Способ разделения материалов

 

Союз Советски к

Сощиелистическик

Республик

ИСАЙКЕ

< 696142 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 17.03.72 (21)1761960/22-03 (51)M. Кл.

Б 21 В 21/00

В 07 В 7/00 с присоединением заявки М

Мударстаеяный квинтет

СССР в делам «эабрвюннй я открытей (23) Приоритет (53) УД 622.243. .144.2 (088.8) Опубликовано 05.11.79. Бюллетень М 41 I

Дата опубликования описания 08,11.79 (72) Авторы изобретения

С. A. алехин, A. И. Булатов, А. Е, Ольгин и Н. Т. Печенкин

Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к способам разделения регенерации буровых растворов, применяемых в нефтедобывающей и газовой промышленности.

Известно разделение материалов меха5 ническим способом, например с применением трубоциклона, основанное на разделении взвешенных в растворе твердых частиц по удельному весу. Частички шлама или утяжелителя отбрасываются центро-, бежной силой к стенкам корпуса, оседают и удаляются через нижнюю часть аппарата..(11

Недостатком данного способа является то; что вместе со шламом удаляется значительное количество слипшихся с ним глинистых частиц и утяжелителя.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и. достигаемому результату является способ разделения материалов путем дроссе« лирования f2)

Недостаток способа заключается в невысоком качестве разделения материалов.

Цель изобретения - повышение качества разделения материалов и снижение потерь утяжелителя раствора.

Gemü достигается тем, что поток раствора перед дросселированием нагревают до температуры выше точки его кипения при атмосферном давлении.

На чертеже изображена схема технологического процесса разделения материалов.

Способ осуществляется следующим образо ма

Разделяемый раствор нагнетательным устройством 1 закачивают под давлением в теплообменник 2, где нагревают до температуры, выше точки его кипения при наружном давлении, но ниже температуры кипения при давлении в теплообменнике.

На выходе из теплообменника установлен дросселирующий механизм 3. За дросселированным механизмом наружное давление раствора резко снижается, и поц действием избыточного внутреннего давления насыщенного пара струя раствора распыляется.

6О6Ый

3

da дросселируюшнм механизмом под выходяшей из него горизонтальной струей раствора установлена емкость, разделенная на ряд последовательно расположенных отсеков 4-6. Количество отсеков при-5 нимается в зависимости от состава раствора, например, для утяжеленного глинистого раствора, предварительно прошедшеro грубую очистку» принимается три от сека. 10

Скорость выходящих из, дросселируюШего механизма частиц примерно одинакова, но кинематическая энергия их зависит от удельного веса, а встречное лобовое сопротивление воздуха — от размера частиц. Поэтому траектория движения каждой частицы летяшей в распыленной струе

- I раствора, различна. В отсеке 4 оседают частицы, обладаюшие меньшим удельным весом и размером, например частицы глиноматериала.

В отсеке 5 оседают частицы шлама, имеющие большой удельный вес и большой размер. И в отсеке 6 оседают наи25 более тяжелые частицы утяжелителя.

Оседающие в отсеке 5 частицы шлама сбрасываются в отвал, а глиноматериал и утяжелитель из отсеков 4 и 6 удаляют "ся в запасные емкости или смейиваются в нужной пропорции, раз бавл яютс я водой и закачиваются в скважину, где для регулировки выгрузки компонентов раствора из отсеков установлены запорные устройства 7. Энергетические затраты на распь ление струи раствора относительно невелики.

Обшие затраты тепла на нагревание единицы объема регенерйруемого раствора определяются по формуле:

Q =(с и++Q p + .С M д1 Ф

1 1 2 2 И И (с м. Q и1 +...-1 щ 1д

1 2 2 И И

45 где С, С,...С вЂ” соответственно средняя теплоемкость воды, глины и твердых компонентов раствора;

И И ... A — соответственно масИ са воды, глины и твердых комп о не нтов раствора д 4 — разность Ь вЂ” Ф,, между температурой кипе- 55 ния воды при наружном давлении 1к и начальной температурой раствора .a i

4 д - разность Ф,»„- t. между конечной температурой нагрева раствора в теплообменнике и температурой кипения воды при наружном давлении.

Так как выходящий из скважины раствор имеет высокую температуру, особенно при глубоком бурении, затраты энергии на нагрев его до температуры в теплообменнике снижаются.

Количество тепла, расходуемого на парообразование и распыление раствора, определяется по формуле:

Q „= " и где — теплота парообразования жидкости р — масса жидкости, преобразуемой ь в пар.

Отсюда можно определить количество жидкости, переходящей в пар при нагреве на температуру Ь|2.

) И -(C П С М ".С rn 1д

При регенерации выходящего из скважины раствора масса преобразуемой в пар жидкости обычно составляет всего лишь несколько процентов от массы раствора.

Ввиду того, что сепарация частиц на фракции производится в распыленном состоянии, на" воздухе, устраняется влияние вязкости раствора, поэтому оседающие в отсеках компоненты раствора более чисты по составу. Это повышает качество регенерированного раствора и уменьшает потерю утяжелителя.

Однако регенерируемый в отсеке 6 утяжелитель представляет собой вязкую массу, неудобную для транспортирования, хранения и дозирования.

Для устранения этого недостатка регенерируемый раствор нагревают в теплообменнике до температуры, достаточной для преврашения в насышенный пар всей массы входяших в него жидких компонентов после снижения давления раствора до наружного. В этом случае в отсеках компоненты раствора оседают в сухом порошкообразном виде..

Для снижения энергетических затрат на испарение большой. массы жидкости выгоднее нагревать регенерируемый раст5 6961 вор в теплообменнике до температуры, обеспечивающей эффективное его распылени» при испарении небольшого количества жидкости, а затем уже осевший в отсеке 6 увлажненный утяжелитель повторно регенерировать по предложенному способу, но с полным испаренидм жидкости.

Температура нагрева предварительно сепарированной массы утяжелителя, необходимая для полного испарения жидкос- 10 ти, определяется из соотношения.

P tN< =- (Q ф:и + с

2 2 2 где п и п - соответственно масса жидкости и утяжелителя.

Водное испарение жидкости позволяет получить регенерированный утяжелитель

42 6 в сухом п рошкообразном виде, удобном для транспортирования, хранения и дозирования.

Формула изобрете ния

Способ разделения материалов путем дросселирования, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества разделения и снижения потерь утяжелителя раствора, поток раствора перед дросселированием нагревают до температуры выше точки его кипения при атмосферном давлении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ятров С. Н Промывочные жидкости в бурении скважин М., 1960,.с.287.

2. Авторское свидетельство СССР

% 76947, кл. В 07 В 7/00, 1949 (прототип) .

Составитель Е. Молчанова

Редактор С. Титова Техред М. Петко Корректор Г. Назарова

Заказ 6728/32 Тираж 657 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4