Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) и микротоннелирование используют бентонитовый раствор для выноса выбуренной породы и стабилизации скважины. Этот раствор со шламом нужно перекачивать и очищать, что требует подходящих насосов. Разберём особенности среды и подбор оборудования.
Роль бентонитового раствора
Бентонитовый раствор при ГНБ выносит выбуренный грунт, охлаждает и смазывает инструмент, стабилизирует стенки скважины. После выхода на поверхность раствор с примесью грунта (шламом) собирают, очищают в системе регенерации и используют повторно. Насосы обеспечивают циркуляцию раствора и откачку шлама.
Особенности среды
Бентонитовый раствор вязкий, а вместе с выбуренным грунтом становится ещё и абразивным. Сочетание вязкости и абразива — это близко к перекачке бурового раствора. Такая среда истирает проточную часть и требует запаса по мощности из-за вязкости.
Требования к насосу
- Износостойкая проточная часть (абразив грунта);
- Работа с вязкой средой;
- Достаточный проходной диаметр для шлама;
- Агитатор для осаждающейся взвеси;
- Надёжность при интенсивном режиме.
Задачи на объекте ГНБ
Насосы применяют для подачи бентонитового раствора в скважину, откачки отработанного раствора со шламом из приямков, подачи на систему регенерации (очистки) раствора. Для откачки из приямков удобны погружные шламовые насосы, для стационарных систем циркуляции — насосы сухой установки.
Как подобрать
Подбор ведут от вязкости и абразивности раствора, содержания шлама, требуемых расхода и напора. Обязательны износостойкая гидравлика и запас по мощности из-за вязкости. Общие принципы — в статье как выбрать шламовый насос, а модели — в каталоге.
Частые вопросы
Чем сложна среда при ГНБ для насоса?
Бентонитовый раствор вязкий, а с выбуренным грунтом ещё и абразивный, что требует износостойкости и запаса мощности.
Чем откачивать раствор из приямка?
Погружным шламовым насосом с достаточным проходным диаметром и износостойкой проточной частью.
Нужен ли агитатор?
Для осаждающейся взвеси — да, он поддерживает шлам во взвешенном состоянии.
Система регенерации: от неё зависит ресурс насоса
На объекте ГНБ раствор ходит по кругу, и от того, насколько хорошо его очищают, напрямую зависит, сколько проживёт насосное оборудование. Логика та же, что и в бурении: песок, не удалённый из раствора, вернётся в насос и сточит проточную часть.
Цепочка очистки обычно такая. Сначала вибросито снимает крупную фракцию выбуренного грунта. Затем гидроциклоны — пескоотделитель и илоотделитель — убирают мелкие частицы; работу насоса на гидроциклон разбирали отдельно, см. насос для гидроциклона. Очищенный раствор возвращается в приёмную ёмкость, откуда снова подаётся в скважину.
Экономика здесь неочевидная, но считается просто: вложения в качественную очистку возвращаются экономией на расходе бентонита и на ремонте насосов. При плохой очистке приходится чаще менять раствор целиком, а это и материал, и утилизация.
Вязкость: почему обычный расчёт не работает
Бентонитовый раствор — не вода, и это меняет весь подбор. Вязкость увеличивает потери в трубопроводе, а значит фактический напор, который нужен насосу, оказывается выше расчётного по воде. Одновременно растёт нагрузка на привод: на вязкой среде тот же насос потребляет заметно больше мощности.
Практическое следствие — запас по мощности двигателя обязателен, иначе на загущённом растворе сработает защита. При этом сам раствор ведёт себя нелинейно: в покое он загустевает, при перемешивании разжижается. Отсюда две вещи. Первая: пуск после простоя тяжелее рабочего режима. Вторая: осевшая в приямке взвесь без взмучивания в насос не пойдёт — нужен агитатор, см. насос с агитатором.
Общие закономерности по плотным средам — в статье про плотность и вязкость пульпы, а сравнение с бурением скважин — в материале про буровые грязевые насосы.
Организация площадки
Насосное хозяйство на объекте ГНБ обслуживает несколько точек, и от их организации зависит темп работ.
- Приямок на входе. Куда возвращается раствор со шламом из скважины. Здесь работают погружные шламовые насосы — среда самая тяжёлая на объекте.
- Ёмкость чистого раствора. Отсюда раствор подаётся в скважину буровой установкой.
- Промежуточные приямки вдоль трассы прокола при протяжённых переходах.
- Зачистка после работ. Остатки раствора и шлама убираются с площадки, см. насос для очистки резервуаров.
Отдельная задача — работа в стеснённых городских условиях, где приямок минимален, а разлив раствора недопустим. Там ценится компактность насоса и возможность работать при малом уровне.
Зимние работы
ГНБ ведут круглый год, и мороз добавляет проблем именно насосной части. Раствор в остановленном насосе и в рукавах замерзает, разрывая корпус и шланги. Правило простое: при остановке дольше короткого перерыва система опорожняется, а насос промывается. Порядок консервации — в статье про хранение насоса.
Второй момент — загустевание раствора на холоде. Вязкость растёт, пусковые нагрузки увеличиваются, и запас по мощности, о котором говорилось выше, зимой оказывается не резервом, а необходимостью.
Что делать с отработанным раствором
Раствор не служит вечно: с каждым циклом в нём накапливается мелкая фракция, которую не берут гидроциклоны. Когда параметры выходят за допустимые, раствор выводят из оборота. Отработанный буровой раствор — отход, и его вывозят и утилизируют по установленному порядку, а не сливают на грунт. Для перекачки в транспортную ёмкость применяют те же шламовые насосы.
Смежные материалы: насос для бурового раствора, обезвоживание шлама, проходной диаметр насоса.
Подбор под объект ГНБ
Пришлите параметры раствора, объём приямка, требуемую подачу и условия площадки — подберём насос под откачку шлама и под циркуляцию. Ассортимент — в каталоге.
Подобрать насос → или звоните +7 (499) 397-84-51