Циркуляционная система бурового раствора. Использование гидроциклонов для очистки раствора

Введение 4
1 Обзор литературы 6
2 Теоретические основы гидроциклонирования 10
2.1 Устройство и принцип работы гидроциклонов 10
2.2 Движение твердых частиц в гидроциклоне 16
3 Математическое исследование сепарации дисперсной фазы в гидроциклоне при очистке вязкопластических буровых растворов 22
Заключение 29
Список используемых источников 30

Весь текст будет доступен после покупки

Во время бурения ствола скважины происходит интенсивное разрушение горной породы, которая в свою очередь загрязняет призабойную зону. Для промывки забоя и выноса шлама на поверхность применяют промывочные жидкости способные удерживать кусочки породы во взвешенном состоянии.
С углублением ствола скважины происходит постоянное насыщение бурового раствора выбуренной породой, что в свою очередь ведет к ухудшению его физико-механических свойств, снижает выносную способность раствора.
Постоянное накопление шлама в растворе ведет к увеличению плотности и высокому содержанию твердой фазы. Абразивные частицы, находясь в растворе при циркуляции, ведут к разрушению оборудования. Высокое содержание твердой фазы уменьшает механическую скорость бурения, а высокая плотность приводит к интенсивным поглощениям бурового раствора, что может привести к аварии.
Для регулирования содержания твердой фазы и уменьшения плотности бурового раствора можно использовать следующие способы:
• разбавление раствора водой;
• замещение части бурового раствора более легким;
• осаждение частиц шлама в отстойниках;
• очистка с помощью механических средств.
Наиболее эффективным является способ очистки буровых растворов с помощью оборудований для очистки буровых растворов. Очистка позволяет снизить влияние выбуренной породы на свойства раствора и как следствие сохранить его качество. Для этого применяют ряд механических средств, позволяющих сократить время взаимодействия и количество частиц в буровом растворе. Эти установки условно можно разделить по глубине очистки раствора от выбуренной породы, т. е. по размеру частиц удаляемых на конкретной установке.
Очистка промывочной жидкости осуществляется как за счет естественного выпадания частиц породы в желобах и емкостях, так и принудительно в механических устройствах виброситах, гидроциклонах и центрифугах. В современной технологии бурения скважин предъявляют особые требования к буровым растворам, согласно которым оборудование по очистке раствора должно обеспечивать качественную чистку раствора от твёрдой фазы, смешивать и охлаждать его, а также удалять из раствора газ, поступивший в него из газонасыщенных пластов во время бурения. В связи с этими требованиями современные буровые установки комплектуются циркуляционными системами с определённым набором унифицированных механизмов – емкостей, устройств по очистке и приготовления буровых растворов. Для очистки буровых растворов от породы в циркуляционных системах применяют вибросита (вибрационные сита), гидроциклонные шламоотделители и илоотделители, центрифуги.
Целью работы является математическое исследование гидроциклона для очистки вязкопластических буровых растворов.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Обзор литературы
Теоретические основы гидромеханик гидроциклонов и связанных с ней процессов разделений развиваются уже несколько десятилетий. С основными этапами этого развития можно познакомиться в [1-4].
На начальном этапе становления теории ограничивались подбором эмпирических формул для расчёта сепарационных характеристик гидроциклона [1] или стремились к выводу достаточно простых по форме аналитических выражений [2, 3]. Как правило, при этом рассматривалось движение одиночных частиц в детерминированной постановке [6]. Работы в этом направлении выявили целый ряд особенностей движения частиц в гидроциклоне и позволили оценить в целом влияние некоторых параметров аппарата и смеси на сепарационные характеристики. Однако неучёт влияния случайных сил, неизбежно возникающих в условиях турбулентности и приводящих к диффузионному потоку частиц, а также обратного влияния твёрдой фазы на течение приводит к необходимости существенной эмпирической коррекции получаемых формул.
В работе [7] в рамках модели идеальной жидкости получены соотношения для расчета составляющих скорости в гидроциклоне. Показано, что нахождение поля скорости в основном ядре потока при определенных условиях может быть сведено к решению обыкновенного дифференциального уравнения.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Поваров А.И. Гидроциклоны на обогатительных фабриках. М.: Недра, 1978.
2. Svarovsky L. Hydrocyclones. London: Technomic Publishing. 1984. 2
3. Bohnet. M. Optimal design of hydrocyclones //Chemical Technik 1982. Vol. 34. No 11. Pp 564-568.
4. Процессы и аппараты химической технологии. Том 2. Под ред. А.М. Кутепова. М.: Логос. 2002.
5. Терновский И.Г., Кутепов A.M. Гидроциклонирование. М.: Наука. 1994.
6. Баранов Д.А., Кутепов A.M., Лагуткин М.Г. Расчёт сепарационных процессов в гидроциклонах //Теор. основы хим. технол. 1996. т. 30. №2. С. 117- 122.
7. Чесноков Ю.Г., Бауман A.B., Флисюк О.М. Расчет поля скоростей жидкости в гидроциклоне //Журнал прикладной химии. 2006. Т. 79, Вып. 5. с. 783–786.
8. Monredon T.C., Hsien K.T., Rajamani, R.K. Fluid Flow model of the hydrocyclone an investigation of device dimensions. \\Int. J. of Mineral Process. Vol. 35. 1992. pp. 65-83.

Весь текст будет доступен после покупки