Безамбарный способ бурения

Одним из наиболее доступных и легко осуществимых методов утилизации отходов бурения является отверждение и захоронение их непосредственно на территории буровой. В качестве отвердителей используют вяжущие материалы минерального и органического происхождения: цемент, гипс, фосфогипс, жидкое стекло, синтетические смолы и другие.

Понятие безамбарное бурение подразумевает систему с высокой степенью очистки буровых растворов, которая удовлетворяет экологическим требованиям благодаря избежанию сбросов жидких и твердых отходов в окружающую среду. Система безамбарного бурения снижает общие расходы на бурение, оказывая следующее влияние: увеличение скорости проходки; уменьшение стоимости раствора; увеличение срока службы долота; сокращение времени бурения скважины; снижение затрат на обслуживание и ремонт оборудования; повышение точности показаний контрольно-измерительной аппаратуры; снижение риска прихвата бурильного инструмента; уменьшение повреждения пластов; минимизацию проблем при цементировании; уменьшение наработки раствора и затрат на утилизацию отходов. 

Целью безамбарного бурения является максимальное извлечение твердой фазы при минимальных потерях жидкой фазы. Эта цель достигается путем возврата в систему максимально возможного объема жидкий фазы и сброса как можно больше сухого шлама. Этой целью руководствуются при выборе очистного оборудования. Только вибросита, центрифуги и обезвоживающая установка способны сбрасывать относительно сухой шлам. При обычной обработке неутяжеленного бурового раствора шлам с гидроциклонов сбрасывается в амбар. В случае безамбарного бурения, шлам с гидроциклонов пропускается через мелкую сетку выбросита. Сетка очистителя ( ситогидроциклона) обезвоживает шлам с гидроциклонов и сбрасывает полусухой песок и частицы размером с ил в шламовый контейнер. Прошедший через сетку очистителя раствор, содержащий коллоидные частицы, возвращается в активную систему. Высокая скорость циркуляции ограничивает минимальный размер сеток на виброситах первой ступени, и чтобы компенсировать это, раствор с песко - и илоотделителя пропускается через мелкую сетку очистителя. Циркуляционная система представляет достаточно сложную систему распределения потоков бурового раствора и химреагентов, водо- и электроснабжения, отопления и т.д. Основные составные ЦС: блок очистки, промежуточные и приемные емкости, блоки приготовления буровых растворов и химреагентов. Грамотное оснащение блоков очистки необходимым оборудованием в 2-3 раза снижает объем наработки бурового раствора, а получаемый шлам в этом случае нетекуч, легко поддается транспортировке и обезвреживанию по известным технологиям.

Блок очистки (рис.3) снабжен дегазатором , виброситом, ситогидроциклонным сепаратором, илоотделителем, центрифугой. Вибросито (рис. 4) является первой ступенью очистки и удаляет шлам размером от 100 мкм и выше. Фактически им удаляется не более 10-20% грубодисперсной выбуренной породы. Очистная и пропускная способность вибросит определяется площадью ситовой поверхности, размером ячейки ситовой кассеты и виброускорением. Эти факторы для отечественных и импортных вибросит практически идентичны, т.е. их технологические характеристики близки.

Определяющими для выбора вибросита являются, как правило, ценовые характеристики, надежность и конструктивные параметры. Вторая и третья ступени очистки – пескоотделители и илоотделители. Эти гидроциклонные установки справляются со своей задачей по качеству очистки. Минимальный размер удаляемых на 90% частиц (граничное зерно разделения): пескоотделителей — 70-80 мкм, илоотделителей — 40-50 мкм. В целом гидроциклоны могут выделить до 30-40% выбуренной породы.

Блоки очистки комплектуем установкой очистки на базе центрифуги (рис.5).

Обязательный элемент ЦС (рис. 4) — это дегазатор непрерывного действия с периодической разгрузкой и площадью дегазационных пластин 5 м2.

В ЦС входит также блок приготовления буровых растворов и химреагентов БПР-2 (рис.7), включающий насосы, перемешиватели, гидросмесители, диспергаторы, а также емкости для приготовления буровых растворов и химреагентов с выдачей по-следних на обработку раствора в БПР или в систему циркуляции. БПР обеспечивает механизированное приготовление растворов, т.к. реагент подается на гидросмеситель из мешков или контейнеров через воронку или специальным пневмозагрузчиком. Отдельное направление в производстве оборудования для промывки скважин — мобильные циркуляционные системы (МЦС), служащие для бурения скважин малого диаметра, вторых стволов и комплектации передвижных буровых установок.

Важной задачей, которая должна быть решена при бурении скважин в природоохранных зонах, является захоронение или утилизация шлама. Широко распространен метод обезвреживания шлама путем смешения его с порошкообразными поглотителями такими, как цемент, доломит и другие материалы. После смешения шлам приобретает свойства безвредного минерального грунта.

Вариант установки для смешения шлама с порошкообразными материалами представлен на рис.9.  Он состоит из скребковых транспортеров, двухвального смесителя и бункера порошкообразного материала с дозатором. Подлежащий обезвреживанию шлам экскаватором подается на первый транспортер, который направляет его в смеситель. Одновременно из бункера в смеситель дозировано поступает порошок. Полученная смесь выгружается на второй транспортер и далее в кузов самосвала или на специальную площадку. Через сутки смесь представляет собой сухую, не размокающую в воде комковую массу, похожую на грунт.

В Томской области на месторождениях, расположенных в водоохранных зонах, используется безамбарное бурение с 4-х ступенчатой очисткой бурового раствора Такие месторождения, как