Установка для охлаждения технологического бурового раствора

При проведении буровых работ на нефтегазовых скважинах в условиях вечной мерзлоты для сохранения промерзшего слоя грунта подаваемый в скважину технологический буровой раствор должен иметь температуру не выше +8 °С. Для охлаждения бурового раствора до заданной температуры необходима холодильная система.

Схема установки для охлаждения технологического бурового раствора на базе вихревой трубы

Принцип функционирования установки заключается в следующем. Буровой раствор, подготовленный в глиномешалке, подается в промежуточную емкость. Из нее, с помощью центробежного насоса, раствор подается в теплообменник и охлаждается. Охлажденный раствор сливается в накопительный резервуар (амбар) и хранится там до закачки в скважину. Охлаждение осуществляется за счет подачи в теплообменник холодного воздуха, получаемого с помощью вихревой трубы. Более подробно с принципами функционирования вихревой трубы можно познакомиться здесь.

Конструкторским бюро была выполнена оптимизация рассматриваемой установки с целью минимизации суммарных эксплуатационных затрат на установку. Было рассмотрено 5 установок:
1. Установка 1. Теплогенератор - чиллер.
2. Установка 2. Теплогенератор - разделительная вихревая труба. В данной установке предусмотрена круглогодичная эксплуатация вихревой трубы. Источник сжатого воздуха - винтовой компрессор.
3. Установка 3. Эксплуатация вихревой трубы предусмотрена только в летнее время года. В зимнее время года охлаждение бурового раствора производится напрямую атмосферным воздухом. Источник сжатого воздуха - винтовой компрессор.
4. Установка 4 является модификацией установки 3. В ней винтовой компрессор был заменен на компрессор собственной разработки.
5. Установка 5. В ней теплогенератором является двухконтурная вихревая труба. Источник сжатого воздуха - компрессор собственной разработки.
Из приведенной ниже диаграммы становится очевидной эффективность применения установки 5 на базе вихревой трубы.

Суммарные месячные эксплуатационные затраты на охлаждение бурового раствора при помощи различных вариантов установки

Технико-экономические характеристики установок для охлаждения бурового раствора

Техническое решение	Максимальная производительность, м3/год	Максимальная потребляемая мощность, кВт	Относительные и абсолютные затраты
			Капитальные, %	Эксплуатационные, % (тыс. руб.)	Энергозатраты, % (тыс. руб.)
Установка 1	22103	14	100	100 (1354,8)	100 (533,5)
Установка 2	20517	160	103	5,5 (74,3)	920 (4892,7)
Установка 3	28276	160	189	5,9 (80)	255 (1361,9)
Установка 4	26000	82,7	158	4,6 (61,7)	211 (1126,9)
Установка 5	22314	23,5	223	4,6 (61,9)	132 (702,7)