Для очистки бурового раствора от шлама используют комплекс раз­личных механических устройств: вибрационные сита, гидроциклонные шламоотделители (песко- и илоотделители), сепараторы, центрифуги. Кро­ме того, в наиболее благоприятных условиях перед очисткой от шлама бу­ровой раствор обрабатывают реагентами-флокулянтами, которые позволя­ют повысить эффективность работы очистных устройств.

Несмотря на то, что система очистки сложная и дорогая, в большинст­ве случаев применение ее рентабельно вследствие значительного увеличе­ния скоростей бурения, сокращения расходов на регулирование свойств бурового раствора, уменьшения степени осложненности ствола, удовлетво­рения требований защиты окружающей среды.

При выборе оборудования для очистки буровых растворов учитывают многообразие конкретных условий. В противном случае возможны допол­нительные затраты средств и времени.

Каждый аппарат, используемый для очистки раствора от шлама, дол­жен пропускать количество раствора, превышающее максимальную произ­водительность промывки скважины (исключая центрифугу).

В составе циркуляционной системы аппараты должны устанавливаться по следующей технологической цепочке: скважина — газовый сепаратор — блок грубой очистки от шлама (вибросита) — дегазатор — блок тонкой очистки от шлама (песко- и илоотделители, сепаратор) — блок регулирова­ния содержания и состава твердой фазы (центрифуга, гидроциклонный глиноотделитель).

Разумеется, при отсутствии газа в буровом растворе исключают сту­пени дегазации; при использовании неутяжеленного раствора, как правило, не применяют глиноотделители и центрифуги; при очистке утяжеленного

бурового раствора обычно исключают гидроциклонные шламоотделители (песко- и илоотделители), т.е. каждое оборудование предназначено для вы­полнения определенных функций и не является универсальным для всех геолого-технических условий бурения.

Обычно в буровом растворе в процессе бурения скважины присутст­вуют твердые частицы различных размеров (рис. 7.8). Размер частиц бен­тонитового глинопорошка изменяется от единицы до десятков микромет­ров, порошкообразного барита — от 5—10 до 75 мкм, шлама — от 10 мкм до 25 мм. В результате длительного воздействия частицы шлама постепенно превращаются в коллоидные частицы (размером менее 2 мкм) и играют весьма заметную роль в формировании технологических свойств бурового раствора.

При идеальной очистке из бурового раствора должны удаляться вред­ные механические примеси размером более 1 мкм. Однако технические возможности аппаратов и объективные технологические причины не по­зволяют в настоящее время достичь этого предела. Лучшие мировые об­разцы вибросит (ВС-1, В-21, двухсеточное одноярусное сито фирмы «Сва-ко», двухъярусное вибросито фирмы «Бароид» и др.) позволяют удалять из бурового раствора частицы шлама размером более 150 мкм. Максимальная степень очистки при использовании глинистых растворов достигает 50 %.

Применение гидроциклонного пескоотделителя позволяет увеличить степень очистки бурового раствора до 70 — 80 %; удаляются частицы шлама размером более 40 мкм. Для более глубокой очистки применяют батарею гидроциклонов диаметром не более 100 мм
— илоотделителей. С помощью этих аппаратов удается очистить буровой раствор от частиц шлама разме­ром до 25 мкм и повысить степень очистки до 90 % и более.

Более глубокая очистка от шлама сопряжена с применением очень сложных аппаратов — высокопроизводительных центрифуг и поэтому обычно экономически невыгодна. Дальнейшее уменьшение содержания твердой фазы в буровом растворе осуществляется разбавлением либо ме­ханической обработкой небольшой части циркулирующего бурового рас­твора, в результате которой из него удаляется избыток тонкодисперсных (размером 10 мкм и менее) частиц.

Вибросито

Илоотделитеелитель

—*-

Размер частиц, мкм

Рис. 7.8. Дисперсный состав бурового раствора и предельные возможности аппаратов для очистки раствора от шлама:

1, 2 — дисперсный состав глинопорошка и барита; 3, 4 — дисперсный состав шлама соответ­ственно через один и два цикла циркуляции

Для утяжеленного раствора степень очистки ограничивается необхо­димостью сохранения в растворе утяжелителя. Поэтому механическими аппаратами из утяжеленного раствора практически могут быть извлечены частицы шлама размером лишь более 74 мкм. Частицы шлама размером от 5—10 до 75 — 90 мкм невозможно отделить от частиц барита, а так как по­тери барита недопустимы вследствие его высокой стоимости, дальнейшее улучшение степени очистки утяжеленного раствора обычно осуществляют переводом частиц шлама в более глубоко дисперсное состояние (например, путем применения флокулянтов селективного действия). При этом большое внимание уделяют регулированию содержания и состава твердой фазы с помощью центрифуги или гидроциклонных глиноотделителеи.