Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 [ 119 ] 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

В практике буровых работ известен способ охлаждения сжатого воздуха с помощью поверхностного теплообменника, погружаемого в шурф, пройденный в мерзлых породах, а также с помощью двухнитевого трубопровода, помещенного в скважину, пройденную в мерзлых породах и заполненную незамерзающей жидкостью. Эффективность охлаждения можно повысить, пропустив сжатый воздух по герметичной выработке в мерзлых породах, что дает возможность достичь отрицательных температур как зимой, так и летом. Однако необходимость дорогостоящих горных работ исключает широкое применение этого варианта охлаждения.

Использование льда в зимний период связано с трудностями заготовки и доставки к месту работ, а в летний период возможно лишь за счет искусственно созданных запасов. То и другое в сложных условиях организации буровых работ нецелесообразно.

Наиболее рационально охлаждение сжатого воздуха в результате теплообмена с атмосферным. На практике этот способ применяется в зимнее время. Используются ресиверы, длинные трубопроводы или сваренные из труб батареи. Эти устройства громоздки, неудобны в условиях частых перевозок и малоэффективны.

Хорошие результаты дает применение компактного ребристо-трубчатого холодильника с большей поверхностью теплообмена со стороны холодного атмосферного воздуха в сочетании с принудительной его циркуляцией с помощью вентилятора.

В летний период, когда температура даже в условиях Севера и Северо-Востока может достигать 25 - 30 °С, охладить сжатый воздух до отрицательных температур этим способом невозможно. Однако охлаждение выходящего из компрессора горячего сжатого воздуха за счет теплообмена с атмосферным очень полезно. Снижение температуры сжатого воздуха от 80 (на выходе из ресивера компрессора) до 25 °С (на выходе из теплообменника) позволяет более чем втрое снизить внутреннюю энергию воздушного потока. В зимний период может эксплуатироваться лишь первая ступень ох -лаждения, достаточная для получения сжатого воздуха с отрицательной температурой порядка минус 10 °С, а в летний период желательно сочетать ее со второй ступенью охлаждения.

Из существующих способов искусственного охлаждения наиболее приемлемыми следует считать: охлаждение в результате изменения внутреннего баланса энергии при расши-

рении воздуха с отдачей внешней работы; охлаждение за счет теплообмена с искусственным хладоносителем - хладагентом с помощью холодильной машины.

Расширение воздуха с отдачей работы может проводиться в поршневых детандерах или турбодетандерах. Турбодетанде-ры требуют тщательной предварительной очистки и осушения воздуха, нуждаются в высококвалифицированном обслуживании и весьма дороги.

Специальные турбодетандеры для охлаждения воздуха при бурении с продувкой скважин на нефть и газ разрабатывались в б. Куйбышевском авиационном институте, но пока практического применения не нашли.

Газожидкостные системы, используемые при бурении как промывочные агенты, делятся на аэрированные жидкости, туманы и пены. Пены - это, как правило, многофазные дисперсные системы, где дисперсионной средой служит жидкость, а дисперсной фазой -газ, который составляет до 99 % объема системы. Пузырьки газа разделены тонкими пленками воды. В аэрированных жидкостях концентрация газа значительно ниже, его пузырьки, имеющие сферическую форму, не контактируют между собой. Степень аэрации жидкости X определяется отношением расходов газа V0 и жидкости V при атмосферном давлении, т.е. x = V0/V. При X < 60 дисперсная система - аэрированная жидкость, при X = 60+300 - пена.

Существенные технологические преимущества систем жидкость - газ обусловливаются следующим. Присутствие газовой фазы способствует снижению в широком диапазоне гидростатического давления столба промывочного агента, обеспечивает лучшие условия удаления из скважины шлама и т.д. Жидкая фаза, содержащая поверхностно-активные вещества (ПАВ), химические реагенты (КМЦ, гипан и др.), глино-порошок, смазывающие, ингибирующие, противоморозные и прочие добавки, позволяющие управлять технологическими свойствами пен, определяет их большую эффективность в осложненных условиях, чем многих других промывочных агентов.

Газожидкостные системы широко применяются при бурении скважин на твердые, жидкие и газообразные полезные ископаемые во многих странах мира в самых разнообразных геолого-технических условиях. В настоящее время быстро распространяется применение пен, в результате чего резко сокращается число осложнений, особенно прихватов бурового инструмента при бурении скважин. Отмечается снижение

затрат энергии, расхода дизельного топлива до 30 % по сравнению с продувкой скважин сжатым воздухом, а также почти вдвое меньшие эксплуатационные расходы при бурении многолетнемерзлых пород. Пены обладают высокой несущей и выносной способностью при малой скорости восходящего потока в затрубном пространстве - почти в 10 раз меньшей, чем при бурении скважин с продувкой сжатым воздухом.

Успех проходки зон поглощений с пеной определяется кольматирующим эффектом, в десятки раз меньшим по сравнению с водой давлением столба пены на пласт. При использовании пен для проходки поглощающих пород расход глины сокращается в 5 - 6 раз, многократно снижается и расход воды, что имеет важное значение для районов Крайнего Севера, особенно в зимних условиях. Гидрофобность сухих пен позволяет использовать их для бурения в глинистых породах, способных к обрушению при взаимодействии с водой. Применение пен обеспечивает минимальное загрязнение окружающей среды.

Фирма "Фарвард ресурс" в 1982-1983 гг. проводила бурение на северо-западе Канады в зонах водопритоков и поглощений с очисткой забоя воздухом, аэрированной жидкостью, туманом и пеной. Скважины глубиной до 1 000 м с пеной проходились за 1 6 сут против 35-65 сут с применением других промывочных агентов, т.е. в 2,2-4,1 раза быстрее. Использование пен обеспечило получение керна в полном объеме, привело к сокращению транспортных расходов вследствие меньшего объема потребления воды, глинопорошка и химических реагентов, способствовало улучшению условий проведения работ с точки зрения экологов.

В последние годы в отечественной и зарубежной практике бурения скважин на нефть и газ для получения пен все чаще используется азот. Газ инертен, не горюч, содержание его в атмосфере 78 %. На буровые азот доставляют в сжиженном виде в специальных контейнерах. При его вводе в промывочную жидкость образуется пена. Содержание азота в промывочных жидкостях изменяют от 50 до 95 % в зависимости от решаемой технологической задачи. Для придания стабильности в состав пен вводят ПАВ. При вводе азота до 65 % промывочная жидкость имеет низкую вязкость, при 85 % и более пена с трудом закачивается в скважину насосом, при увеличении содержания азота выше 96 % образуется туман. Такие системы позволяют успешно проходить зоны поглощений в трещиноватых и пористых породах, предотвращают обру-