Устройство для регулирования процесса обработки бурового раствора

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА , содержащее корпус, в котором расположены основной и вспомогательный электроды, один из которых подвижный , а между электродами размещена , полупроницаемая перегородка , датчик минерализации, о т л ич а ю щ е е с ятем, что, с целью повыше1шя эффективности обработки за счет поддержания оптимального режима процесса электрообработки, оно снабжено приводом осевого перемещения подвижного электрода, причем поверхности электродов выполнены коническими, а датчик минерализации связан с приводом осевого перемещения .

2 А

СОЮЗ. COBE i ÑÍÈÕ

«ИЛЬ

РЕСПУБЛИК

09) (И) 4(51) Е 21 В 21/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ЬВТСВСИОВУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕККЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И CYfHPblTI44 (21) 32 11157/22-03 (22) 11. 12.80 (46) 15.02,85.Áþë. № 6 (72) Э.Б.Кузнецов, С.А.Алехин и Н.А.Мариампольский (71) Среднеазиатский научно-исследовательский институт природного газа (53) 622. 243. 144. 2 (088.8) (56) 1. Патент Великобритании №- 1137676, кл. В 01 13/02, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2923055/03, кл. Е 21 В 2 1/06, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ БУРОВОГО PACTВОРА, содержащее корпус, в котором расположены основной и вспомогательный электроды, один из которых подвижный, а между электродами размещена полупроницаемая перегородка, датчик минерализации, о т л иI ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности обработки за счет поддержания оптимального режима процесса электрообработки, оно снабжено приводом осевого перемещения подвижного электрода, причем поверхности электродов выполнены коническими, а датчик минерализации связан с приводом осевого перемещения.

1139823

Из обретение относится к технике электрической обработки жидких систем, в частности к устройствам для регулирования процесса электрической обработки буровых растворов и предназначено для использования в оборудовании для регулирования свойств буровых растворов в процессе бурения глубоких скважин в нефтегазодобывающей промышленности и геологоразведочных работах, а также в процессе приготовления бурового раствора, растворов химических реагентов и т.д., оно также может быть использовано в химической, строительной, горной и других отраслях промышленности и сельском хозяйстве, т.е. там, где необхадимо осуществлять регулирование свойств электролитов воздействием . электрического тока.

Известны способ и устройство для электрической обработки жидкости.

Согласно этому способу в водном электролитическом растворе осуществляется понижение концентрации ионов путем воздействия электрическим током на электролит с применением ионно-обменных мембран. Устройство, реализующее этот процесс, 30 содержит корпус с концентрично размещенными в нем электродами, между которыми установлены ионнообменные мембраны(1 ).

Недостатком известного устройства З5 является то, что оно, преследуя цели электрохимического изменения концентрации ионов веществ. в водном растворе, не позволяет осуществить активацию атомов, молекул и ионов 40 веществ находящихся в жидкости и самой жидкости.

Известно устройство для регулирования процесса обработки бурового раствора, содержащее корпус, в кото- 45 ром расположены основной и вспомогательный электроды, один из которых подвижный, а между электродами размещена полупроницаемая перегородка, датчик контроля минерализации(2). 50

Данное устройство может обрабатывать жидкость только со стабильными параметрами минерализации, поскольку его конструктивные параметры и отношение площадей основного 55 и вспомогательного электродов, рас- стояние между электродами назначаются из условия обеспечения максимальной плотнос ти тока на основном электроде. Поэтому, если в процессе обработки бурового раствора минерализация его поменяется, что может иметь место при прохождении скважины в породах, отличающихся химическим составом, или при вводе в раствор твердой фаз . или химреагентов, эффективность режима работы устройства будет нарушена. Если в процессе обработки минерализация обрабатываемого раствора увеличивается, в цепи между электродами устройства произойдет падение сопро-, тивления, что может привести к возникновению местного пробоя межэлектродного расстояния с последующим выходом из стрОя участка электрода.

При снижении минерализации обрабатываемой среды произойдет снижение плотности тока, что вызовет снижение эффективности процесса обработки.

Цель изобретения — повышение эффективности обработки за счет поддержания оптимального режима процесса электрообработки.

Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования процесса обработки бурового раствора, содержащее корпус, в котором расположены основной и вспомогательный электроды, один из которых под" вижный, а между электродами размещена полупроницаемая перегородка, датчик минерализации, снабжено приводом осевого перемещения подвижного электрода, причем поверхности. электродов выполнены коническими,а датчик иинерализации связан с приводом осевого перемещения.

На фиг. 1 представлена схема электродного блока предлагаемого устройства, разрез; на фиг.2 — схема обвязки электродных блоков соединительными трубопроводами;"на фиг.3-5 — схемы включения электродных блоков в работу.

Устройство содержит (фиг.1) электродный блок, включающий корпус 1, в котором концентрично размещены основной 2 и вспомогательный 3 электроды, рабочие поверхности 4 и 5 которых выполнены коническими.

Корпус 1 изолирован от электрода 3 изолятором 6 и закрыт с торцов верхней 7 и нижней 8 крышками.

Нижняя крьппка 8 снабжена входным пат113982 3

10 рубком 9 и имеет каналы 10 и 11.

Верхняя крышка 7 имеет выходной патрубок 12 и снабжена патрубками

13 и 14 и каналами 15. Между электродами 2 и 3 установлена диафраг- 5 ма 16, размещенная вблизи электрода 3. Электроды 2 и 3 подключены к источнику 17 постоянного тока через переключатель 18 полярности. Крышки 7 и 8 являются направляющими электрода 2, который установлен в них с возможностью осевого перемещения. Электрод 2 снабжен штоком 19, взаимодействующим с приводом 20 при помощи реечной передачи 21. 15

Шток 19 также связан с датчиком 22

1 выполненным в виде набора конечных выключателей. Входной патрубок 9 сообщен с емкостью 23 исходного раствора через насос 24. В емкости 20

23 установлен датчик 25 минерализации исходного раствора, выполненный в виде пары электродов, включенных в цепь измерителя сопротивления, выход которого соединен через регулятор 26 с приводом 20. Выходной патрубок 12 сообщен с емкостью 27 обработанного раствора, а патрубки 13 и 14 сообщены с дегазатором дезактиI ватором 28. ЭО

Кроме основного блока 29 электродов (фиг.2) устройство снабжено дополнительными блоками 30-34 электродов, которые обвязаны трубопроводами 35 через управляемые клапаны Э5

36-50.

Устройство работает следующим образом.

Исходный буровой раствор из емкости 23 подается насосом 24 в бло- 40 ки 29-34 электродов и через входной патрубок 9 и каналы 10 поступает в пространство межд1у основным электродом 2 и диафрагмой 16, где происходит его обработка электрическим то- 45 ком. При этом электрод 2 подключен к полюсу источника 17 тока требуемой для обработки полярности, а электрод 3 подключен к полюсу источника тока 17 противоположной полярности. 50

Малая часть бурового раствора проходит через каналы 11 в пространство между диафрагмой 16 и электродом 3 и обеспечивает замыкание электрической цепи между электродами 2 и 3. . 55

Основная часть бурового раствора, проходя в зазоре между электродом 2 и диафрагмой 16, насыщается продуктами реакций требуемой полярности и приобретает необходимый потенциал, в тоже время в пространстве между диафрагмой 16 и электродом 3 скапливаются продукты противоположной полярности. Датчик минерализации исходного бурового раствора 25, установленный в емкости, осуществляет контроль за минерализацией поступаемого на обработку раСтвора и через регулятор 26 при помощи привода 20 осуществляет изменение положения электрода 2, обеспечивая поддержание процесса обработки в оптимальном режиме. При низком значении минерализации обрабатываемого раствора расстояние между электродами

2 и 3 будет минимальным, следовательно, и толщина слоя, протекаемого между электродом 2 и диафрагмой 16, будет минимальной, это обеспечивают опусканием электрода 2 в нижнее положение. Это вызывает опускание вниз штока 19, который воздействует на датчик 22, обеспечивая параллельное включение блоков 29-34 (фиг.3), что позволяет одновременно обрабатывать раствор всеми блоками, поскольку при минимальном зазоре между электродами 2 и 3 весь слой раствора успевает пройти обработку в зоне электрода 2. Параллельное включение блоков 29-34 осуществляется за счет открытия клапанов

36, 48, 50, 47, 45, 38, 39, 37, 41, и 43 и закрытия клапанов 50, 46, 40, 42 и 44:

Увеличение минерализации обрабатываемого раствора фиксируется датчиком 25 минерализации, который через регулятор 26 включает привод 20 на подъем электрода 2, при этом расстояние между электродами

2 и 3 увеличивается. В это время датчик 22 от воздействия на него штока 19 осуществляет. переключение блоков 29-34 на параллельно последовательную работу, при этом блоки 29, 30 и 33 работая параллельно, подключаются последовательно к блокам 34, 31 и 32 (фиг.4). Это достигается открытием клапанов 49, 50, 47, 44, 38, 40 и 41 и закрытием клапанов 36, 46, 45, 39, 37, 43, 42 и 48. Такое переключение блоков

29-34 позволяет обеспечить качественную обработку раствора с постоянной производительностью. установки при

ll39823 увеличенном зазоре между электродами 2 и 3, поскольку весь слой раствора не успевает обработаться в межэлектродном пространстве одного блока, его обработка ведется последовательно в двух блоках электродов.

При максимальной минерализации обрабатываемого раствора осуществляет ся прдъем электрода 2 в крайне верхнее положение перемещением его што- 10 ка 19 приводом 20 па команде датчика 25 минерализации, при этом расстояние между электродами 2 и 3 увеличивается до максимального. Одновременно sa счет. подъема штока 19 15 происходит переключение клапанов

36-50 датчиком 22. При этом блоки

29 и 30 включаются параллельно, блоки 31 и 32 включаются последова-.. тельно блоку 29, а блоки 33 и 34 20 включаются последовательно с блоком 30 (фиг.5). Такое включение блоков 29-34 обеспечивается за счет открытия клапанов 49, 46, 45, 38, 40 и 42 и закрытия остальных кла- 25 панов. Включение последовательно трех электродных блоков позволяет обеспечить качественную обработку максимального слоя бурового раствора, проходящего в пространстве между Зо электродом 2 и диафрагмой 16 при сохранении общей производительности всей установки. При изменении минерализации исходного бурового раствора в сторону ее снижения происходит автоматическое уменьшение межэлектродного зазора с переключением электродных блоков 29-34 в обратном порядке.

Обработанный в межэлектродном пространстве буровой раствор выходит через выходной патрубок 12 через каналы 15 и направляется в емкость 27 обработанного раствора, одновременно через патрубок 13 удаляются образующиеся в результате электрохимических реакций газы, которые поступают в дегазатор-дезактиватор 28 на нейтрализацию. Через патрубок 14 происходит удаление из межэлектродного пространства продуктов реакций противоположной полярности, которые также нейтрализуются в дегазаторе-дезактиваторе 28.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства складывается из экономии электроэнергии на обработку раствора на 25-303, повывышения долговечности электродов на

20-25Х снижения затрат на ремонт и обслуживание установки на 30-457, повышения производительности установки на 28-40Х.

I139823

Фис. Р

ИНИИПИ Заказ 244/23 gg

Тираж 540 Подписное

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