Устройство для приготовления многофазных буровых и тампонажных растворов

 

Изобретение относится к Оборудованию , применяемому при сооружении нефтяных и газовых скважин, а именно к смесительныхм устройствам, предназначенным для приготовления буровых и тампонажных растворов, может использовано в строительной промышленности для приготовления различных вяжущих растворов из жидких и порошкообразных материалов. Цель изобретения - повышение качества приготовления путем интенсификации процесса смешивания, для чего упругие смесительные элементы выполнены в виде взаимодействующих вибраторов 4 и 5 и активаторов 6 и 7, установленных концентрично один относительно другого на входе и выходе цилиндрического корпуса 1. Вибраторы 4 и 5 выполнены в виде консольно закрепленных конических пружин растяжения, установт ленных большими основаниями в сторону входа, и имеют различные упругие характеристики , а активаторы 6 и 7 выполнены в виде гофрированных конфузоров с продольно-разрезными стенками. Раствор проходит через вибратор 4, пружина которого вибрирует в низкочастотном пульсирующем ре жиме и попадает на горфированную поверхность активатора 6, вызывая вибрацию с ультразвуковой частотой, т.е. раствор перемешивается в пульсирующем режиме. Далее, проходя вибратор 5, раствор пульсирует с большой частотой и, проходя через активатор 7, подвергается дополнительному ультразвуковому диспергированию. 1 ил. N Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 21/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4756839/03 (22) 09.11.89 (46) 29.02.92. Бюл. М 8 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт flo креплению скважин и буровым растворам (72) В.Х.-M.Äóëàåâ, M.Ï.MðàçåBcêèé;

В.B.ßãîäåíêî и B,Ì.Ñóãàê (53) 622.243;144.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 251682, кл. В 01 F 3/12, 1972.

Авторское свидетельство СССР

hL 1125033, кл. В 01 F 5/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1355689, кл. E 21 В 21/06, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ

МНОГОФАЗНЫХ БУРОВЫХ И ТАМПО-

НАЖНЫХ РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к оборудованию, применяемому при сооружении нефтяных и газовых скважин, а именно-к смесительным устройствам, предназначенным для приготовления буровых и тампон ажных растворов, может бйть, использовано в строительной промышлен-. ности для приготовления различных вяжу„„SU „„1716082А1 щих растворов из жидких и порошкообразных материалов. Цель изобретения — повышение качества приготовления путем интенсификации процесса смешивания, для чего упругие смесительные элементы выполнены в виде взаимодействующих вибраторов 4 и 5 и активаторов 6 и 7, установленных концентрично один относительно другого на входе и выходе цилиндрического корпуса 1. Вибраторы 4 и 5 выполнены в виде консольно закрепленных конических пружин растяжения, установт ленных большими основаниями в сторону входа, и имеют различные упругие характеристики, а активаторы 6 и 7 выполнены в виде гофрированных конфузоров с продоль- ) но-разрезными стенками. Раствор проходит через вибратор 4, пружина которого вибрирует в низкочастотном пульсирующем режиме и попадает,на горфированную поверхность активатора 6, вызывая вибрацию с ультразвуковой частотой, т.е. раствор перемешивается в пульсирующем режиме.

Далее, проходя вибратор 5, раствор пульси рует с большой частотой и, проходя через активатор 7, подвергается дополнительному ультразвуковому диспергированию. 1 ил.

1716082

Изобретение относится к оборудованию, применяемому при сооружении нефтяных и газовых скважинах, а именно к смесительным устройствам, предназначенным для приготовления буровых и тампонажных растворов, и может быть использовано в строительной IlpoMblLUëåíности для приготовления различных вяжущих растворов из жидких и порошкообразных материалов.

Известны различные устройства для приготовления растворов, выполняющие аналогичные функции. В известной мешалке для интенсификации процесса перемешивания раствора применены смесительные элементы, выполненные в виде пружин, верхние концы которых укреплены на приводном штоке, а нижние свободные концы снабжены грузами в виде резьбовых цилиндров. Недостатком устройства является то, что часть потока жидкости не подвергается обработке, проходя в концентричные зазоры между пружинами, что снижает интенсивность перемешения и диспергации различных фаз раствора.

Известно устройство, содержащее корпус с консольно закрепленными на его внутренней поверхности смесительными элементами, выполненными в виде плоских пружин, установленных перпендикулярно и с угловым смещением относительно оси корпуса. Однако часть жидкости цри движении внутри корпуса минует смесительные элементы, что снижает интенсивность смешивания и диспергации фаз раствора.

Известно также устройство для приготовления буровых и тампонажных растворов, в котором имеются упругие смесительные элементы, установленные на входе цилиндрического корпуса и выполненные в виде вибраторов, перекрывающих проходное сечение корпуса большим основанием к входу устройства. На выходе устройства установлены активаторы. Роль вибраторов и активаторов выполняют струны. Недостатком данного устройства. является то, что вибрационная обработка многофазных растворов происходит только на входе устройства, что снижает интенсивность смешивания фаз раствора.

Цель изобретения — повышение качества приготовления раствора путем интенсификации процесса смешивания.

Указанная цель достигается тем, что устройство для приготовления многофазных буровых и тампонажных растворов, содержащее цилиндрический корпус с размещенными в нем на входе основными упругими смесительными элементами, выполненными в виде взаимодействующих вибраторов, 10

20

30 гофрированную поверхность продольноразрезных стенок конфузора, что вызывает

35 вибрацию его стенок с ультразвуковой часном растворе) 40

50 установленных большим основанием в сторону входа, и активаторов, снабжено дополнительными упругими смесительными элементами, выполненными в виде вибраторов и активаторов, установленных на выходе цилиндрического корпуса, при этом вибраторы и активаторы основных и дополнительных упругих элементов установлены ! концентрично одни относительно других; вибраторы выполнены в виде консольно закрепленных конических пружин растяжения, уСтановленных большими основаниями в сторону входа, и имеют различные упругие характеристики, а активаторы выполнены в виде гофрированных конфузоров с продольно-разрезными стенками.

Жидкость через устройство проходит в турбулентном режиме. Исполнение вибраторов в виде конических пружин растяжения с сомкнутыми витками обеспечивает прохождение всего объема раствора в пульсирующем режиме за счет флуктуаций турбулентного потока жидкости. Пружины .с различной жесткостью (менее четкая — на входе) обеспечивают различные частоты пульсации потока, причем на входе частота пульсации меньше; ее можно расвматривать как предварительно смешивающую различные фазы потока жидкости. Спиральная струя раствора, выходящая из межвиткового зазора пружин, ударяется в тотой. Все упомянутые колебательные явления интенсивно перемешивают. и диспергируют различные фазы растворов (например, воздух в аэрированном цементНа чертеже показано устройство для приготовления многофазных буровых и тампонажных растворов.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с размещенными в нем основными

2 и дополнительными З.упругими смесительными элементами, состоящими из вибраторов 4 и 5.и активаторов 6 и 7. Вибраторы 4 и 5 представляют собой конические пружины растяжения, установленные большим основанием в сторону входа раствора.

Активаторы 6 и 7 выполнены в виде гофрированных конфузоров с продольно-разрезными стенками, Основные 2 и дополнительные 3 упругие смесительные элементы установлены концентрично одни относительно других вдоль оси устройства.

Устройство работает следующим образом..

1716082 6 35

45

Составитель В. Ягоденко

Техред М.Моргентал Корректор Q. Кундрик

Редактор Э. Слиган

Заказ 592 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Двух- или трехфазный раствор (одной иэ фаз может быть газ или воздух) в турбу- лентном режиме поступает на вход корпуса

1 и проходит сквозь первый вибратор — коническую пружину 4 — с меньшей жесткостью. 3а счет флуктуаций турбулентного 5 потока жидкости пружина вибрирует в осевом направлении с низкой частотой, в результате чего жидкость проходит сквозь . пружину в низкочастотном пульсирующем режиме. Спиральная струя раствора, выхо-. 10 дящая из пружины, ударяется о гофрированную поверхность первого конфуэора 6, вызывая вибрацию его стенок с ультразвуковой частотой. Таким образом, раствор предварительно перемешивается в пульси- 15 рующем режиме при прохождении через первый низкочастотный вибратор и диспергируется ультразвуковой частотой при прохождейии через активатор — первый конфузор 6. 20

При прохождении через второй вибратор — коническую пружину 5 — с большей жесткостью поток раствора пульсирует с большей частотой,.чем при прохождении через первую пружину, подвергаясь таким:об- 25 разом дополнительному перемешиванию, После этого раствор проходит через второй конфузор 7, подвергаясь дополнительному ультразвуковому диспергированию.

Предлагаемое устройство позволяет получить высокостабильные газонаполненные тампонажные растворы.

Формула изобретения

Устройство для приготовления многофазных буровых и тампонажных растворов, содержащее цилиндрический корпус с размещенными в нем на входе основными упругими смесительными элементами, выполненными в виде взаимодействующих вибраторов, установленных большим основанием в сторону входа, и активаторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества приготовления путем интенсификации процесса смешивания, оно снабжено дополнительными упругими смесительными элементами, выполненными в виде вибраторов и активаторов, установленных на выходе цилиндрического корпуса, при этом вибраторы и активаторы основных и дополнительных упругих элементов установлены концентрично относительно друг друга, вибраторы выполнены в виде консольно закрепленных конических пружин растяжения, установленных большими основаниями в сторону входа, и имеют различные упругие характеристики, а активаторы выполнены в виде гофрированных конфузоров с продольно-разрезными стен ками.