Устройство для регенерации буровых растворов

 

в Г wq r,ть

I

< 653381

Союз Советских

Соцмалистическиа е.жйублии

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (61) Дополиительиое к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.05.72 (2l) 1788697/22-26

Х (5т) М. Кл. с присоединением заявки ¹

Е 21 В 43/00

G 05 Х) 27/02

Гевудвратвеавй аематет

СССР в делам азебратеаее а атармтив (ЯЭ) Приоритет

Опубликовано 28.08.79Яюллетеиь №11 (53) У.ДК 66.012«

»52 (088. 8) Дата опубликовании описания28.0З.79

I (72) Авторы изобретения!

Н. Т. Печенкин, С. А. Алехин н А. Е. Ольгин

Всесоюзный научно исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (73) Заввитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГЕНЕРАИИИ

БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

J с

Изобретение относится к устройствам для регенерации буровых растворов н может быть использовано в нефгедобывак яей н газовой промышленности.

Известно устройство для регенерации буровых растворов, содержащее насос, привод возвратно-поступательного движения и емкость с каналамн для входа раствора н выпуска раствора н осадка 1). собенностью известной конструкции является то, что привод выполнен в виде внбратора эксцентрикового типа, который соединен с размещенной внутри емкости пространственной фермой. Возвратно-,поступательное движение от привода передается ферме, а от фермы - к прилегающим слоям бурового раствора.

Недостатком известного устройства является низкая надежность в работе и низкое качество регенерации, что

20 вызвано невозможностью удаления иэ раствора выбуренной породы или излишков утяжелнтеля.

Качество осаждения твердой фазы ухудшается в связи с тем, что в возв ратно-поступательное движение вовлекается только слой жидкости, непосредственно прилегающий к ферме, а в глубину емкости колебания не распространяются, Поэтому известное устройство применяется только для удаления из бурового раствора ожиженной глинистой составляющей, а аффективного удаления породы для утяжелнтеля достичь невозможно, ето ограничивает возможность его применения.

Бель изобретения - повышение надежностн в работе устройства и качества регенерации.

Это достигается тем, что устройство содержат силовой цилиндр, амортизирующий гидроцилиндр двухстороннего действия и гидропневматическне аккумуляторы, причем силовой цилиндр соединен гндропереключателем с насосом и каналом слива, а амортизирующий гндродилнндр связан с гндропневматнческимн

653381 аккумуляторами, один из которых соединен гидропереключателем " каналом ° слива, причем каждый из гидропневматических аккумуляторов соединен через запорно-регулирующие узлы с источником давления, например пневмонасосом, и атмосферой.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства, исполнение для работы в периодическом ре;киме; на фиг. 2 - то, же, исполнение для работы в непрерывном режиме; на фиг. 3 — схема сил, действующих на емкость на различных участках .траектории движения.

Устройство содержит емкость 1, герметично закрытую крышкой 2 (см. фиг. 1 и 2). Емкость 1 соединена с приводом возвратно-поступательного движения, содержащим амортизирующий гидроцилиндр

3 двустороннего действия и силовой гидроцилиндр 4.

Силовые и амортизирующие гидроцилиндры могут устанавливаться отдельно (см. фиг. 1), либо имеют скрепленные корпуса и общий шток (см. фиг. 2).

Полость под поршнем каждого из амор,тизирующих гидроцилиндров 3 соединена с пневмогидравлическим аккумулятором

5, а полость над поршнем — с трехли. нейным двухпэзиционным переключателем 6, имеющим канал слива и канал, подключенный к пневмогидравлическому аккумулятору 7. Аккумулятор 5 управляется, например, кулачком 8, закрепленным на емкости 1. Для контроля давления в аккумуляторах 5 и 7 имеют ся манометры 9 и 10.

Для регулировки давления, подаваемого к гидроцилиндрам 3, газонаполнейные полости аккумуляторов связаны через запорные устройства 11 и 12 с источником 13 давления, а через запорные устройства 14 и 15 — с атмосферой.

Силовые гидроцилиндры 4 соединены с трехлинейным двухпоэиционным переключателем 16, имеющим канал слива и канал, подключенный к гидрэнасосу 17.

Переключатель 16 управляется от кулачка 8 или имеет отдельный механизм управления.

Для компенсации возможных утечек рабочей жидкости из гидроцилиндра 3 гидроаккумулятор 5 подключен через запорное устройство 18 к гидронасосу

17. Емкость 1 имеет входной патрубэк

19, соединенный с источником 20 подачи раствора.

При использовании устройства для периодического режима работы (см. фиг. 1) между входным патрубком 19 и источником 20 подачи раствора установ5 лено запорное устройство 21, а к входному патрубку через запорное устройство 22 подключен источник 23 сжатого воздуха. На выпускном патрубке 24 смонтировано запорное устройство 25, i0 за которым установлен перекидной ло«

}ток 26 для последовательного выпуска

:осадка в емкость 27, а очищеннэгэ раствора — в емкость 28.

При использовании устройства в непрерывном режиме работы (см. фиг. 2) емкость имеет патрубок 29 для выпуска раствора и патрубэк 30 для выпус« ка осадка, снабженный запорно-регулирую1 щим устройством 31, пэд которым установлена приемная емкость 32. Направление движения емкости задается штоками гидроцилиндров 3 (см. фиг. 1) или отдельными направляющими 33 (см. фиг. 2), Устройство работает следующим эбразом.

При периодическом режиме работы (см. фиг. 1) емкость 1 заполняется раствором через входной патрубок 29, а после заполнения полностью гермети36 зируется запорными устройствами. При включении привода возвратно-пэступательного движения происходит осаждение шлама или утяжелителя в нижнюю часть емкости.

3S

Для удаления осадка открывается запорное устрэйство 25 на выпускном патрубке 24, а также запорное устройствэ 22 на линии сжатого воздуха. Под .

4О действием давления сжатого воздуха осадок выдавливается на перекидной лоток 26 и поступает в приемную емкость

27. После выпуска всего осадка запорнэе устройство 22 закрывается, а ло45 ток 26 переключается на сброс очищенного раствора в приемную емкость 28.

Пэсле опорожнения емкости цикл рабэты повторяется.

При непрерывном режиме работы

50 (см. фиг. 2) раствор непрерывно закачивается в емкость через патрубэк 19 и сливается через патрубок 29, а осадок, выпадающий при возвратно-поступательном движении емкости, поступает через патрубок 30 в приемную емкость

32. Количество выпускаемэгэ осадка устанавливается запорно-регулирующим устройством 31 в соответствии с интенсивностью осаждения.

653381

Привод обеспечивает возвратно-поступательное движение емкости пэ прямолинейной траектории на высоте Й от точки

А до точки В (см. фиг. 3), Подъем емкости на нижнем участке траектории fl от точки А, в которой скорость равйа О до точки Б, в которой скорость имеет максимальное зна«. чение, прог".ходит под действием давления аккумулятора 5, передаваемого на нижнюю площадь поршня гидроцилиндра 3.

Верхняя полость гидроцилиндра при этом соединена сэ сливом..

В точке Б траектории кулачок 8 пере- водит зэлэтник переключателя 6, соединяя аккумулятор 7 с расположенной над. поршнем полостью гидроцилиндра 3. Qaaление на верхнюю площадь поршня создает усилие, направленное вниз, в резуль20 тате чего на верхнем участке траектории скорэсть емкости постепенно снижается и в точке В равна О. Это же усилие разгоняет затем емкость вниз до максимального значения скорости в точке Б, где кулачэк 8 переводит золотник переключа теля 6 в исходное положение, отключая аккумулятор 7 от расположенной над поршнем полости гидроцилиндра 3.

При дальнейшем движении емкости на прэтяжении нижнего участка траектории скорэсть емкости затухает из-за деиствия направленногэ вверх усилия, сэздаваемого давлением на нижнюю пло35 щадь поршня гидроцилиндра 3. В точке

А это же усилие начнет разгонять емкость вверх, т.е. цикл движения повторяется.

Начальный разгон емкости на участке траектории производится с помощью силового гидроцилиндра 4, полость которого связывается переключателем 16 с гидронасосом 17 только на участке траектории )и при движении емкости ввер.х.

На участке траектории ф, а также на участке траектории и, нэ при двии Ф жении емкости вниз, переключатель 16 связывает гидроцилиндр 4 со сливом, Силовой гидроцилиндр 4 обеспечивает незатухающее колебание емкости, компенсируя потерю энергии на трение в амортизирующих гидроцилиндрах, а также на трение, возникающее при направленном движении осаждаемых частиц.

Возможно применение переключателей

6 и 16 с электромагнитным или гидравлическим управлением.

Особенностью работы устройства является тэ, что на ни чаем участке траектории и < привод обеспечивает равномерно-ускоренное движение емкости при пэдъеме или равномерно-замедленное движении при опускании, а на верхнем участке тр аект ори и и привод обеспечивает равномерно-замедленное движение при подъеме и равномерно-ускоренное движение при опускании.

Движение с постоянным ускорением становится возможным ввиду того, что действующие ня емкость силы сохраняют постэянное значение на протяжении каждого из участков траектории.

Абсолютная величина ускорения, необходимая для ведения процесса осаждения в оптимальнэм режиме, задается давлением в гидроаккумуляторах 5 и 7.

Абсолютная величина ускорения при движении емкости на нижнем участке траектории 11 определяется по формуле

> и

Q ю

П И1 где g — ускорение.при движении на

И нижнем участке траектории; — масса запэлненной емкости; дРи - результирующая всех сил, действующих на емкость на нижнем участке траектории.

Результирующая h Ри должна быть направлена вверх и ее величина определяется по формуле (при установке одного гидроцилиндра и без учета сил трения) ьР =Р -G или др =р q -и1

rl и 1 где Р— давление на нижнюю плошадь поршня гидроцилиндра;

G — вес емкости с раствором;

P - удельное гидравлическое дав1 ление на нижнюю плошадь пэршня гидроцилиндра;

5 — нижняя, рабочая площадь поршня гидроцилиндра;

И1 — суммарная масса емкости и раствора;

g ускорение силы тяжести.

Отсюда

Р,5-mg п т.е. абсолютная величина ускорения на нижнем участке траектории онределяется удельным гидравлическим давлением, действующим на нижнюю плошадь пэрш653

7 ня и постоянна при постоянстве этого д авл ения.

Абсолю1 ная величина ускорения пр1 движении емкости на верхнем участке траектории „ определяется по фор« муле

„„ьР»

Ъ м где и - ускорение при движении емкости на верхнем участке траектории;

ДР - реэультйруюшая всех сил, действующих на емкость иа нижнем участке траектории.

Результирующая АР олжна быть направлена вниз и ее величина опреде-.:, ляется по формуле (при установке одного гидроцнлиндра и без учета сил трения) .аф =p + Q-p или д,ф =P g +щю-P щ

Ъ 3 1 е еФ 2 2 r, 11 где Й» и Ф - удельное гидравлическое давлейие йч верхнюю и нижнюю .площадь гидроцилнндра, соответственйо.; 5> — верхняя рабочая плошадь поршня гидроцилиндра.

Отсюда

Р 6 -Р б„+вф . .т.е. значение абсолютной величинй ускорения на верхнем участке траектории определяется величинами удмьнйх гидравлических давлений, действующих на верхнюю и нижнюю шошадн поршня гидроцилиндра,и постоянно при постоянстве . этих давлений.

Величину давиения в ййевмогйдравам ческих аккумуляторах 5 и 7 можно регулировать, соединяя их " ààoâóû полость с ис- точнйком повышенного давления, либо стравливая из этой полости воздух. Регулировка давлении аккумуляторов йоэвопяет и ;менйть величину действуюшйх на емкость св, а, следовательно,"и "значении ускоре ния при движении емкости на -кажйом

-из участков траектории.

Кроме того, конструкция:прйвода обеспечивает возможность движенйя емкости с постоянными расчетнымй значениями ускорений на каждом йэ участков траектории„Подобный режим движения емкости обеспечйвает наиболее эффектйвнбе осаждение с наименьшими затратами энергии и в заданных днапаэонах размеров или удельных весов осаждаемых частиц, причем фракционный состав осаж381 .даемой твердой фазы может регулировать» ся изменением давления в пневмогидравлических аккумуляторах.

При использовании устройства для

5 раооты в йериодическом режиме (см. фиг. 1) осаждаемые твердые частицы уплотняются по мере накопления в нижней части емкости, а подача в емкость сжатого газа исключает воэможность

10 образования пробок при удалении осадка.

При этом обеспечиваются высокая концентрация осадка и минимальные йотери раствора, 3$

При исполнении устройства для работы в более технологическом - непрерывном режиме (см. фиг. 2) отпадает необходимость переключающих или запорных уст« ройств для периодической герметизации емкости и не требуется подача сжатого воздуха для выгрузки осадка.

Формула изобретения

1. Устройство для регенерации, буро вых растворов, содержащее насос, при-, вод возвратно-поступательного движения и емкости с- каналами для входа раствора и вйпуска раствора и осадка, о тл и ч а в щ е е с и тем, что, с целью повышения надежности в работе устройства и качества регенерации, оно содержит силовой цилиндр, амортизирующий гидроцилиндр двухсторойнего действия и гидропневматические аккумуляторы, причем сидовой цилиндр соединен гидроперекл1очателем с насосом и каналом слива, а аМортизирующий гидропилиндр связан с гкдропневма ическими аккумуляторами, один из которых соединен гидропереключателем с каналом слива.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а45 ю щ е е с я тем, что, с целью регулирования осаждения твердой фазы по размеру или удельному secy частиц, каждый нэ гидропиевматическкх аккумуляторов соединен через. эапорно-регулирукнпие

5О узлы"с источником давления, например пневмонасосом, и атмосферой»

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Новости нефтяной техники.

55 ГОСИНТИ, Нефтепромысловое дело, % 8, 1960t с. 13-16.

653381

ФиеЗ

Заказ 1238/23 Тираж 656 Подписное

HHHHIM Государственного, комитета СССР по делам изобретений и открытий .1 3035 Москва Ж-35 Ра шская наб. 4/5

Х э ° э у . е д» филиал ППП «Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Р. Клейман

Редактор A. Морозова Техред 3. Фанта Корректор B. Куприянов