Магнитный гидродинамический активатор

 

Использование: в нефтяной и газовой промышленности, в частности при цементировании обсадных колонн. Сущность изобретения: в корпусе расположена магнитная система, состоящая из магнитных и полюсных кольцевых элементов и центрального магнитопровода, в котором выполнен канал, оканчивающийся конической насадкой, обращенной к магнитному экрану, расположенному со стороны входа в рабочий зазор магнитной системы. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для магнитной обработки жидкостей и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности, например, при цементировании обсадных колонн.

Известен аппарат для магнитной обработки жидкостей, содержащий корпус с размещенными по оси магнитными и полюсными элементами и центральный магнитопровод [1] Аппарат осуществляет обработку жидкости магнитным полем.

В случае, если характеристики потока отличаются от рекомендуемых, обработка будет малоэффективной и не принесет ожидаемого результата.

Известно также устройство для магнитной обработки водно-дисперсных систем, содержащее корпус с магнитной системой в виде постоянных кольцевых магнитов, размещенных в корпусе с образованием рабочего зазора и трубчатого магнитопровода [2] В устройстве использован внешний трубчатый магнитопровод, который при осевом перемещении позволяет изменять напряженность магнитного поля в рабочем зазоре устройства. Использование устройства на линиях с большой подачей водно-дисперсной среды не эффективно, так как увеличение рабочего зазора приводит к падению напряженности магнитного поля в рабочем зазоре устройства.

Целью изобретения является повышение эффективности обработки за счет комбинированной гидродинамической и магнитной активации.

Цель достигается тем, что по оси устройства внутри магнитной системы размещен трубчатый магнитопровод, ограничивающийся конической насадкой, обращенной к магнитному экрану, расположенному со стороны входа в рабочий зазор магнитной системы. Такое выполнение устройства позволяет совершать совместную гидродинамическую и магнитную обработку потока.

От конструкции прототипа предлагаемое устройство отличается тем, что по оси устройства внутри магнитной системы размещен трубчатый магнитопровод, наличием конической насадки и магнитного экрана. Коническая насадка расположена на центральном трубчатом магнитопроводе и обращена к магнитному экрану.

Магнитный экран, расположенный со стороны входа в рабочий зазор магнитной системы, принимает на себя энергию струи обрабатываемого потока и позволяет осуществлять комбинированную обработку. Наличие магнитного экрана и насадки повышает эффективность обработки за счет гидродинамического эффекта. Расположение насадки и экрана со стороны входа в рабочий зазор магнитной системы позволяет уменьшить осевые размеры устройства.

На фиг. 1 показан магнитный гидродинамический активатор в разрезе; на фиг. 2 схема обвязки активатора.

Магнитный гидродинамический активатор состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором размещены магнитные 2 и полюсные 3 кольцевые элементы, магнитный плоский экран 4 и центральный магнитопровод 5. В центральном магнитопроводе 5 выполнен канал 6, оканчивающийся конической насадкой 7, обращенной к магнитному экрану 4. Магнитная система размещена в немагнитной втулке 8. Магнитопровод 5 и внутренняя поверхность магнитных 2 и полюсных 3 элементов образуют рабочий зазор 9 магнитной системы. Магнитный экран 4 и насадка 7 расположены со стороны входа в рабочий зазор 9. Такое размещение элементов активатора позволяет, во-первых, сформировать рабочий зазор 9, в котором происходит процесс магнитной обработки, а во-вторых, уменьшить осевые габариты активатора в целом. В осевом направлении магнитная система фиксируется крышкой 10. Центральный магнитопровод крепится в крышке 11. Для присоединения к трубопроводу, подающему цементный раствор, на входной стороне корпуса 1 выполнена резьба. Выход цементного раствора осуществляется через отверстие 12. Для возможности проведения цементирования без обработки раствора предусмотрено отверстие 13. Установка магнитного экрана 4 в крышке 10 позволяет с помощью резьбового соединения изменять расстояние между насадкой 7 и экраном 4 для достижения максимального гидродинамического эффекта. Подвод цементного раствора к активатору 14 (фиг. 2) осуществляется по трубопроводу 15. Для возможности закачки цементного раствора в скважину 16 без осуществления обработки, схема обвязки включает клапан с предохранительной мембраной 17, задвижки 18, 19 и 20 и трубопровод 21. Такая схема обвязки активатора 14 выполнена для возможности осуществления закачки цементного раствора в скважину 16 без остановки процесса цементирования в случае закупорки отверстия конической насадки активатора. Для продавки цементного раствора в скважину 16 служит трубопровод 22.

Магнитный гидродинамический активатор работает следующим образом. Задвижки 18 и 19 открывают (фиг. 2), а задвижку 20 закрывают и подают цементный раствор от цементировочного агрегата через трубопровод 15 и активатор 14 в скважину 16. В случае закупорки отверстия в конической насадке давление в системе возрастает, происходит разрыв предохранительной мембраны 17 и раствор, двигаясь по трубопроводу 21, поступает в отверстие 13 (фиг. 1) активатора и, далее, минуя магнитную систему, через отверстие 12 (фиг. 1) выходит из активатора и попадает в скважину. После закачки цементного раствора в скважину 16 (фиг. 2) задвижки 18 и 19 закрывают, задвижку 20 открывают и по трубопроводу 22 осуществляют закачку в скважину 16 продавочный раствор.

Двигаясь в канале 6 центрального магнитопровода 5 (фиг. 1), цементный раствор, выходя из конической насадки 7, с большей скоростью ударяется о магнитный экран 4. При этом происходит гидродинамическая активация цементного раствора. Ударяясь о магнитный экран 4, струя цементного раствора растекается в радиальном направлении, изменяет направление движения и попадает в рабочий зазор 9 магнитной системы. Магнитная обработка раствора начинается при контакте струи с магнитным экраном 4 и продолжается в рабочем зазоре 9. Двигаясь в рабочем зазоре 9, цементный раствор через отверстие 12 выводится из активатора и подается в скважину.

Технико-экономическая эффективность от использования активатора достигается за счет повышения эффективности обработки цементного раствора и увеличения прочностных показателей цементного камня. Повышение качества цементирования увеличивает межремонтный период работы скважины, повышает ее производительность и долговечность.

Формула изобретения

МАГНИТНЫЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ АКТИВАТОР, содержащий корпус с размещенными по оси магнитными и полюсными элементами, трубчатый магнитопровод, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обработки за счет комбинированной гидродинамической и магнитной активации, он снабжен магнитным экраном, при этом трубчатый магнитопровод размещен внутри магнитной системы по оси устройства с образованием рабочего зазора и снабжен конической насадкой, размещенной на его конце, обращенном к магнитному экрану, который расположен со стороны входа в рабочий зазор магнитной системы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2