросит как наиболее важного технического средства очистки буровых растворов выделяются переход на жесткие ситовые кассеты, повсеместное применение вибросит в составе ситогидроциклонных сепараторов, разработка систем с однонаправленными эллиптическими траекториями колебаний виброрамы.

Among general modern development trends of shale shakers as the most important technical means of drilling mud cleaning there are disclosed the following: development of rigid pre-tensioned screen panels; general using of shale shakers as a part of mud cleaners; development of balanced elliptical motion shakers.

Вибросито является первым в многоступенчатой системе, самым заметным и наиболее распространенным средством очистки бурового раствора. Все современные буровые комплексы оснащены виброситами, количество которых на одном станке иногда достигает 6 единиц. Вибросито очищает раствор от грубых частиц выбуренной породы размерами крупнее 70 – 80 мкм. Содержание частиц этого размера в растворе сравнительно невелико, однако роль вибросита определяется не только количеством удаляемой породы, но и тем, насколько надежно раствор готовится к последующей, более глубокой очистке гидроциклонными шламоотделителями и центрифугами.

Российские буровые предприятия в последние полтора десятилетия активно оснащались импортными виброситами, главным образом американского производства. Недавно появились более дешевые аналоги из Китая. Часть буровых комплектуется оборудованием отечественного производства, в частности виброситами с линейными колебаниями СВ1ЛМ, оснащенными мотор-вибраторами ярославского завода «Красный Маяк».

За прошедшие годы основным направлением в развитии вибросит является переход от гибких натяжных ситовых кассет к ситовым кассетам на жесткой основе – пластиковой или металлической. Натяжная гибкая ситовая кассета представляет собой две тканые металлические сетки (крупноячеистую несущую и мелкоячеистую рабочую), скрепленные между собой гибкой пластиковой – обычно полиэтиленовой – решеткой путем температурного спекания. Края сеток, прилегающие к бортам вибросита, оформлены в виде скоб, за которые сетка растягивается натяжными приспособлениями, опираясь на продольные обрезиненные ребра виброрамы. В поперечном сечении огибающая поверхность, проходящая по вершинам ребер, несколько искривлена, что обеспечивает выпуклую цилиндрическую форму рабочей поверхности сетки. Благодаря этому сетка более надежно прилегает к ребрам и при равномерном натяжении менее вероятно провисание ситового полотна. Внешний вид натяжной гибкой кассеты, установленной на вибросите СВ1ЛМ, представлен на рис. 1.

Рис. 1. Натяжная гибкая кассета, установленная на вибросите СВ1ЛМ

Жесткая ситовая кассета на пластиковой основе представляет собой те же две сетки, скрепленные пластиковой решеткой, но решетка эта выполнена в виде жесткой рамки толщиной около 40 мм. Такая кассета не нуждается в натяжных приспособлениях, так как сетка на ней растягивается заранее при изготовлении кассеты. На вибросите такая кассета крепится простыми клиньями или прижимами. Жесткая кассета на металлической основе отличается от кассеты на пластиковой основе тем, что рамка такой кассеты выполнена не из пластика, а из металла, а расплавленная пластмасса скрепляет между собой и сетки, и металлическую рамку с сетками. На рис. 2 представлены образцы обоих видов жестких кассет, размещенные на одном вибросите во время работы на буровой.

Рис. 2. Жесткие кассеты на пластиковой (вверху) и на металлической основе (внизу), установленные одновременно на вибросите «Пульсар» во время промысловых испытаний

Работоспособность гибких кассет существенно зависит от качества их натяжения. Даже небольшое местное провисание из-за неточных действий оператора или дефектов конструкции приводит к прекращению транспортирования шлама по поверхности кассеты. Это связано с возникновением в плохо растянутых местах ситового полотна собственных колебаний сетки в противофазе с виброрамой. В месте провисания сетка быстро выходит из строя, истираясь по контакту с опорными ребрами. Основное преимущество жестких кассет – независимость их работоспособности от действий оператора. Постоянное хорошее натяжение ситовой поверхности жестких кассет, то есть отсутствие колебаний сетки в противофазе с виброрамой, обеспечивает лучшие условия для транспортирования шлама и большую долговечность. Еще один существенный недостаток гибких кассет – выгнутая вверх рабочая поверхность, что приводит к преимущественному течению раствора вдоль бортов. Жесткие кассеты свободны от этого недостатка.

Единственный крупный изъян жестких кассет в сравнении с гибкими – более высокая стоимость. Расход ситовых кассет увеличивается, если технологические службы неоправданно завышают номенклатуру применяемых сеток по интервалам бурения, забывая, что вибросито – это, как правило, средство не основной, а предварительной очистки раствора.

Некоторые российские заводы также перешли к производству вибросит с жесткими кассетами. Таковы, например, вибросита серии «Пульсар» производства ООО «Компания «Техномехсервис» и ЗАО «ПромКомплектСервис». Образцы такого вибросита представлены на рис. 2 и 3. Вибросито оснащается жесткими кассетами, имеет регулируемый угол наклона виброрамы, может снабжаться мотор-вибраторами как отечественного, так и зарубежного производства. В таблице представлены промысловые данные о долговечности жестких кассет на пластиковой основе производства ЗАО «ПромКомплектСервис». Как видим, кассеты сохраняют работоспособность в ходе строительства нескольких скважин.

Рис. 3. Вибросито «Пульсар» с жесткими ситовыми кассетами

Табл. Промысловые данные о долговечности жестких ситовых кассет производства ЗАО «ПромКомплектСервис»

Второе наблюдаемое направление развития конструкций вибросит – повсеместное применение этих устройств в составе ситогидроциклонных сепараторов. В англоязычной литературе ситогидроциклонный сепаратор называют «mud cleaner», что в российских источниках часто переводят дословно как «очиститель бурового раствора». На самом деле более правилен термин «ситогидроциклонный сепаратор» [1], который был введен в отечественную промысловую практику в 1970-е гг. и более точно отражает суть данного устройства. Ситогидроциклонный сепаратор – это установка, состоящая из размещенных над виброситом гидроциклонных шламоотделителей – пескоотделителя и илоотделителя – с возможностью сброса пульпы на вибрирующую сетку. Вибросито оснащается сетками с минимально возможным размером ячеек порядка 40 – 50 мкм. Назначение такого устройства – удаление излишнего раствора из пульпы гидроциклонных шламоотделителей перед сбросом пульпы в отвал, то есть снижение потерь раствора на песко- и илоотделителе. Просеянная через сетку жидкость возвращается в циркуляцию и может направляться на доочистку в центрифугу [2, с. 289, с. 154].

Отметим, что зарубежные рекомендации в отношении применения ситогидроциклонных сепараторов на неутяжеленных растворах достаточно расплывчаты. В частности, в стандарте Американского нефтяного института RP13C указывается, что ситогидроциклонный сепаратор должен использоваться только на утяжеленных растворах [3, п.7.9.2], хотя все американские «очистители бурового раствора», поставляемые в Сибирь, предназначены исключительно для неутяжеленных растворов. В известном справочнике [2] на неутяжеленных растворах ситогидроциклонные сепараторы рекомендуется использовать вместо пескоотделителей и илоотделителей в случае «очень дорогой жидкой фазы» [2, с. 289] или в закрытой циркуляционной системе [2, с. 97, с.153]. Но так как в последние годы «дешевые» растворы почти не применяются, а из-за ужесточения природоохранного законодательства закрытые циркуляционные системы стали повсеместным явлением, то получается, что ситогидроциклонные сепараторы должны использоваться практически всегда, что мы и наблюдаем на отечественных буровых.

Рис. 4. Ситогидроциклонный сепаратор в составе: вибросито «Пульсар», пескоотделитель ПГ 60/300, илоотделитель ИГ-45М

Российские заводы также производят ситогидроциклонные сепараторы, оснащаемые, как правило, различными типами пескоотделителей и илоотделителей. На рис. 4 в качестве примера представлен ситогидроциклонный сепаратор производства ООО «Компания «Техномехсервис», выполненный на базе вибросита «Пульсар», пескоотделителя ПГ60/300 и илоотделителя ИГ-45М.

Третье заметное направление развития вибросит – появление на рынке систем с однонаправленными эллиптическими траекториями колебаний (в англоязычной литературе «balanced elliptical motion»). На зарубежных виброситах это достигается либо пространственным расположением вибраторов, либо добавлением третьего вибратора к имеющимся двум на обычном линейном вибросите. Рекламные проспекты производителей этих вибросит не объясняют в понятных для инженеров категориях, в чем заключаются преимущества этих систем. В свое время также без особых объяснений американская промышленность перешла от низкочастотных эллиптических вибросит к высокочастотным линейным. Кстати, если исходить из традиций российской научной школы, то для получения однонаправленных эллиптических траекторий колебаний виброрамы совсем не обязательно использовать третий вибратор или разворачивать вибраторы в пространстве. Этого можно достичь соответствующим подбором положения по отношению к центру тяжести виброрамы двух параллельно расположенных разных по вынуждающей силе вибраторов. Такое вибросито, разработанное в ООО «Компания «Техномехсервис», показано на рис. 5. Сейчас эта конструкция проходит промысловые испытания.

Рис. 5. Вибросито с однонаправленными эллиптическими траекториями колебаний конструкции ООО «Компания «Техномехсервис»

Таким образом, вибросита как важное техническое средство очистки буровых растворов находятся в состоянии постоянного совершенствования. Характерные для мирового машиностроения тенденции развития данного вида оборудования свойственны и отечественному машиностроению, предлагающего на рынок все более эффективные системы.

Комментарии посетителей сайта