Завдання роботи. 4.2.1 Складання ескізів, описів принципу дії і принци-пових схем обладнання за ілюстративними матеріалами та натурними взірцями

4.2.1 Складання ескізів, описів принципу дії і принци-пових схем обладнання за ілюстративними матеріалами та натурними взірцями.

4.2.2 Вимірювання геометричних розмірів, встановлення конструктивних характеристик натурних взірців, визначення за ними експлуатаційних показників і застосування обладна-ння.

4.3 Необхідні матеріали та інструмент

4.3.1 Рекламні довідкові паспортні роздавальні матері-али і технічна документація на обладнання, що вивчається.

4.3.2 Натурні взірці ситових полотнищ вібраційних сит з різними геометричними і конструктивними показниками.

4.3.3 Натурні взірці одиночних конусів-гідроциклонів різного діаметра і конструктивного виконання.

4.3.4 Лінійка вимірювальна металева ЛИМ 500 ГОСТ 427-75.

4.3.5 Штангенциркуль ШЦ-ІІ-0-300-0,1 ГОСТ 166-89.

4.3.6 Мікрометр МК-25-1 ГОСТ 6507-90.

4.3.7 Лінза плоско-опукла або двояко опукла ´4, ´6 або ´10.

4.4 Короткі теоретичні відомості

Надлишок ТФ (як вибуреної при проходці свердловин, так і цілеспрямовано внесеної при виготовленні) в промиваль-ній рідині:

- погіршує показники бурових робіт взагалі і відпрацю-вання бурових доліт зокрема;

- призводить до ускладнень у відкритому стовбурі свердловини;

- ускладнює виклик припливу з пласта при освоєнні і випробуванні;

- зменшує ресурс бурильної колони, вибійних гідравліч-них двигунів і наземного обладнання циркуляційної системи;

- збільшує витрати на промивання свердловини.

АНІ (Американським нафтовим інститутом) запропоно-вано наступну класифікацію частинок ТФ в залежності від їх розміру D_тф: D_тф ³ 1020мкм - шлам; 1020 ³ D_тф > 74мкм - пісок; 74 ³ D_тф > 2мкм – мул; D_тф £ 2мкм - колоїдні частинки. Вентворт і Буркарт класифікують ТФ за такими ж принципа-ми, але з дещо відмінними величинами D_тф (таблиця А.1). Розмір частинок ТФ визначає вибір ефективного технологіч-ного процесу їх сепарації - видалення з промивальної рідини.

Очищення бурових розчинів здійснюється шляхом послідовного видалення великих і малих частинок вибуреної породи та інших домішок, які містяться в буровому розчині, що надходить із свердловини. Для відокремлення ТФ від про-мивальних рідин застосовуються різні технологічні процеси: відстоювання, механічна і хімічна обробки, їх комбінації.

Нині розроблено, виробляється і вживається вельми роз-маїте обладнання для механічної очистки промивальних рідин від ТФ, яке виконує свою функцію призначення за принципом фільтрування (просіювання крізь ситове полотнище) або штучно-гравітаційної сепарації в полі дії відцентрових сил.

Для повної очистки бурових розчинів циркуляційні систе-ми обладнуються комплексом очисних пристроїв. Первинна очистка проводиться вібраційними ситами, за допомогою яких видаляються великі частинки (розміром більше 75 мкм). Дрібні частинки шкідливих домішок видаляються за допомогою піско-відділювача (40 мкм), муловідділювача (25 мкм) і центрифуги (5 мкм), які використовуються в наступних ступенях очистки.

Основними параметрами такого обладнання є:

· продуктивність - пропускна здатність Q, м³/с;

· сепараційна спроможність - найменший розмір части-нок ТФ, що сепаруються не менше, ніж на 90 % від початкового вмісту, D_{тф мін}, 10^{– 6} м;

· залишковий вміст ТФ в обробленій промивальній рідині, % від початкової концентрації;

· втрати промивальної рідини із відсепарованою ТФ, % від обробленого вихідного об’єму;

· питоме енергоспоживання Е_пит, кВт·год/ м³.

4.5 Порядок виконання роботи

4.5.1 Детально і уважно розглянути зображене на виданій викладачем ілюстрації вібраційне сито.

4.5.2 За результатами огляду скласти детальний опис конструкції зображеного вібросита, користуючись класифіка-ційною таблицею А.2.

4.5.3 Описати переваги і недоліки конструкції вибраного вібросита.

4.5.4 Ознайомитися з комплексом паспортних технічних характеристик вібросита даної моделі, наведеним в роздаваль-них матеріалах або рекомендованих джерелах інформації. Виписати в робочий зошит основні характеристики.

4.5.5 Обчислити питоме енергоспоживання Е_пит на обро-бку 1м³ промивальної рідини віброситом зображеної на одер-жаній ілюстрації моделі за номінальною потужністю встано-вленого приводного двигуна N_ном (кВт) і продуктивністю Q_ном (пропускною здатністю) (м³/с) вібросита за формулою

(4.1)

4.5.6 Визначити питому матеріаломісткість m_п (кг×с/м³) вібросита розгляданої моделі за його масою М і продуктивні-стю Q_ном

. (4.2)

4.5.7 Уважно оглянути виданий для вивчення натурний взірець (фрагмент) ситового полотнища вібросита. Скласти детальний опис взірця, користуючись класифікаційною таблицею А.3 та консультуючись при потребі з викладачем.

4.5.8 На взірці в його площині виміряти розміри d_o і d_y перерізів основних (поздовжніх) і утокових (поперечних) дротин, з яких виготовлено сітку (можливий варіант d_o = d_y).

4.5.9 Розмітити на сторонах рамки взірця відрізки визначеної довжини L_o і L_y (50 або 100 мм).

4.5.10 Порахувати число z_о і z_y дротин основи і утоку, що розміщуються в межах відрізків L_o i L_y.

4.5.11 Обчислити кроки t_o i t_y переплетіння дротин основи і утоку за формулами, мм

, (4.3) . (4.4)

4.5.12 Визначити розміри сторін чарунки сітки, мм

, (4.5)

. (4.6)

4.5.13 Знайти площу отвору S (в просвіті) чарунки сітки, мм²

. (4.7)

4.5.14 Обчислити коефіцієнт густини сітки k та пов’яза-ний з ним коефіцієнт m

, (4.8)

. (4.9)

Показником k визначається за рядом інших рівних умов продуктивність (пропускна здатність) сітки, від показника m залежать її міцність, зносостійкість та деформативність.

4.5.15 Віднести досліджувану сітку за віднайденим значенням k до однієї з наступних груп: k < 0,25 - малої; 0,25 £ k < 0,50 - нормальної; 0,50 £ k < 0,70 - великої; k³0,70 - особливо великої густини.

4.5.16 Обчислити число отворів n, розміщених на одини-ці поверхні сітки (1 см²)

. (4.10)

4.5.17 Користуючись таблицею А.1 визначити наймен-ший розмір D_{тф мін} частинок ТФ, для сепарації яких досліджу-вавна сітка є найвідповіднішою.

4.5.18 Виписати з таблиці А.1 умовне позначення сітки, пояснити його зміст.

4.5.19 Уважно і детально оглянути натурний взірець одиничного конуса гідроциклона, встановити призначення кожного з конструктивних елементів, за результатами огляду скласти його опис, користуючись класифікаційною таблицею А.4 та консультуючись при потребі з викладачем.

4.5.20 Виміряти на досліджуваному взірці:

- внутрішній діаметр D_к циліндричної частини корпусу;

- внутрішній діаметр d_ж патрубка живлення;

- при наявності насадки в патрубку живлення – її діаметр d_нж (круглий отвір) або сторони a і b (прямокутний отвір ) на вході в корпус;

- діаметр d_р розвантажувальної (піскової) насадки на виході з корпусу або межі d_{р мін} < d_р < d_{р макс}, в яких можливе його регулювання.

- внутрішній діаметр d_з зливального патрубка;

- висоти h_ц і h_к циліндричної і конічної частин корпусу;

- глибину h_з занурення зливального патрубка під кришку циліндричної частини корпусу;

- відстань R між осями корпусу і потоку, який виходить з насадки живлення (тільки при тангенційному вводі).

4.5.21 Виконати ескіз досліджуваного гідроциклона, позначити на ньому названі розміри, напрямки масопотоків, скласти експлікацію.

4.5.22 За величиною D_к віднести гідроциклон до однієї з груп (пісковідділювач - D_к ³ 150 мм; муловідділювач - D_к £ 100 мм).

4.5.23 Якщо насадка живлення гідроциклона має прямокутний вихідний отвір, обчислити її еквівалентний діаметр за формулою

. (4.11)

4.5.24 Знайти кут a при вершині конуса нижньої частини корпуса (в радіанах)

. (4.12)

4.5.25 Обчислити найменший розмір D_тф частинок, які ефективно (не менше, ніж на 90 % від їх початкового вмісту) сепаруються з промивальної рідини за формулами (4.13) i (4.14), знайти той самий показник за графіком (рисунок А.1), порівняти одержані вказаним шляхом чисельні значення

, 4.13)

(4.14)

де = (1620-2360) – коефіцієнт пропорційності;

- дослідний коефіцієнт;

- діаметри зливної i розвантажувальної насадок гідроциклона, см;

- об'ємна концентрація сепарованої твердої фази у вхідному продукті, %;

- тиск на вході в гідроциклон, МПа; = 0,2-0,5 МПа;

і - густина твердої і рідкої фаз розчину, г/см³.

4.5.26 Обчислити продуктивність (л/с) досліджува-ного гідроциклона за формулою М.Ш.Вартапетова

(4.15)

де – дослідний коефіцієнт;

і - діаметри патрубків (насадок) живлення і зливу, см;

- діаметр гідроциклона, см;

- тиск на вході в гідроциклон, МПа.

4.6 Вимоги до звiту з лабораторної роботи

Звіт з лабораторної роботи повинен бути оформлений у відповідності до вимог чинного в університеті стандарту і містити:

4.6.1 Детальний опис конструкції вібросита, аналіз його переваг і недоліків.

4.6.2 Детальний опис взірця ситового полотнища.

4.6.3 Результати виміряних (спостережених) при дослі-дженні взірця ситового полотнища величин.

4.6.4 Алгоритм і результати обчислення величин, які характеризують ситове полотнище.

4.6.5 Оцінку густини ситового полотнища, його умовне позначення з розшифруванням.

4.6.6 Детальний опис гідроциклона з його ескізом, резу-льтатами вимірювань і експлікацією.

4.6.7 Алгоритм і результати розрахунків за п.п. 4.5.23-4.5.26.

4.7 Питання для самоконтролю підготовки

4.7.1 Що досягається завдяки механічній очистці промивальних рідин від ТФ (назвати прямі і непрямі, супутні позитивні ефекти)?

4.7.2 Чим обмежується ступінь очистки (найменший розмір відокремлюваних частинок ТФ) при обробці промивальних рідин на віброситах?

4.7.3 В чому полягають переваги і недоліки ситових полотнищ з прямокутними отворами в порівнянні з тими, що мають квадратні отвори ?

4.7.4 Якими способами можна зменшити втрати промивальної рідини з відокремленою ТФ: а) у віброситах? б) у гідроциклонах?

4.7.5 Від яких чинників залежить і як регулюється тиск промивальної рідини на вході в гідроциклон?

4.7.6 Якими показниками можна оцінити ефективність роботи обладнання для механічної очистки промивальних рідин від ТФ (дати якомога повніший перелік)?

4.8 Рекомендованi джерела iнформацiї

4.8.1 ТУ 48-1313-59-84 Гидроциклоны. Технические условия.

4.8.2 ОСТ 26-02-652-72 Сита вибрационные.

4.8.3 ОСТ 26-02-643-78 Шламоотделители гидроциклон-ные. Типы и основные параметры.

4.8.4 ТУ 26-02-982-84 Илоотделитель гидроциклонный. Технические условия.

4.8.5 Баграмов Р. А. Буровые машины и комплексы. - М.: Недра. 1988. -501с.

4.8.6 Булатов А. И. и др. Справочник по промывке скважин. - М.: Недра. 1984. -317с.

4.8.7 Головко В.Н. Оборудование для очистки и приго-товления промивочных жидкостей. - М.: Недра. 1982. -83с.

4.8.8 Резниченко И.Н. Приготовление, обработка и очистка буровых растворов. - М.: Недра. 1978. - 230с.