Установка для приготовления и нагнетания отверждающейся газожидкостной смеси
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5D 4 Е 21 В 33/13
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ю
Фиа1 (21) 4038105/22-03 (22) 06.01.86 (46) 23.06.88. Бюл. № 23 (71) Иркутское отделение Всесоюзного научно-исследовательакого института методики и техники разведки (72) М. А. Хромых (53) 622.243,144.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1090847, кл. Е 21 В 33/13, 1982, Разработка технических требований на технические средства и технологию тампонирования скважин газожидкостными смесями. Отчет Иркутского отделения ВИТР № ГР 81091009, инв. № 02840034782. М., ВНТИЦентр, 1984, с. 43 — 46, 68. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И НАГНЕТАНИЯ ОТВ ЕРЖДАЮЩЕ Я ГАЗОЖИД КОСТНОЙ СМЕСИ (57) Изобретение относится к горной пром-ти и позволяет повысить качество получаемой тампонирующей смеси, производительность и надежность работы установки.
Она содержит поршневой или плунжерный насос 1 с дополнительными камерами 2, установленными между рабочими цилиндраÄÄSUÄÄ 1404637 А1 ми насоса 1 и его нагнетательными клапанами (НК) и имеющими впускные клапаны (ВК) для ввода газа в период выполнения насосом 1 такта всасывания, нагнетательный коллектор 7 и подпорный дозировочный насос 4. Внутренняя поверхность камер 2 и наружная боковая поверхность седел ВК выполнены винтовыми с зазором между ними, увеличивающимся от НК вниз.
Причем ВК выполнен в виде полого шара с нулевой или положительной плавучестью в коллекторе 7 до места 9 ввода кислотного отвердителя, а в вертикальной его части установлен рассекатель 8 из гидрофильного материала с нижним подводом и верхним отводом смеси. Место ввода 9 имеет вид конусного раструба с ниппелем-распылителем в виде корпуса и упругого элемента. щ
Начало раструба расположено в одной плоскости с торцовой поверхностью ниппеля-распылителя. Камера над НК имеет минимум два отводных тангенциальных патрубка. (Между насосом 4 и коллектором 6 установлен нагнетательный компенсатор 10 в ви- Я де корпуса и уплотнительного элемента.
При вводе в камеру 2 воздуха в поршневую полость цилиндра поступает порция
1404637
U— смолы. В процессе нагнетания жидкость в камере 2 сжимается, а НК открывается. Смесь оттесняется в коллектор 7. Поршень приобретает вращательное движение для эффекИзобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано в технике тампонирования скважин, а именно в технических средствах для приготовления и нагнетания в скважину отверждающейся газожидкостной смеси (пенопласта) .
Целью изобретения является повышение качества получаемой тампонирующей смеси и производительности установки.
Указанная цель достигается тем, что в установке, содержащей поршневой или плунжерный насос с дополнительными камерами, установленными между рабочими цилиндрами насоса и его нагнетательными клапанами и снабженными впускными клапанами для сообщения этих камер с источником газов в период выполнения насосом такта всасывания, нагнетательный коллектор, соединяющий камеры над нагнетательными клапанами, подпорный дозировочный насос, соединенный с всасывающим коллектором, дозировочный насос для подачи кислотного отвердителя в нагнетательный коллектор, внутренняя поверхность дополнительных камер и наружная боковая поверхность седел впускных клапанов для ввода газа выполнены винтовыми с возможностьью регулирования зазора между ними путем их относительного осевого перемещения при помощи механизма регулирования.
На фиг. 1 представлена пневмогидравлическая схема установки; на фиг. 2 — гидроблок основного поршневого или плунжерного насоса со смонтированными на нем аэратора ми, разрез, сечение А — А; на фиг. 3 — место ввода кислотного отвердителя; на фиг. 4 — сечение Б — Б на фиг. 3; на фиг. 5 — сечение à — Г на фиг. 4; на ф и г. 6 — др ос сел ь.
Установка для приготовления и нагнетания отверждающейся газожидкостной смеси (пенопласта) состоит из поршневого или плунжерного насоса 1, снабженного дополнительными камерами (аэраторами) 2, компрессора 3, подпорного дозировочного насоса 4, соединенного с всасывающим коллектором насоса 1, дозировочного насоса 5 для подачи кислотного отвердителя, всасывающего коллектора 6, нагнетательного коллектора 7, соединяющего камеры над нагнетательными клапанами, рассекателя 8, места 9 ввода кислотного отвердителя, нагнетательных компенсаторов (гидроаккумулятивного распыления. В месте ввода 9 вспененная смола смешивается с раствором кислоты. Далее смесь поступает в скважину.
4- з.п. ф-лы, 6 ил. торов) 10 и 11, регулируемого дросселя 12, трехходового крана 13, вентиля 14 и емкостей
l5 — 17 для растворов и реагентов.
Дополнительная камера 2, установленная между рабочим цилиндром насоса 1 и его нагнетательным клапаном 18, снабжена впускным клапаном 19 для ввода газа от источника 3 газа в период выполнения насосом такта всасывания.
Внутренняя поверхность дополнительных камер 2 и наружная боковая поверхность седел впускных клапанов 19 для ввода газа выполнены в виде винтовой поверхности 20 с возможностью регулирования зазора между ними, причем зазор выполнен увеличивающимся в направлении от нагнетательного клапана вниз согласно следующему соотношению:
20 где U — величина увеличения зазора, м; и — число двойных ходов поршня или плунжера насоса, с;
S — ход поршня или плунжера, м;
25 р — угол от 0 до 90 .
Место 9 ввода кислотного отвердителя состоит из конусного раструба 21 и нипгеля-распылителя 22 ( — слой пены) для закручивания и распыления кислотного отвердителя в виде конической струи, а начало конусного раструба расположено в одной плоскости с торцовой поверхностью ниппеляраспылителя. Угол раскрытия конусного раструба 21 равен корневому углу факела распыливания кислотного отвердителя, а диаметр основания конуса равен 2 — 3 диаметрам нагнетательного коллектора 7 до и после раструба.
Ниппель-распылитель 22 состоит из корпуса 23 и обтягивающего его боковую поверхность упругого элемента 24. В корпусе
40 выполнен осевой канал 25, переходящий в винтовую канавку 26 на боковой поверхности корпуса.
Камера 27 в дополнительной камере 2 над нагнетательным клапаном 18 имеет мини4 мум два подводных тангенциальных патрубка 28, подведенных к камере тангенциально по ходу закручивания винтовой поверхности 20 дополнительной камеры 2 и расположенных на одинаковом расстоянии
1404637
45
55 друг от друга по периметру радиального сечения дополнительной камеры 2.
Впускной клапан 19 для ввода газа выполнен в виде полого шара с нулевой или положительной плавучестью. Рассекатель 8 установлен в нагнетательном коллекторе 7 до места 9 ввода кислотного отвердителя в вертикальной части нагнетательного коллектора 7, имеет нижний подвод и верхний отвод смеси и выполнен в виде просттранственного, многогранного, эластичного сетчатого каркаса длиной 180 — 220 мм, любая сторона ячейки которого выполнена в форме правильного пятиугольника с размером 1,5 — 2,5 мм по диаметру условно вписанного в него круга.
Нагнетательный компенсатор 10 установлен между подпорным дозировочным насосом 4 и всасывающим коллектором поршневого или плунжерного насоса 1, за нагнетательным компенсатором 10 установлен регулируемый дроссель 12, выполненный в виде корпуса 29 и уплотнительного элемента 30, соединенного с ним при помощи накидной гайки 31. Уплотнительный элемент 30 выполнен с П-образными пазами.
Внутри корпуса 29 размещен упругий элемент 32 с внутренней поверхностью в форме двух усеченных конусов, соединенных вершинами, причем корпус выполнен с отверстием площадью не менее 6 — 7 см в мес2 те сопряжения с боковой поверхностью упругого элемента.
Установка работает следующим образом.
После подготовки установки к работе и образования жидкостного поршня из раствора смолы и ПАВ (путем заполнения раствором дополнительных камер 2 с помощью подпорного дозировочного насоса 4) производят запуск установки в режим нагнетания.
Рассмотрим повторяющийся цикл на примере одного цилиндра с установленной дополнительной камерой.
При выполнении одним из цилиндров насоса 1 такта всасывания жидкостный поршень в дополнительной камере 2 опускается и через впускной клапан 19 в нее вводится воздух от компрессора 3. Одновременно с этим в поршневую полость цилиндра через впускной клапан насоса 1 при помощи подпорного дозировочного насоса 4 поступает порция раствора смолы и ПАВ. К концу такта всасывания в дополнительной камере 2 находится объем поступившего газа, поджимаемый снизу жидкостным поршнем, при этом объем жидкостного поршня больше первоначального на величину поступившей порции раствора.
При выполнении насосом 1 такта нагнетания жидкость из поршневой полости вытесняется в дополнительную камеру 2, и смесь в ней сжимается до давления нагнетания, после чего открывается нагнетательный клапан 18 и газожидкостная смесь
25 через отводящие тангенциальные патрубки
28 вытесняется в нагнетательный коллектор 7. При этом движущийся по винтовым поверхностям 20 жидкостный поршень приобретает вращательное движение с высокой скоростью и преобразуется в форму, способствующую быстрому и эффективному распыливанию, что улучшает и ускоряет совместное диспергирование пенообразующего раствора (раствор смолы и ПАВ) с газом и приводит, соответственно, к повышению качества получаемой пены и в дальнейшем тампонирующего пенопласта.
Далее газожидкостная смесь продвигается снизу вверх через рассекатель 8, что ускоряет образование однородной и более высокократной пены.
В месте 9 ввода кислотного отвердителя происходит смешивание вспененной смолы с раствором кислоты, подаваемой при помощи дозировочного насоса 5 из емкости 17.
Причем ввод кислотного отвердителя осуществляют через ниппель-распылитель 22.
Раствор кислотного отвердителя проходит через осевой канал 25 и попадает в винтовую канавку 26, предотвращая закупоривание кислотной магистрали. Под действием давления раствора кислоты упругий элемент 24 отжимается от винтовых канавок 26 корпуса 23, раствор кислоты, продвигаясь, приобретает вращательное движение, скорость и форму, способствующую быстрому и эффективному распылению.
В случае остановки кислотоподающего насоса 5 упругий элемент 24 перекрывает винтовую канавку 26.
Подачу раствора смолы и ПАВ во всасывающий коллектор 6 осуществляют через нагнетательный компенсатор (гидроаккумулятор) 10 и регулируемый дроссель 12 из упругого материала.
После ввода кислотного отвердителя отверждающаяся газожидкостная смесь (ОГЖС) поступает в скважину.
После окончания нагнетания ОГЖС отключают компрессор 3 и насосы 4 и 5, переключают трехходовой кран 13 на пропуск жидкости из емкости 16 для окончательного продавливания тампонируюгцей смеси.
В указанной схеме (фиг. 1) буровая насоси ая установка находится на бу ровой, поэтому в комплект передвижной малогабаритной установки входит все перечисленное оборудование за исключением насоса 1 и емкостей 15 — 17, в качестве которых используются товарные емкости, в которых поставляются реагенты, или емкости, имеющиеся на буровой.
Для получения пенопласта под низким давлением установка может быть легко соединена без насоса 1 и дополнительных камер 2.
Установку можно также использовать для бурения скважин с пеной, при ведении горных, теплоизоляционных и горноспасательных работ.
1404637
Формула изобретения
l. Установка для приготовления и нагнетания отверждающейся газожидкостной смеси, содержащая поршневой или плунжерный насос с дополнительными камерами, установленными между рабочими цилиндрами насоса и его нагнетательными клапанами и имеющими впускные клапаны для ввода газа в период выполнения насосом такта всасывания, нагнетательный коллектор, соединяющий камеры над нагнетательными клапанами, подпорный дозировочный насос, соединенный с всасывающим коллектором, дозировочный насос для подачи кислотного отвердителя в нагнетательный 5 коллектор, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества получаемой тампонирующей смеси и производительности установки, внутренняя поверхность дополнительных камер и наружная боковая поверхность седел впускных клапанов для 20 ввода газа выполнены винтовыми с возможностью регулирования зазора между ними, причем зазор выполнен увеличивающимся в направлении от нагнетательного клапана вниз, определяемым из зависимости
V— где U — величина увеличения зазора, м; и — число двойных ходов поршня или
30 плунжера насоса, с;
S — ход поршня или плунжера, м;
<р — угол от 0 до 90, впускной клапан для ввода газа выполнен в виде полого шара с нулевой или положительной плавучестью. в нагнетательном коллекторе до места ввода кислотного отвердителя, в вертикальной его части установлен рассекатель, имеющий нижний подвод и верхний отвод смеси, место ввода кислотного отвердителя выполнено в виде конусного раструба с размещенным в нем 40 ниппелем-распылителем для закручивания и распыления кислотного отвердителя в виде конической струи, а начало конусного раструба расположено в одной плоскости с торцовой поверхностью ниппеля-распылителя, причем камера над нагнетательным клапаном выполнена с минимум двумя отводными тангенциальными патрубками по ходу закручивания винтовой поверхности дополнительной камеры, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга по периметру радиального сечения камеры.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что рассекатель выполнен из гидрофильного материала в виде пространственного, многогранного, эластичного сетчатого каркаса длиной 180 — 220 мм, любая сторона ячейки которого выполнена в форме правильного пятиугольника с размером 1,5 — 2,5 мм по диаметру условно вписанного в него круга.
3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что ниппель-распылитель выполнен в виде корпуса и обтягивающего его боковую поверхность упругого элемента, при этом в корпусе выполнен осевой канал, переходящий в винтовую канавку на боковой поверхности корпуса.
4. Установка по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы, она снабжена нагнетательным компенсатором, установленным между подпорным дозировочным насосом и всасывающим коллектором поршневого или плунжерного насоса, и регулируемым дросселем, установленным после компенсатора и выполненным в виде корпуса и соединенного с ним накидной гайкой уплотнительного элемента с П-образными пазами, и размещенного внутри корпуса упругого элемента с внутренней поверхностью в форме двух усеченных конусов, соединенных вершинами, причем корпус выполнен с отверстием площадью не менее 6 — 7 см в месте сопряже2 ния с боковой поверхностью упругого элемента.
5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что угол раскрытия конусного раструба равен корневому узлу факела распыливания кислотного отвердителя, а диаметр основания конуса равен 2 — 3 диаметрам нагнетательного коллектора до и после раструба.
1404637
1404637
Б-5
l-/
Фиг,б
Составитель Е. Молчанова
Редактор О. Юрковецкая Техред И. Верес Корректор И. Муска
Заказ 3067/32 Тираж 531 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
I!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
