В процессе бурения буровой раствор подаётся через бурильную колонну в пласт, а после использования вместе с выбуренной породой возвращается на поверхность. Поскольку буровой раствор является дорогостоящим и может наносить вред окружающей среде, возникла необходимость в создании циркуляционной системы. Циркуляционная система, также называемая системой очистки бурового раствора, предназначена для удаления из бурового раствора твердых примесей, таких как песок и обломки горных пород, с целью повторного использования очищенного раствора.

Общее описание циркуляционной системы

В ходе бурения можно столкнуться с горными породами, газоносными слоями или подземными источниками. При бурении через твердые породы высокое трение разрушает долото, а при вскрытии газоносных пластов или подземных вод существует риск газонефтеводопроявлений или даже выбросов. В таких условиях используется буровой раствор, представляющий собой водную, нефтяную или водонефтяную суспензию с большим количеством взвешенных частиц и гелеобразных веществ. Различают водный, масляный и комбинированный буровые растворы.

Буровой раствор выполняет функции смазки долота и стабилизации давления в скважине за счёт добавок, таких как барит и флокулянты. Производительность и качество оборудования играют решающую роль в работе циркуляционной системы. В её состав входят вибросито, пескоотделитель, илоотделитель, дегазатор, центрифуга, шламовый насос, перемешиватель и смеситель. Все эти устройства функционируют как многоступенчатая фильтрационная система, поэтапно очищающая буровой раствор.

Первоначальные циркуляционные системы включали лишь перемешиватель и вибросито, и не справлялись с удалением частиц размером менее 74 мкм. Современные интегрированные системы дополнительно оснащаются пескоотделителями, илоотделителями, дегазаторами и перемешивающим оборудованием, способными удалять частицы вплоть до 1,5 мкм.

Циркуляционный процесс бурового раствора

Буровой раствор возвращается на поверхность через устье скважины и по трубопроводу направляется к двум (или трём) виброситам. После первичной фильтрации раствор поступает в песчаный амбар, затем по жёлобу в дегазационный отсек. Далее раствор проходит через вакуумный дегазатор, пескоотделитель, илоотделитель и другие установки системы очистки, переходя последовательно в песчаный, иловый и промежуточный амбары, после чего попадает в отсек средней центрифуги.

Погружной насос подаёт буровой раствор из отсека средней центрифуги в соответствующую центрифугу, откуда очищенный раствор поступает в отсек высокой центрифуги. После этого другой погружной насос направляет раствор в высокоскоростную центрифугу, а окончательно очищенный буровой раствор поступает в приёмный отсек для бурового насоса. Таким образом завершается процесс удаления твёрдых фаз из бурового раствора.

Благодаря применению циркуляционной системы удаётся эффективно удалить как крупные обломки породы, так и мельчайшие частицы, существенно снизить плотность и вязкость бурового раствора, тем самым обеспечив соответствие технологическим требованиям бурения.