Способ приготовления бурового раствора и устройство для его осуществления

 

1. Способ приготовления буро вого раствора путем элел трообработки с использованием электродов в виде криволинейной движущейся поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и интенсификации процесса путем образования на поверхности электрода адгезионного слоя, используют частично погруженный в обрабатываемую жидкость катод, в качестве анода используют электропроводную жидкость с частично погру хенной в нее криволинейной замкнутой поверхностью из диэлектрического материала, причем обрабатываемая и электропроводная жидкости разделены диафрагмой и процесс ведут при скорости сл вращения поверхностей 20-3000 об/мин. f 4; о ю Фиг.1

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2817401/23-26 (22) 10.10.79 (46) 07.10.83. Бюл. Р 37 (72) С.A.Aëåõèí, Р.И.Борн и Ю.П.Тихонов (71) Среднеазиатский научно-исследовательский институт природного газа (53) 622:663 ° 63.06 (088.8) (56 ) 1. Биллитер Ш. Промышленный электролиз водных растворов. N.

"Химия", 1959, с. 15-19.

2. Авторское свидетельство СССР

i9 488791, кл. В 03 С 5/00, 1975 (П1„>9тотип) ° (54 ) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОГО

РАСТВОРА И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, „„SU„„1046200 А

3(51) C 02 F 1/46 // E 21 В 21/06,(57 ) 1. Способ приготовления буро вого раствора путем электрообработки с использованием электродов в виде криволинейной движущейся поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и интенсификации процесса путем образования на поверхности электрода адгезионного слоя, используют частично погруженный в обрабатываемую жидкость катод, в качестве анода используют электропроводную жидкость с частично погруженнои в нее криволинейной замкнутой поверхностью из диэлектрического материала, причем обрабатываемая и злектропроводная жидкости разделены Е

Ф диафрагмой и процесс ведут при скорости вращения поверхностей 20-3000 об/мнн. (/) 1046200 кости. l0

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее электроды, разделенные диафрагмой, о тл и ч а ю щ .е е с я тем, что катод и анод выполнены в виде барабанов или бесконечных лент, уста1

Изобретение относится к горной промышленности, а именно нефтегазодобывающей, и может быть использовано для приготовления буровых раст воров, а также пульп, суспензий.

Известны способы электрообработки водных растворов в диафрагменном электролизере, когда, в зависимости от необходимости получения в водном растворе щеЛочных или кислотных свойств, его обрабатывают соответственно в зонах положительного или отрицательного электродов (1g.

Недостатками известных способов являются увеличение энергетических затрат и снижение производитель-. ности процесса.

Наиболее близким к изобретению является способ электрообработки растворов в аппарате, содержащем бесконечную ленту, натянутую на ведущий и ведомый ролики, поверхность которой покрыта электропроводным материалом и подключена к источнику постоянного тока. Бесконечная лента полностью погружена в обрабатываемую жидкость и, выполняя роль катода или анода, оказывает электрическое воздействие на раствор (2 .

Недостатком известного решения является невысокая производнтельность, так как положительный электрод, выполненный из металла, быстро выходит из строя в процессе электролиза и для замены его приходится останавливать процесс.

Цель изобретения — повышение производительности и интенсификации . процесса путем образования на поверхности электрода адгезионного слоя.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении электрообработки с использованием электродов в виде криволинейной движущейся поверхности используют частично погруженный в обрабатываемую жидкость катод, в качестве анода используют электропроводную жидкость с частично погруженной в нее криволинейной замкнутой поверхностью из диэлектрического материала, причем обрабаты-, ваемая и электропроводная жидкости новленных вертикально на роликовых опорах.

3. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что ролики .опоры установлены с возможностью пе ремещения в горизонтальной плоскости.

2 разделены диафрагмой и .процесс ведут при скорости вращения поверхностей

20-3000 об/мин.

Устройство для осуществления способа включает катод и анод, выпол5 ненные в виде барабанов или бесконечных лент, установленных вертикаль; но на роликовых опорах, а ролики опоры установлены с возможностью перемещения в горизонтальной плосЭлектрообработке жидкости в зоне отрицательного электрода подвергают адгезионный слой этой жидкости .I который образуется на криволинейной поверхности, если часть этой поверхности погрузить в жидкость и вращать. Чем тоньше адгезионный слой, тем более интенсивно проходят в нем электрохимические разложения солей и металлов, присутствующих в

20 жидкости даже при малых плотностях тока ° Толщину адгезионного слоя можно регулировать диаметром криволинейной поверхности и скоростью ее вращения. Чем больше скорость вращения, тем больше толщина адгезионного слоя.

В качестве положительно заряженного электрода - анода используют адгезионный слой электропроводящей

30 жидкости, например воды с порошкообразным графитом или другими ферромагнитными телами, находящимися в жидкости во взвешенном состоянии.

При соприкосновении двух адгезионных слоев: анода и обрабатываемой >жидкости, находящейся на криволинейной поверхности — катоде, между электропроводящей жидкостью и катодом через адгезионный слой

40 жидкости затворения возникает, электрическая цепь, которая приводит к возникновению электрохимических окислительно-восстановительных ре,:акций. Регулированием скорости вра щения адгезионных слоев и площади

45 контакта этих слоев можно изменять интенсивность злектрохимического воздействия на обрабатываемый слой жидкости. Чем меньше скорость движения адгезионных слоев и больше

50 площадь контакта между ними, тем более интенсивно проходят ионнооб104б200 менные процессы в обрабатываемой жидкости.

Применение в качестве анода элек ропроводящей жидкости резко снижает материальные затраты, повышает надежность анода и позволяет регенерировать его, освобождая от продуктов кислых реакций и вновь направляя на обработку.

На фиг. 1 показана схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — схема устройства для его осуществления.

При вращении металлического барабана 1, частично помещенного в жидкость 2 эатворения, в емкости

3 на его поверхности образуется адгезионный слой 4, толщина которого зависит от скорости вращения барабана 1 и его диаметра.

Адгезионный слой 4 соприкасают через диафрагму 5 с другим адгезионным слоем б, образованным на поверхности неэлектропроводного барабана 7, частично помещенного в элект= ропроводящую жидкость 8, находящуюся в емкости 9.

Электропроводящая жидкость, приготовленная из смеси жидкости (воды ) с ферромагнитными телами (графитовый порошок), пОдключена к положительному полюсу источника 10 постоянного тока и выполняет роль анода.

Отрицательный полюс источника 10 постоянного тока подключен к барабану 1, который выполняет роль катода. .В адгезионном слое б — аноде образуются продукты окислительных, а в слое 4 — восстановительных реакций. Обработанный адгезионйый слой 4 жидкости затворения полностью или частично снимается с поверхности барабана 1 скребком 11 и направляется в емкость 12 для дальнейшего использования.

Устройство состоит из бесконечной ленты 13, покрытой электропроводящим слоем 14 и натянутой на ролики 15

19, из которых 15 является приводным а остальные — ведомые. Бесконечная лента 13 частично погружена в жидкость 20, предназначенную для электрообработки, и своим электропроводным слоем 14 соединена с отрицательным полюсом источника 21 постоянного тока. Устройство содержит дополнительную бесконечную неэлектропроводную ленту 22, натянутую на ролики

23 (приводной ), 24 — 27 (ведомые) и частично погруженную в электропроводящую жидкость 28, например смесь воды с графитовым порошком, находящуюся в емкости 29. Жидкость

20 затворения находится в смежной емкости 30. Емкости 29 и 30 выполнены из неэлектропроводного материала, а часть смежных стенок 31, находящаяся выше уровней жидкостей

20 и 28, перфорирована и выполняет роль диафрагмы 32. Последняя предотвращает. переток .продуктов окислительно-восстановительных реакций из адгезионного слоя 33, образованного на поверхности ленты 13 при

5 ее вращении, в адгеэионный слой

34, образованный на поверхности бесконечной ленты 22 при ее вращении. Адгезионный слой 33 из жидкости 20 эатворения срезается скребком 35 с поверхности бесконечной ленты 13 (катода ) и направляется в приемную емкость 36. Электропроводящая жидкость 28 соединена с положительным полюсом источнйка

21 постоянного тока, а ее адгезионный слой 34 выполняет роль анода.

Устройство работает следующим образом.

При вращении бесконечных лент 13 и 22 на их поверхностях образуются

20 адгез ионные слои 33 и 34. Чем быстрее вращаются ленты, тем толще адге. зиониые слои, так как в этом случае жидкости не успевают стекать.

Кроме того, чем быстрее вращение ленты 13, тем больше производительность устройства.

Между адгеэионным слоем 34, ;выполняющим роль жидкого анода, и лентой 13, покрытой электропроводным слоем 14, выполняющим роль ка0

roäà, протекает электрический ток.

B результате в адгезионном слое 33 обрабатываемой жидкбсти 20 затворения возникают электрохимические реакции.

Устройство позволяет изменять площадь контакта адгезионных слоев

33 и 34 за счет возможности перемещения ведомых роликов 16-19 и 24-27 в горизонтальной плоскости в поло4р жении а, о и 8,1 . Перемещение роликов в горизонтальной плоскости позволяет раздвинуть часть лент 13 и 22 друг от друга в сторону от вертикального положения, что приводит к

45 уменьшению площади контакта адгеэионных слоев 33 и 34. Это позволяет регулировать интенсивность воздействия на адгезионный слой 33 жидкости 20 затворения(в зависимости от необходимости получения заданного значения рН ) в обрабатываемой жидко сти .

Интенсивность электрохимического воздействия можно регулировать также скоростью вращения лент 13 и 22. Чем

55 больше скорость движения адгезионных слоев 33 и 34, тем меньше эффективность воздействия и наоборот.

Использование в качестве анода электропроводящей жидкости 28

60 резко увеличивает надежность и долговечность устройства и снижает его затраты, так как заменять анод . можно не прерывая процесс обработки. Кроме того, жидкий анод доста65, точно легко восстанавливать, осво1046200

t бождая его от продуктов кислых реакций.

Пример. В качестве криволинейных поверхностей используют металлический и полиуретановый бараба.ны диаметрами по 30 см, которые . помещают: металлический - в техническую воду, имеющую первоначальную величину рН 6,9 а полиуретановый— в смесь воды с графитовым порошком, . находящимся в воде во взвешенном

10 состоянии.

Число оборотов барабанов регулируют от 20 до 3000 об/мин. Иеталли- ческий барабан через коллектор подключают к отрицательному полюсу 35 источника тока, а положительный полюс (в виде стержня ) опускают в электропроводящую жидкость. При вращении барабанов на них образуется адгезионный слой, толщина которого меняется от 1,5 до 20 мм в зависимости от скорости вращейия барабанов.

Наиболее оптимальный предел скоростей 60 — 800-1000 об/мнн. При более высоких скоростях адгезионные слои срываются под.действием высоких центробежных сил, а при более низких слой жидкости стекает в емкость.

Напряжение между электродами 40 В.

В качестве полупроницаемой перегородки используют тонкую шелковую ткань, предварительно намоченную в жидкости эатворения и натянутую на раму, продолжающую стену емкости для жидкости затворения.

При числе оборотов барабанов

200 об/мин и толщинах адгеэионных слоев 10 мм рН обработанной жидкости затворения составляет 11,2.

При более высоких числах оборотов барабанов производительность по ,жидкости повышается до 30 л/с при

1000 об/мин, рН падает до 9,4. Весь объем обработанной в адгезионном слое жидкости затворения имеет высокую восстановительную характеристику.

Изобретение просто в реализации и имеет высокую технико-экономическую эффективность, которая складывается:из снижения затрат на остановку процесса и на замену анода до 12-15%; снижения онергетических затрат на 5-8% за счет повышения площади обработки беэ увеличения мощности повышения производительности на 50-60%; повышения надежности и долговечности. Экономическая эффективность составляет 160

170 тыс.руб. в год при использовании обработанной воды для охлаждения дизелей.

1046200 г/

Составитель Т. Барабаш

Редактор М. Келемеш Техред - .Äàëåêîðåé Корректор A. Пзятко

Заказ 7б43/20 Тираж 941 Под пи сн ое

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4