Онлайн поддержка
Все операторы заняты. Пожалуйста, оставьте свои контакты и ваш вопрос, мы с вами свяжемся!
ВАШЕ ИМЯ
ВАШ EMAIL
СООБЩЕНИЕ
* Пожалуйста, указывайте в сообщении номер вашего заказа (если есть)

Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / КУРСОВАЯ РАБОТА, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Циркуляционная система бурового раствора. Использование гидроциклонов и центрифуги для очистки раствора

вторушин_н 288 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 24 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 05.12.2022
Курсовая работа на тему: "Циркуляционная система бурового раствора. Использование гидроциклонов и центрифуги для очистки раствора "
Введение

От типа и концентрации твердых частиц в буровом растворе зависит плотность, вязкость, статическое напряжение сдвига, качество фильтрационной корки и водоотдача, а также другие химические и физические параметры бурового раствора. От типа и концентрации твердых частиц зависит и стоимость приготовления раствора, и затраты на строительство скважины. Это влияет и на скорость проходки, гидродинамический режим в скважине, величину крутящего момента и затяжек, пикового и поршневого давление при СПО, образование дифференциальных прихватов инструмента, потерю циркуляции, устойчивость стенок скважины, образование сальников долота и КНБК. Все это не может не отражаться на сроке эксплуатации долот, насосов и прочего инструмента, и оборудования. Для выравнивания параметров бурового раствора в него добавляют разнообразные реагенты, глины и утяжеляющие материалы. Твердая фаза, состоящая из частиц выбуренной породы и глин, является частью бурового раствора. Твердые частицы оказывают негативное влияние на многие характеристики раствора. Однако полностью очистить буровой раствор от твердых частиц, будь то применением механических или иных систем очистки, не представляется возможным, поэтому твердую фазу можно считать постоянно присутствующей в растворе загрязняющей примесью. Очистка раствора от твердой фазы – один из важнейших технологических аспектов применения растворов, так как твердая фаза оказывает непосредственное влияние на производительность буровых работ. Затраты на очистку раствора от твердой фазы и решение связанных с этим проблем являются значительной частью общих затрат на строительство скважин. Контроль содержания твердой фазы – ежедневная задача при бурении любой скважины.
Содержание

Введение 2 1. Гранулометрическая классификация частиц 4 2. Методы сепарации твердых частиц 8 2.1 Отстойные емкости 8 2.2 Вибросита 9 2.3 Мокрая классификация 14 2.4 Гидроциклоны 17 2.5 Центрифуги 23 3. Очистка бурового раствора 26 4. Математическое описание очистки бурового раствора 31 5. Заключение 37 Используемые источники 38
Список литературы

1. Нечаева О.А., Обоснование и разработка растворов с синтезируемой гелевой фазой для бурения в неустойчивых и флюидонасыщенных породах: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. технич. наук (25.00.15) // Нечаева Ольга Александровна; каф. бурения скв. СГТУ. Санкт-Петербург 2012. 2. Михарев В.В., Научное обоснование и разработка технико-технологических решений по строительству кустовых направленных скважин с обеспечением их эксплуатационной надежности: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. технич. наук (25.00.15) // Михарев Виктор Владимирович. Ухта 2003. 3. Ананьев А.Н. Учебное пособие для инженеров по буровым растворам /А.Н. Ананьев. – Волгоград: Интернешнл Касп Флюидз. – 2000. – 142. 4. Грей Дж. Р. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей) [Текст]: пер. с англ./ Дж.Р. Грей, Г.С.Г Дарли. – М: Недра. – 1985. –509 с 5. Рязанов Я.А. Энциклопедия по буровым растворам [Текст] /Я.А. Рязанов. – Оренбург: Летопись. – 2005. – 664 с. 6. Лахтионов С.В., Разработка гидравлической программы промывки скважин с учетом влияния температуры на реологическое поведение буровых растворов: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. технич. наук (25.00.15) // Лахтионов Сергей Владимирович: УГТУ, Ухта 2008 г.
Отрывок из работы

1. Гранулометрическая классификация частиц Важно понимать, как классифицируются твердые частицы бурового раствора, и какие типы частиц попадают в ту или иную категорию. Твердые частицы, присутствующие в буровых растворах, значительно отличаются по размеру: от мельчайших частиц глин (размером менее 1/25400 дюйма) до очень крупных частиц выбуренной породы (их диаметр может превышать один дюйм). Из-за столь малого диаметра мелких частиц их приходится измерять в микронах. Микрон – это одна миллионная часть метра (1/1000000 или 1х10-6 м). В 1 дюйме 25400 микронов. По своим размерам твердые частицы подразделяются на следующие категории: В таблице 1 и на рисунке 1 размеры частиц соотносятся с известными вещами, такими как размерами ячеек сит и устройствами системы очистки раствора, рассчитанными на удаления частиц определенного размера. От размера ячеек (в меш) сита зависит то, какого размера частицы будут удаляться виброситом. [1] Рисунок 1. Гранулометрическая классификация частиц. Категория Размер частиц Примеры Коллоиды 2 микрона и менее Бентонит, глины и сверхмелкие частицы шлама Ил 2 – 74 микрона (<200 меш) Барит, ил и мелкие частицы шлама Песок 74 – 2000 микрон (200 – 10 меш) Песок и буровой шлам Гравий Более 2000 микрон (> 10 меш) Шлам, гравий, камень Таблица 1. Классификация твердых частиц по размеру. При гранулометрической классификации твердых частиц состав исследуемого материала не учитывается, несмотря на использование терминов «песок» или «ил». Например, частицы, попадающие в категорию ила, могут быть глиной, тонкозернистым песком, карбонатами или баритом. Буровой шлам, барит и другие твердые частицы способствуют увеличению вязкости, особенно если размер частиц соответствует категории коллоидов. Вязкость бурового раствора пропорциональна площади поверхности частиц твердой фазы. Поверхность всех твердых частиц подвергается смачиванию. Так как количество свободной жидкости снижается по мере роста площади поверхности, увеличивается вязкость раствора и его качество ухудшается. Благодаря большой площади поверхности твердые частицы из категории коллоидов сильнее всего влияют на вязкость раствора. Поэтому в целях экономии средств и для обеспечения высокой эффективности раствора необходимо контролировать содержание в нем мелких частиц твердой фазы.[1] 2. Методы сепарации твердых частиц Технология очистки буровых растворов обычно строится на ситовом разделении полидисперсных суспензий с последующим выделением тонких частиц твердой фазы в центробежном поле гидроциклонных аппаратов и центрифуг. 2.1 Отстойные емкости В современном бурении отстойные емкости используются редко, однако иногда их все же можно увидеть на буровой. Скорость осаждения твердых частиц в отстойных емкостях зависит от: размеров, формы и плотности частиц; плотности бурового раствора; вязкости бурового раствора; гидродинамического режима потока; времени, в течение которого раствор находится в отстойной емкости. Согласно закону Стокса, эффективное осаждение частиц можно получить при ламинарном течении потока. Скорость осаждения увеличивается при снижении вязкости и статического напряжения сдвига. При поршневом или турбулентном режимах потока осаждение минимально – опускаются лишь самые крупные частицы. Если на буровой используются вибросита низкой эффективности, для осаждения крупных частиц шлама необходимо применять отстойные емкости. Однако большинство современных вибросит позволяют удалить из раствора твердые частицы размером с зерна песка; таким образом, необходимости в применении отстойных резервуаров не возникает. Ни одно из устройств систем очистки не может обеспечить 100% очистку раствора от твердой фазы. Для сравнения эффективности различных устройств системы очистки используется предельный минимальный размер частиц, которые может удалить то или иное устройство. Указывается размер частиц в микронах и точка отсечки частиц данного размера. Точка отсечки обозначается буквой «D» и процентом очистки частиц. D50 с минимальным размером частиц 40 микрон означает, что данное устройство очистки удаляет 50% частиц размером 40 микрон, тогда как остальные 50% частиц остаются в системе.[4] 2.2 Вибросита Наиболее важным устройством системы очистки бурового раствора является вибросито, которые является вибрирующим сеточным сепаратором, которые служит для удаления бурового шлама из раствора. Будучи первыми устройствами очистки, на которые поступает раствор, вибросита служат в качестве «передовой линии обороны» против загрязнения раствора шламом. Отличие вибросит от прочих систем очистки состоит в том, что они обеспечивают почти 100% (D100) удаление частиц, размер которых равен диаметру ячеек сита. [5] Избежать возможных осложнений можно при помощи наблюдения за работой вибросит и их точной настройкой на максимальную эффективность при заданной пропускной способности. Наиболее эффективный метод контроля содержания твердой фазы – применение сеток вибросит с минимальным размером ячеек, что позволяет удалить максимальное количество твердых частиц в течение первого цикла циркуляции раствора. При этом твердая фаза не возвращается обратно в скважину, что могло бы привести к уменьшению размеров частиц и невозможности их удаления из раствора. Вибросита могут удалить до 90% частиц выбуренной породы. Вибросита работают неэффективно, если на них не применяются сетки самой тонкой очистки, это может привести к перегрузке остальных устройств системы очистки. Вибросита не предназначены для удаления ила или коллоидных частиц, поэтому для контроля мелкой твердой фазы необходимо разбавлять раствор и обрабатывать его в специальных устройствах системы очистки.[3] Иногда размеры частиц шлама и ячеек сетки совпадают. В этом случае частицы шлама откладываются на поверхности сетки, вызывая ее закупоривание. Для решения этой проблемы необходимо заменить закупоренную сетку на сетку с меньшим размером ячеек. Сетка с меньшим размером ячеек не позволит частицам шлама закупоривать ячейки, вместо этого шлам будет проходить вдоль по виброситу и удаляться из раствора.[1] 2.3 Мокрая классификация Мокрая классификация – это сепарация твердых частиц по массе (размеру и плотности) методами, отличными от вибрационного отсеивания. Все устройства мокрой классификации осуществляют сепарацию согласно закону Стокса. Качество мокрой классификации зависит от нескольких факторов: 1. Более крупные частицы осаждаются быстрее, чем более мелкие частицы, даже если они имеют одинаковый удельный вес. 2. Тяжелые твердые частицы осаждаются быстрее, чем легкие твердые частицы, даже если они имеют одинаковый размер. 3. При увеличении вязкости и/или плотности бурового раствора замедляется скорость осаждения частиц. Устройства мокрой классификации, наиболее часто используемые для очистки бурового раствора от твердых частиц, - это гидроциклоны и центрифуги. Как было сказано ранее, принцип действия гидроциклонов и центрифуг основан на законе Стокса в отношении плотности, вязкости и силы G. Увеличение скорости осаждения и пропускной способности достигается в этих условиях благодаря увеличению силы G, действующей на частицы. Действующая на частицу сила G прямо пропорциональна (диаметру кругового движения) х (квадрат частоты вращения [об/мин]) х (массе частицы). 2.4 Гидроциклоны На рисунке 2 изображен чертеж гидроциклона (или центробежного сепаратора «циклонного» типа) в поперечном разрезе. Рисунок 2. Гидроциклон В гидроциклонах, когда в него тангенциально поступает разделяемая смесь через входной патрубок и приобретает круговое движение, возникают значительные центробежные силы, которые во много раз превышают силу тяжести, и под действием которых более тяжелая фаза движется от оси гидроциклона к его стенкам по спиральной траектории вниз и через нижнюю насадку выбрасывается из гидроциклона. Более легкая фаза движется во внутреннем спиральном потоке, направленном вверх, и выбрасывается из гидроциклона через патрубок для отвода верхнего продукта [42]. Вблизи оси гидроциклона центробежные силы настолько сильно возрастают, что появляется воздушный столб из-за разрыва жидкости. Твердая частица, поступая в гидроциклон, вместе с потоком пульпы вовлекается во вращательное движение вокруг оси гидроциклона; одновременно частица двигается в осевом и радиальном направлениях со скоростью, зависящей от соотношения между действующими на нее силами. Чем тоньше частицы и чем меньше разница между их плотностью жидкой фазы пульпы (воды), тем ближе совпадают траектории их движения с линиями тока жидкости. Самые тонкие частицы движутся в гидроциклоне почти так же, как частицы жидкости, и распределяются между песками и сливом в том же соотношении, что и жидкость. На частицу в гидроциклоне действуют: 1. центробежная сила; 2. сила тяжести; 3. силы динамического давления жидкости и трения на поверхности раздела частица-жидкость, зависящие от кинематической и турбулентной вязкости; 4. архимедова сила, зависящая от плотности суспензии; 5. подъемная сила, возникающая в турбулентном потоке; 6. силы, связанные с турбулентной вязкостью; 7. силы сопротивления, возникающие при ударе о другие частицы и о стенки гидроциклона. Учесть в аналитических расчетах влияние совокупности всех этих сил, величина которых изменяется в зависимости от параметров работы гидроциклона и характеристики обрабатываемого материала, не представляется возможным [39]. Поэтому некоторыми силами пренебрегают, так как их воздействие очень мало. Самое большое влияние на частицу оказывают центробежная сила и сила радиального потока. От их соотношения зависит направление движения частицы. Если центробежная сила будет больше силы сопротивления среды, то частицы будут отброшены к стенке гидроциклона и вместе с внешним потоком переместятся вниз и выйдут через нижнее отводное отверстие. При преобладании действия радиального потока частицы попадут в зону внутреннего потока и удалятся через верхнее отводное отверстие [42].
Условия покупки ?
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Курсовая работа, Материаловедение, 22 страницы
1200 руб.
Курсовая работа, Материаловедение, 11 страниц
500 руб.
Курсовая работа, Материаловедение, 19 страниц
400 руб.
Курсовая работа, Материаловедение, 33 страницы
550 руб.
Курсовая работа, Материаловедение, 25 страниц
500 руб.
Служба поддержки сервиса
+7 (499) 346-70-XX
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg