Гидравлическое приготовление глинистых растворов

В разведочном бурении подчиненное значение имеет гидравлический способ приготовления глинистых растворов, при ко­тором для разрушения части твердой фазы используется толь-ко кинетическая энергия струи. Устройства для гидравличес­кого способа приготовления глинистых растворов получили на­звание гидравлических смесителей или гидромешалок. Разли­чают гидромониторные и эжекторные гидросмесители.

Гидромониторные глиномешалки ГСТ, ГВФТ, Папировского, Резниченко и другие используют при бурении глубоких скважин. Производительность таких гидромешалок 40—120 м³/ч, давление жидкости перед насадками гидромони­торов 4—10 МПа. Для условий разведочного колонкового бурения наиболее приемлем гидромониторный смеситель ГСТ (рис. 43).

Смеситель состоит из резервуара 2 и загрузочного трапа 1, по которому бульдозером подаются в резервуар исходные ма­териалы. Резервуар разделен перегородкой на два сообщаю­щихся отсека А и Б. В отсек А встроены шесть мониторов, на­правленных под углом к оси резервуара. Такое расположение гидромониторов обеспечивает создание в отсеке А мощного по­тока, интенсивно размывающего глину.

В отсек Б встроены три гидромонитора. Образовавшаяся в отсеке А суспензия движется в отсек Б, который разделен пе­регородками на четыре полости. Проходя между перегородка­ми, жидкость теряет нераспустившиеся комки глины, которые под действием трех гидромониторов возвращаются в отсек А. Освобожденная от комков суспензия поступает в барабанный фильтр 3, а оттуда через сливную трубу в приемный или запас­ной резервуар. Смеситель очищается через люк 4.

За один цикл нельзя получить высококачественный глинис­тый раствор, поэтому в процессе приготовления суспензия нес­колько раз циркулирует по замкнутому циклу буровой насос— смеситель — запасной резервуар — буровой насос до полной диспергации твердой фазы.

Производительность гидромониторного смесителя ГСТ 40 м³/ч, объем резервуара 14 м³, рабочее давление при работе одного насоса 4—5 МПа, двух насосов 7,5—9,5 МПа, масса 8390 кг.

Гидравлические мешалки эжекторного типа (гидроворонки) используются для приготовления раствора из глинопорошка. Это — устройство непрерывного действия, на­иболее распространена гидравлическая мешалка ГДМ-1 (рис. 44). Она состоит из воронки 2 для загрузки глинопорошков, сопла 1, камеры смешения 3 и бака 5, смонтированных на об­щей раме 6.

К соплу 1 под давлением подводится вода; при истечении ее в камере смешения образуется вакуум, благодаря чему туда засасывается порошок из воронки 2. Образовавшаяся пульпа поступает в бак и ударяется о специальный башмак, что спо­собствует измельчению комочков глины и более интенсивному их перемешиванию с водой. Готовый глинистый раствор слива­ется через выходную трубу 4 в верхней части бака. Поднима­ясь вверх, раствор теряет скорость, и из него выпадают на дно нераспустившиеся комочки глины.

Имея относительно небольшие массу и габариты, гидрово­ронки отличаются высокой производительностью. Так, произ­водительность гидравлической мешалки ГДМ-1 составляет по готовому раствору 70—90 м³/ч при объеме воронки 0,175 м³ и объеме бака 1 м³. Масса гидроворонки 1120 кг.

Следует отметить, что качество глинистого раствора, приго­товленного в гидроворонках, довольно низкое. Несмотря на тонкий помол, частицы глинопорошка в процессе перемешива­ния с водой должны пройти дальнейшее диспергирование. Од­нако такое диспергирование происходит недостаточно интен­сивно. За счет броуновского движения происходит частичная диспергация глины, но качество раствора остается хуже, чем при приготовлении в лопастных глиномешалках.

Качество раствора может быть существенно улучшено его многократным пропуском через гидроворонку без добавления твердой фазы.

Необходимое количество глины (в кг/м³) при прерывном приготовлении раствора заданной плотности можно определить по формуле

P = p_г(p_p - p_в)/(p_г - p_в),

где р_р, р_в, р_г—плотности соответственно глинистого раствора, воды, глины, кг/м³.

В формуле не учитывается влажность глины.

В глиномешалках непрерывного действия расход глины в процессе приготовления раствора регулируется приближенно, исходя из опыта исполнителя. Поэтому получить глинистый ра­створ заданной плотности трудно. Там, где необходима строго заданная плотность, приготовление раствора ведут по замкну­тому на определенную емкость циклу и общее требуемое коли­чество глины вычисляют по приведенной выше формуле.

Наибольшую точность получения заданной плотности обес­печивает способ приготовления в лопастных глиномешалках, наименьшую — в ФСМ при работе по незамкнутому циклу.

Дата добавления: 2015-07-15