Устройство для получения тонкодисперсных буровых систем

 

Сущность изобретения: устройство содержит коаксиально установленные вплотную в корпусе полые цилиндры с винтовой нарезкой на внутренней и внешней поверхностях противоположных направлений. Нарезки в первой трети длины цилиндра имеют монотонно уменьшающиеся шаг и ширину, а две последующие трети - постоянный шаг нарезки. Во второй трети длины цилиндра выполнены встречные винтовые канавки, противоположные по направлениям , соответственно для наружной и внутренних основных нарезок, в последней трети цилиндров выполнены окна, сообщающие нарезки внешней и внутренней поверхностей цилиндра. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 F 5/06. ГОСУДАРСТВЕН ОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛБСТВУ (21) 4898546/26 (22) 03.01.91 (46) 07.06.93. Бюл. М 21 (71) Туркменский научно-исследовательский геологбразведочный институт

P2) К.К.Куликов и И.А,Новиков (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1590124., кл. В 01 F 5/10, 1990.

Авторское свидетельство СССР

ЬВ 1209305, кл. В 05 В 1/34, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ БУРОВЫХ СИСТЕМ (67) Сущность изобретения: устройство содержит коаксиально установленные вплотИзобретение относится к смешению и диспергированию буровых растворов и момвт быть использовано в горнодобы вающей и химической промышленности.

Цель изобретения — повышение степени дисперсности буровых систем.

Нэ фиг.1 изображено устройство в продольном разрезе; на фиг.2 — полная развертка иаружной боковой поверхности полого цилиндра турбулизатора. где буквой 1 обозначена сторона, соответствующая длине обрев1лощей цилиндра, а буквой Р— размер йщаарнутого в прямую линию. периметра (лмйы) окружности с диаметром, равным наружному диаметру внешнего полоГо циаемдра турбулизатора.

Устройство состоит иэ корпуса 1.с а®е®ныМ--2 и.выходным 3 каналами. Турбулизатер выполнен из коаксиально установленных в коррусе 1 вплотную к друг другу сменных полых цилиндров 4, соединенных., Ж 1819663 А1 ную в корпусе полые цилиндры с винтовой нарезкой на внутренней и внешней поверхностях противоположных направлений, Нарезки в первой трети длины цилиндра имеют монотонно уменьшающиеся шаг и ширину, а две последующие трети — постоянный шаг нарезки. Во второй трети длины цилиндра выполнены встречные винтовые канавки, противоположные по направлениям, соответственно для наружной и внутренних основных нарезок, в последней трети цилиндров выполнена окна. сообщающие нарезки внешней и внутренней поверхностей цилиндра, 3 з.п. ф-лы, 2 ил. пальцами (не показано) и закрепленных в корпусе 1 стопорными кольцами 5. На наружной боковой поверхности цилиндров нарезана прямоугол ьная или трапецеидальная одно- или многозаходная, например правая, резьба 6, представляющая собой чередование канавок 7 и витков 8 резьбы. На фиг.1 и 2, например, показан сменный цилиндр с четырехзаходной правой прямоугольной резьбой на наружной поверхности. Такая же резьба противоположного направления, например, левая, нарезана на внутренних боковых поверхностях цилиндров. Она состоит из канавок 9 и витков 10 резьбы. На фиг,1 резьба внутренней боковой поверхности цилиндров видна в разрезе, а на фиг,2 показана штриховыми линиями. В первой по ходу движения жидкости входной части цилиндров резьбы имеют постоянные или монотонно уменьшающиеся шаги, ширину и

1819663 глубину канавки. На фиг.1 и 2 показан полый сменный цилиндр с монотонно уменьшающимся шагом и шириной канавок входной части. В средней, второй по ходу движения жидкости, части полых сменных цилиндров

4 витки резьбы 8 и 10 снабжены прорезями

11, технологически выполненными, например, нарезкой дополнительных винтовых канавок противоположного к основным канавкам направления (левая и правая резьбы) или фрезеровкой пазов, наклонных или перпендикулярных к виткам резьбы. Выходная, третья по ходу движения жидкости, часть полых цилиндров имеет окна 12, круглые или ромбовидные, соединяющие винтовые канавки, нарезанные на наружной и внутренней боковых поверхностях полых цилиндров, между собой и с осевым каналом турбулизатора. Сменные полые цилиндры изнутри с обоих концов имеют конусные заточки и в сборе образуют осевой канал, представляющий собой трубу

Вентури, состоящую иэ конфузора 13. цилиндрической части 14 и диффузора 15. В осевом канале помещается коноидальный

16 насадок;

Устройство работает следующим образом, Предварительно приготовленная и смешанная буровая система (буровой раствор) подается по трубопроводу к устройству и попадает во входной канал 2,.где делится на два потока: осевой и периферийный.

Осевой поток сужается в конфузоре 13, насадке 16, увеличивается его скорость, а давление понижается до значения давления (упругости) насыщенных паров. Возникают кавитационные пузырьки, которые в диффуэоре кондеисируются и разрушают, измельчают и диспергируют частицы твердой фазы, содержащиеся в растворе, При этом степень дисаерсности частиц увеличивается, а концентрация частиц твердой фазы не . изменяется, что и позволяет при меньшем количестве химических реагентов получить необходимые структурные показатели раствора, Коноидальный насадок 16, помещенный в плоскости, секущей окна 12, эжектирует периферийный поток и увеличивает перепад давления между входом в канавки палых цилиндров и плоскостью окон 12. Это позволяет увеличить площадь сеМ и еего сечения канавок, что умен ьшает евроятнесть засорения их крупными частицамв твердой фазы. Кроме того, эжектирееение периферийного потока к асееву каналу уменьшает влияние центробюкн1меускорЖния, действующего на частицы твердой фазы во вращающихся периферийных струях,и уменьшает их центробежную. сепарацию, могущую приве.сти к засорению канавок полых цилиндров.

Во второй по ходу движения жидкости средней части полых цилиндров отклонение вращающихся периферийных струй под действием эжектирования происходит не только в радиальном, но и в осевом направлении; что заставляет проходящий поток

10 двигаться не строго по основным винтовым канавкам, а по более сложным траекториям, пересекающим как канавки основной винтовой нарезки, так и прорези 11 витков резьбы. Это усиливает ударное механическое воздействие столкновения частиц твердой фазы с углами прорезей витков резьбы.

Русло периферийного потока сужается от сечения 1-1 к сечению 2 — 2, так как площадь поперечного сечения входного канала

20 больше суммы площадей поперечных сечений входной части винтовых канавок,и далее сужается до сечений 3 — 3; ширина канавок уменьшается, уменьшая площадь поперечного сечения канавки. Площадь по25 перечного сечения канавки в сечении 3 — 3 выбирается такой, чтобы давление в этом сечении уменьшалось до значения давления (упругости) насыщенных паров, что приводит к появлению "факела" кавитационных

30 пузырьков эа сечением 3 — 3 по ходу жидкости и распространяющегося в среднюю часть полых цилиндров по винтовым канавкам и прорезям витков резьбы. Наличие прорезей увеличивает площадь живого се35 . чения струи, что повышает давление и приводит к конденсации кавитационных пузырьков. Чередование многочисленных зон сужения и расширения в средней части полых цилиндров приводит к скачкам давле40 ния и дальнейшему развитию кавитационных явлений, а также приводит к ударному механическому воздействию столкновений частиц твердой фазы с углами прорезей витков резьбы, Суммарное кавитационное и ударное механическое воздействие приводит к разрушению, измельчению.и диспергации частиц твердой фазы.

Пройдя через среднюю часть в выход50 ную часть полых цилиндров, периферийный поток частично отсасывается эжектированием; частично направляется винтовыми канавками в камеру смешения, состоящую из выходного канала 3 и диффузора 15 осевого

55 канала. Выполнение канавок на внутренних и внешних боковых поверхностях цилиндров с противоположными направлениями нарезки и наличие окон способствуют закрутке жидкости вокруг оси цилиндров и закрутке струй жидкости вокруг собствен1819663 ной оси, гидродинамическим ударам струй жидкости друг о друга, перемешиванию струй, рассеканию их гранями окон.

При выходе из канавок выходной части полых цилиндров, струи жидкости образуют, пересекающийся в пространстве камеры смешения, состоящей из выходного канала 3 и диффузрра 15, веер закрученных струй, каждая из которых под действием центробежного ускорения от закручивания струй вокруг их собственной оси стремится конусообразно раздробиться на отдельные частицы. Это способствует тщательному перемешиванию буровой системы.

Устройство для получения тонкодисперсных буровых систем позволяет путем повышения степени дисперсности химических реагентов, входящих в буровую систему при ее движении по циркуляционной системе и в скважине, ускорить достижение промывочной жидкостью необходимых параметров водоотдачи, стабильности и непрерывно повышать степень дисперсности буровой системы в процессе бурения, что позволяет в большинстве случаев обеспечить качественную проводку буровой скважины. Кроме того, использование тонкодисперсных буровых систем при строительстве скважин позволяет резко сократить расход химических реагентов для поддержания требуемых параметров бурового раствора.

Формула изобретения

1, Устройство для получения тонкодисперсных буровых систем, содержащее корпус с входным каналом, турбулизатор в виде

5 коаксиально установленных вплотную сменных полых цилиндров с канавками на наружной и внутренней боковых поверхностях, имеющих противоположное направление, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

10 повышения степени дисперсности буровых систем, турбулизатор выполнен с осевым каналом в форме трубы 8ентури и снабжен установленным в осевом канале коноидальным насадком, а канавки на боковых повер15 хностях полых цилиндров выполнены в виде винтовой нарезки, причем корпус снабжен выходным каналом.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что винтовые канавки входной по

20 ходу движения жидкости части цилиндров турбулизатора имеют монотонно уменьшающийся шаг и ширину канавки, а в средней и выходной частях цилиндров канавки имеют постоянный шаг и ширину.

25 3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что цилиндры турбулизатора в средней части имеют прорези, выполненные наклонно к нарезке.

4, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е30 с я тем, что выходная часть цилиндров турбулизатора выполнена с окнами, сообщающими канавки наружной и внутренней винтовых нарезок цилиндров ме>хду собой и с осевым каналом. с

1819663

1819663

Составитель К. Куликов

Техред M. Моргентал

Редактор Т. Федотов

Корректор И.Шмакова

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

Заказ 1995 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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