Разработка и внедрение оборудования для диспергирования буровых растворов и технологических жидкостей

UDK: 622.244.4.062
DOI: 10.24887/0028-2448-2021-10-42-45
Ключевые слова: кавитация, диспергирование, гомогенизация, механические перемешиватели, вязкость, статическое напряжение сдвига
Авт.: И.А. Пахлян (Кубанский гос. технологический университет), к.т.н., М.В. Омельянюк (Кубанский гос. технологический университет), к.т.н.
В статье выполнены обзор и анализ оборудования, применяемого для диспергирования и гомогенизации твердой фазы буровых промывочных и технологических  жидкостей. Показано, что эффективным является использование в этих процессах явления кавитации. Кавитация в этом случае выступает в роли интенсифицирующего фактора. Доведение приготавливаемого раствора до кондиции обеспечивается за счет разрушительных эффектов, происходящих в многофазных потоках вследствие многочисленных микроскопических гидроударов – скачков давления, которые сопровождаются образованием в жидкости ударных волн и микроструй большой интенсивности. Для реализации в приготавливаемом растворе данных эффектов разработаны кавитационные диспергаторы-смесители НКД (диффузорный) и НКД2 (щелевой). Аналитическими и численными методами выявлены основные закономерности генерирования кавитации в проточных частях диспергаторов. Численное моделирование течения многофазных потоков методом конечных элементов выполнялось на платформе Star-CCM+ (Siemens PLM Software). Начало зарождения кавитации наступает при входном избыточном давлении 0,05-0,08 МПа; при давлении 0,2-0,3 МПа возникает развитая кавитация, и парогазовые каверны заполняют все пространство диффузора или шелевого сопла. Образцы НКД и НКД 2 были испытаны сервисным предприятием, которое оказывает комплексные услуги по приготовлению буровых растворов и технологических жидкостей для строительства и капитального ремонта скважин газонефтяных месторождений Краснодарского края. Испытания показали, что кавитационные диспергаторы в несколько раз увеличивают скорость приготовления и доведения до кондиций глинистых суспензий по сравнению со штатными системами перемешивания мешалками. Время, затрачиваемое на приготовление глинистого раствора, сократилось до 12 ч. В статье представлены также другие результаты опытно-промысловых испытаний оборудования. Полученные экономические эффекты подтверждаются актами внедрения.
Список литературы
1. Drilling fluids processing handbook. – Oxford, UK: Elsevier Inc., 2005. – 666 p.
2. Bridges S. Robinson L. A Practical Handbook for Drilling Fluids Processing. -  Gulf Professional Publishing, 2020. – 622 p.
3. Newman K. Lomond P. McCoch K. Advances in mixing thechnology improve drilling fluid preparation and properties. – AADE 2009-NTCE-08-02. – 5 p. – https://www.aade.org/application/files/8015/7303/4619/2009NTCE-08-02_Tech_Paper.pdf.
4. Ламбин А.И. Сосновских М.П. Бронникова Т.П. Сравнительная оценка распускаемости  глиноматериалов при  приготовлении буровых растворов // Изв. Сибирского отделения Секция наук о Земле РАЕН. – 2012. –  Т. 40. –  № 1. – С. 110–114.
5. Булатов А.И. Макаренко П.П. Проселков Ю.М. Буровые промывочные и тампонажные растворы. – М.: Недра, 1999. – 424 с.
6. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов [и др.]. – М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.
7. Омельянюк М.В. Пахлян И.А. Гидродинамические и кавитационные струйные технологии в нефтегазовом деле. – Краснодар: Кубанский гос. технологический университет, 2017. – 215 с.
8. Омельянюк М.В., Пахлян И.А. Технологические приложения кавитационных струйных течений в нефтегазопромысловом деле // Нефтяное хозяйство. – 2019. – № 11. – С. 130–133. – DOI: 10.24887/0028-2448-2019-11-130-133
9. Vryzas Z., Kelessidis V.C. Nano-Based Drilling Fluids // A Review. – Energies. – 2017. – V. 10. – № 4. – P. 540–574.
10. Solutions for Your Toughest Mixing Applications in Chemicals. Preparation of  Drilling Fluids // Silverson report. – No. 33CA4. – Р. 4.


Внимание!
Купить полный текст статьи (формат - PDF) могут только авторизованные посетители сайта.