Устройство для приготовления буровых и тампонажных растворов

 

Использование: при приготовлении технологических жидкостей, включающих жидкие и твердые компоненты, зернистые, пластинчатые и порошкообразные. Сущность изобретения: устройство состоит из корпуса с зубчатыми передачами, установленными на параллельных осях, тройника с подающими коллекторами, соединенными с входными патрубками, на концах которых установлены насадки, ориентированные в полюса зацепления зубчатых колес. Корпус выполнен в виде цилиндра с закрепленными на концах наружными фланцами, а внутри со шлицевыми пазами под торцевые диски, которые выполнены с аналогичными шлицевыми выступами и двумя эксцентричными отверстиями под оси. При этом оси подпружинены, а входные патрубки присоединены к цилиндру по двум образующим в плосткости, перпендикулярной плоскости осей. Гидромониторные струи, формируемые в насадках, придают вращение зубчатым колесам навстречу друг другу, причем в соседних зубчатых передачах противоположное. Комплексное воздействие истирания твердых частиц зубьями колес во впадинах других, акустическое поле и турбулизация приводят к интенсивной диспергации. Заклинивание зубчатых колес предупреждается возможностью раздвижения подпружиненных осей. Изготовление и ремонт облегчаются за счет простых форм комплектующих деталей и удобного расположения. 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для приготовления и диспергации технологических растворов из зернистого, пластинчатого и порошкообразных материалов, лежалых цементов и т.п.

Известно устройство для приготовления буровых и тампонажных растворов, включающее корпус с рабочими элементами, вращающимися на параллельных валах навстречу друг другу и сливной патрубок.

Недостатком этого устройства является его громоздкость и сложность изготовления. Большие затраты времени и подчас небезопасно для обслуживающего персонала требует проведение ремонтных работ по замене рабочих элементов. Валы вращаются в подшипниках, а последние жестко соединены с корпусом, поэтому вибрации, возникающие при вращении больших масс, передаются на корпус, что снижает надежность работы и долговечность устройства.

Известно также устройство для приготовления буровых и тампонажных растворов, включающее корпус с зубчатыми передачами, установленными на параллельных осях, тройник с подающими коллекторами, соединенными с входными патрубками, на концах которых установлены насадки, ориентированные в полюса зацепления зубчатых колес, и сливной патрубок.

Недостатком известного устройства является сложность изготовления корпуса необходимой точности методом литья, а в дальнейшем центровку и ориентирование комплектующих деталей. При установке и замене быстроизнашиваемых зубчатых колес возникнут сложности в сборке и разборке, поскольку оси вставляются через одни отверстия, а зубчатые колеса могут пролезть только через специальный люк, который закрывается дополнительной крышкой. Применение как минимум трех, а то и пяти крышек снизит надежность герметизации камеры и приведет к размыву корпуса. Кратно усложнится операция сборки при наличии не только двух зубчатых передач, а большего их количества, что бывает необходимо при пропускании через устройство большего количества жидкости. Кроме того, вибрации при вращении колес и заклинки при попадании в зацепление чрезмерно большого количества зерен, при строго фиксированном зазоре между зубьями, отрицательно скажутся на условиях работы осей и приведут к усиленному износу заклинивших зубцов колес, подаваемым в одно и то же место раствором, что снижает надежность и долговечность работы устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для приготовления буровых и тампонажных растворов, в отличие от известных, снабжено двумя фланцевыми соединениями и торцевыми дисками со шлицевыми выступами, корпус выполнен в виде цилиндра с закрепленными на концах наружными фланцами, а внутри со шлицевыми пазами под торцевые диски, последние имеют два эксцентричных отверстия, в которых вставлены оси, оси дополнительно подпружинены, устройство дополнительно снабжено входными патрубками, при этом входные патрубки присоединены к цилиндру по двум образующим в плоскости, перпендикулярной плоскости двух осей.

Технический результат выражается в облегчении изготовления, сборки и разборки для замены быстроизнашиваемых деталей, а также повышении надежности.

На фиг. 1 представлен продольный разрез устройства для приготовления буровых и тампонажных растворов; на фиг. 2 разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б фиг. 1.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, на концах которого снаружи закреплены, например, сварными швами фланцы 2. Внутри корпуса 1 размещены зубчатые передачи из колес 3, которые все размещены с возможностью вращения на осях 4 и разделены втулками 5. Оси 4 вставлены в эксцентричные отверстия 6 торцевых дисков 7. Кроме того, оси 4 в эксцентричных отверстиях 6 подпружинены пластинами 8. Диски 7 и концевые части цилиндра 1 имеют соответственно шлицевые выступы 9 и пазы 10. С двух сторон в корпус 1 вставлены фланцы 11 с уплотнительными кольцами 12. Фланцы 2 и 11 крепятся болтами 13. По двум образующим цилиндрического корпуса 1 в плоскости, перпендикулярной плоскости двух осей 4, присоединены входные патрубки 14 с насадками 15, которые ориентированы в полюса зацепления (Р) зубчатых колес 3. Посредством быстроразъемных соединений 16 входные патрубки 14 соединены с подающими коллекторами 17, а последние с тройником 18. Для вывода жидкости из камеры корпуса 1 имеется сливной патрубок 19.

Устройство работает следующим образом.

При создании циркуляции бурового или тампонажного раствора, последний подается к тройнику 18, где раздваивается в коллектора 17, а далее к входным патрубкам 14. Гидромониторная струя, выходящая из насадок 15, ударяет в место зацепления зубчатых колес 3 и придает им вращение навстречу друг другу, причем направление вращения соседних колес 3 зубчатых передач противоположное. При этом происходит процесс размалывания зернистых материалов компонентов бурового раствора или комочков частично прогидратировавшего лежалого цемента зубьями одних из колес 3 во впадинах других. Мощные турбулентные потоки и ультразвуковое поле также способствует ускоренной диспергации компонентов твердых и жидких фаз растворов. При попадании чрезмерно большого количества зернистого материала или больших размеров или высокой прочности в зацепление зубчатых колес 3 оси 4 подпружинивают (смещая пластины 8, отодвигаются друг от друга в продолговатых отверстиях 6 дисков 7), увеличивая зазор между зубьями 3, которые перекатываются через эти зерна. Тем самым предупреждается остановка вращения зубчатых колес 3 одного зацепления и их неравномерный абразивный износ по окружности. Далее раствор направляется в сливной патрубок 19.

Соблюдение перпендикулярности шлицевых пазов 10 в корпусе 1 для выступов 9 торцевых дисков 7 и образующих на теле цилиндра 1 для определения мест сверления отверстий и нарезки резьб под входные патрубки 14 при наличии четких границ цилиндра 1 не представляет сложности в процессе изготовления устройства.

При ремонте отворачивают болты 13, выдвигают фланцы 11 и вынимают один из дисков 7. После этого из цилиндра 1 вынимают одновременно все зубчатые передачи 3 с осями 4. Производят осмотр и замену изношенных колес 3, а затем также секцию в сборе из зубчатых передач и осей 4 заправляют с одной из сторон корпуса 1. Сборка производится в обратном порядке.

Технико-экономическая эффективность заключается в технологичности изготовления устройства, обеспечении многоразового использования, заменяя лишь быстроизнашиваемые зубчатые колеса, что из-за удобства производится в минимальные сроки. Фланцевые соединения и конические резьбы патрубков одновременно повышают надежность герметизации, а значит предупреждают преждевременный размыв корпуса и увеличивают долговечность устройства. При обеспечении возможности размещения в корпусе более двух зубчатых передач можно повысить производительность устройства, подключив его не к цементировочным агрегатам, а, например, к буровым насосам с большим расходом жидкости.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВЫХ И ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ, содержащее корпус с зубчатыми передачами, установленными на параллельных осях, тройник с подающими коллекторами, соединенными с входными патрубками корпуса, на концах которых установлены насадки, ориентированные в полюса зацепления зубчатых колес, и сливной патрубок, отличающееся тем, что устройство снабжено двумя фланцевыми соединениями и торцевыми дисками со шлицевыми выступами, корпус выполнен в виде цилиндра с закрепленными на концах наружными фланцами, а внутри со шлицевыми пазами под торцевые диски, последние из которых имеют два эксцентричных отверстия, в которые вставлены оси, оси дополнительно подпружинены, устройство дополнительно снабжено входными патрубками, при этом входные патрубки присоединены к цилиндру по двум образующим в плоскости, перпендикулярной плоскости двух осей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3