Устройство для приготовления растворов

 

(72) Авторы изобретения

В. Ф. Горский и П. В. Г

Чер новицкий ордена Трудо во ro Kpac государственный университет ) (71) Заявитель (5 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к укреплению нефтяных и газовых скважин.

Известны устройства для приготовления тампонажных растворов и улучшения их свойств. В этих .устройствах используется гидравлический удар струй,мщкости друг о друга и их истечение с большой скоростью из сопел специальной формы (1 j, Однако эти устройства, обладают существенными недостатками, заключаю-.. щимися в том, что сопла диаметром 56 мм быстро изнашиваются, забиваются черезвычайно увеличивают перепад давления и нагрузку на цементировочный агрегат,. Указанные устройства маттоэффективны и не обеспечивают заданную производительность при цементировании скважин.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устрои20 ство для приготовления растворов, состоящее нз корпуса, внутри которого расположены диски с отверстиями.

Диски н распорные кольца делят кор-. пус на множество камер, причем диски имеют одинаковое количество отверстий расположенных по концентрическим окружностям с попеременныы смещением в ряду (2 ).

Однако его конструкция приемлема только для обработки легкодиспергируемых буровых растворов. При обработке труднодиспергируемих тампоиажных цементных растворов было выявлено, что устройство не обеспечивает достижения нужных технологических параметров за один цикл обработки. Основной причиной этого является недостаточная турбулизация раствора, которая резко понижается вследствие гидравлических потерь, вызванных вязкостью раствора, постоянством живого сечения дисков в направю.-енин движения струи и увеличенным расположением между дисками.

Целью изобретения является повышение качества раствора, укгс/СМ T pC

Э.

ИЗГ

BblX

l, ум

Вариант устройства

Влияние живого сечения на К и Т иьг

62

20

39

59

40

56

34

10

32

47

70

20

80

34

16,7

10

l6,5

100

Влияние расстояния на R н Т

ИЗГ

56

10

32

40

27

42

12

3 8727

Поставленная цель достигается тем, что суммарная1. площадь отверстий nepsoro диска по ходу движения раствора на 30"60Х больше суммарной площади отверстий последнего диска, причем суммарная площадь отверстий уменьшается по ходу движения раствора равномерно от диска..к диску и расстояние между дисками равно 1,0-2,0 диаметрам отверстий. lO

Эти усовершенствования, снижая потери скоростного напора, обеспечивают повышение турбулизации раствора, что дает возможность достичь нужных технологических параметров раствора . эа один рабочий цикл, как того требует технология цементирования скважин. Известно, что увеличение дисперРезультаты исследований показали, что, с целью обеспечения производительности устройства и качества диспергации, целесообразно принять 1,025 4 сности цемента влияет на прочность цементного камня, а увеличение дис ерсности глины влияет на вязкость раствора. Для определения оптимального живого сечения отверстия выходного диска F l и расстояния между дисками 1 обрабатывают при одинаковых условиях тампонажный раствор (отношение воды к цементу 0,5) иэ цемента дпя холодных скважин, актив-. ность цемента 22 кгс/см и палыгорскитовый глинистый раствор (100 r глинопорошка на 1 л воды) на 12-тн вариантах устройства. Иэ "тампонажного раствора формуют балочки и исследуют на изгиб R через 2 сут.

Определяют вязкость T глинистогб раствора. Результаты исследований приведены в таблице.

-2,0 диаметра отверстий в диске, а

ГВЫ =30-607.. Применять Г,„=10-20Ж нецелесообразно- из-эа низкай производительности.

8727

На фнг. 1 изображено устройство, присоединенное к приемному:сосуду, общий в д; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — сечение В-В на фиг. 1.Устройство для приготовления растворов содержит трубчатый корпус 1, систему дисков 2 и 3 с отверстиями и распорные кольца 4, которые фиксируют >0 диски в корпусе на расстоянии 1,02,0 диаметров отверстий. Диски в устройстве расположены так, что суммарная площадь отверстий в каждом из них равномерно уменьшается от диска к диску по направлению струи, причем суммарная площадь отверстий выходного диска состазляет 30-60Х площади отверстий входного диска. Отверстия расположены по концентрическим окружно gp стям с попеременным смещением в ряду. Корпус с помощью дисков и колец разделен на множество камер.

Присоединение устройства к цементировочному агрегату и приемному сосуду или осреднительной емкости.осуществляется с помощью быстроразъемных соединений 4 и 5. Приемный сосуд 6 содержит патрубок с тангенциапьным щелевым отверстием 7.

Раствор из цементировочного агреЯ гата под давлением 80-100 кг/см проходит через отверстия первого диска и разделяется по количеству отверстий на более мелкие струи, которые ударя35 ются о поверхность смежного диска, свободную от отверстий. При этом в камере возникает высокотурбулентное движение, приводящее к интенсивному истиранию, соударению твердых частиц

40 раствора и ускорению их гидратации.

При выходе из первой камеры раствор вторично разделяется на струи, по-. добным же образом активируется во второй и последующих камерах. При выходе из последней камеры раствор не испы45 тывает противодавления и поступает в приемный сосуд, где при наличии патрубка с тангенциальным щелевым отверстием дополнительно активируется путем истирания твердых частиц о стенки сосуда за счет интенсивного вращательного движения. Из приемного сосуда раствор цементировочным агрегатом подается в скважину. При подаче раствора самотеком из приемного сосуда в осреднительную емкость дополнитель25 6 ная активация происходит за счет перемешиванщ . Применение устройства не влечет за собой усложнения технологии приготовления тампонажных растворов и закачки их в скважину.

Испытания показали высокую эксплуатационную надежность предлагаемого устройства и возможность вриготовления в нем тампонажных растворов высокого качества.

Приготовление раствора в устройстве увеличивает,его подвижность, непроницаемость и прочность цементного камня в 1,8-2 раза, увеличивает седиментационную устойчивость и снижает водоотдачу раствора в 2,5-3 раза.

Рабочее время необходимое для достижения этого эффекта в предлагаемом устройстве, в 3-4 раза меньше, чем в известном. Это позволяет резко повысить производительность, улучшить качество тампонажных работ и решить весьма важную проблему получения иэ существующих цементов высококачественных облегченных тампонажных раст2 воров с удельным весом 1,2-1,5 г/см для крепления скважин с низким пластовым давлением.

Формула изобретения

Устройство для приготовления растворов, содержащее корпус с расположеннымн в нем распорными кольцами и дисками с отверстиями, котове делят корпус на множество камер, причем отверстия в дисках расположены по концентрическим окружностям с попеременным смещением в ряду, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества раствора, суммарная площадь отверстий первого диска по ходу движения раствора на 30-60Х больше суммарной площади отверстий последнего диска, причем суммарная пло-. щадь отверстий умнеьшается по ходу движения раствора равномерно от диска к диску и расстояние между дисками равно 1,0-2,0 диаметрам отверстий

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Круглицкий Н. Н. и др. Физикохимическая механика тампонажных растворов. К., "Наукова думка", 1974, с.242.

2. Авторское свидетельство СССР

В 715766, кл. Е 21 В 21/00, 1976 (прототип).

872725 фид.>

Составитель Е. Молчанова

Редактор М Погориляк Техред А. Бабииец Корректор Н. швыдкая

Заказ 8971/49 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

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