Способ очистки бурового раствора

 

i. СПОСОБ ОЧИСТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА путем воздействия эпектричесч:юс и :1{витробежных сил на аогезионный слой, образованный на вращающейся цилинарической поверхности, отличающийся тем, что, с целью повьоиения эффективности разцеления твердой фазы различного минералоп ческого состава и регулирования ее в щироких пределах,, однов ременно производят обработку неочищенного бурового рас TV вора в электрическом поле низкого напряжения и адгезионного слоя в поле высокого напряжения, причем по ходу вращения адгезионного рлоя -его сначала обрабатывают в зоне отрицательного электрода, затем - в зоне положительного электрода. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что величину низкого напряжения электрического поля подае( (А) ивают в пределах 1-3 В, а высокого , в пределах 20-70 кВ.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„95172

gm> Е 21 В 21/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 27385О5/22 03 (22) 27 03.79 (46) 15.08.83. Бюл. Ж 30 (72) У. И. Мамацжанов, В. М. Бахир, С. А. Алехин и В. И. Клименко (71 ) Среднеазиатский научно-исспвдова твльский институт природного газа (53) 622.243.1,44.2(088.8) (56) 1. Аконов М. Г. Основы обога щения углей в гицроциклонах. М., Нец

pal, 1967, с, 138-140.

2, Патент ЧССР 109992, кл. 5а 31/20, опубпик. 12.02.64; (54)(57) 1. СПОСОБ ОЧИСТКИ БУРО

ВОГО РАСТВОРА путем воздействия электрических и:центробежных сил на адгезионный слой, образованный на вра1 шакхцейся цилинцрической поверхности, . отличающийся тем,что,с целью повышения эффективности разделения твердой фазы различного минералогического состава и регулирования ее в широких пределах, одновременно производят обработку неочищенного бурового рас вора s электрическом поле низкого на пряжения и адгезионного слоя в поле вы-. сокого напряжения, причем по ходу вра- шенияацгеэионного слоя ° его сначала обрабатывают в зоне отрицательного электрода, затем в зоне положительного электрода.

2. Способ по п, 1, о т л и ч а юшийся тем, что величину низкого .напряжения электрического поля подцерЮ живают в пределах 1=3 В, а высокого в-пределах 20-70 кВ.

1 8051

Изобретение относится к способам очистки бурового «раствора от шлама и излишней глинистой фазы и может найти применение в нефтегазодобывающей про- мышленности и геологоразведке при буре- 5 нии скважин, а также в горнообогатитвльной и металлургической промышленности, Известны способы очистки бурового раствора с помощью гидроциклонов, когца буровой раствор под напором по- 10 дается в цилиндрическую часть цикло на, гце под действием центробежных сил в закручиваемом потоке происходит разцеление тверцых частиц на фракции.

Недостатком известного способа яв- 15 ляется низкая степень разцеления тверцой фазы (цо 40-60 мкм по нижнему граничному зерну) 1 g .

Известен способ и устройство для отделения иэ бурового раствора мелко- 2Î фракционных глинистых частиц на барабане в поле электрического тока, когдана барабан подан положительный потенциал. Под действием электрического тока отрицательно заряженные твердые части- 25 цы осаживаются на барабане и затем очищаются от него скребхом (2 ."1.

Недостатком известного способа яв ляется то, что происходит отделение мелкофракционных глинистых частиц, хо- 30 торые и являются составляющей хоулоицального хомппвхса s,áópoâoì растворе, а более крупные частицьr остаются в растворе.

К недостаткам этого способа следует. отнести и отсутствие воэможности ка» чественной очистки бурового pacrâopa в условиях поступления в него из разбури врвмых пород мелкоцисперсных высококоллоидальных и высокоэа ряженных, 4р глинистых частиц, Это обусловлено тем, что эти частицы не могут быть отделен от раствора в камере разрежения (ведь они направляются с вращающегося анода в приемную емкость). Другим недостатком ценного способа являвтоя то, что вместе с высокоэаряженными коллоидными частицами эа счет адгезионнЬх сил вращающийся аноц переносит большое количество песка и других слабозаряжвн- 5О ных частиц выбуренной породы, Целью изобретения являетоя повышеню эффективности разделения твердой фазы различного минералогического со° «;тава и регулирование ее в широких 55 пределах.

Поставленная цепь постигается тем, что одновременно производят обработку неочищенного раствора в электрическом поле низкого напряжения и адгеэиоиного слоя этого же раствора в поле высокого напряжения, причем по ходу вращения адгеэионного слоя его сначала обраба тывают в эонв отрицательного электро да, а затем - в зоне положительного электрода. Величину низкого напряжения электрического поля поддерживают в пределах 1-3В, а высокого - a пределах 20-70 кВ.

Сущность изобретения заключается в том, что при врашении цилиндрической поверхности барабана, помещенного в неочищенный раствор, на нвй образуется адгезионный слой раствора, который включает в себя весь фракционный состав выбурвнной породы, утяжелитвля и глинистой фазы. В результате действия . центробежных сил в слое происхоцит перераспределение местонахождения частиц, Более крупные частицы и частицы мелкие, в зависимости от массы, распределяются по его толщине. Ограниче нием для срыва твердых частиц.с поверхности адгвзионного слоя является в основном его поверхностное натяжение и скорость вращения барабана.

I.

Барабан включен так, чтобы быть проводяшей перегородкой между цвумя электродами, погруженными в свои электродные камеры, На чертеже отмечены положительно и отрицательно заряженные участки его поверхности. Ток, формирукьщий эти заряды, прохоцит не только по металлической основе барабана, но и через поток раствора, переносимый им на своей поверхности. На внешней поверх« ности раствора появляются заряцы, соответствующие заряду поверхности само

ro барабана. Для усиления влияния за-. ряда поверхности раствора на его поверхностное .натяжение, а также на условия отделения частиц твердой фазы определенного химического состава (глина, утяжелитель; по принци«пу - глина отрицательна, утяжелитель нейтрален) над зонами поверхностного эаряца бурового раствора установлены изо лированные высоковольтные электроцы с полярностью, противоположной знаку заряца поверхности бурового раствора.

Это обеспечивает отбор в начальной зоне преимущественно нейтральных и положительно эаряженных частиц породы (в основном - утяжепитвля), а в последующей зоне (по ходу вращения барабана) — глинистых высококоллоидных, высокоза ряжен3 8951 ных частиц. В первой эоне глинистые части..цы оттесняются в глубь поверхностного слоя жидкости благодаря наличию внешней (от высоковольтного электроца) и внутренней (от протекающего через слой раствора тока) разности потенциалов, Таким способом можно проиэвоцить оцновременно разцеление раствора иа три части: из первой зоны уцаляется преимущественно утяжелитель, иэ эоны второй - глина, 10 в емкость цля очищенного раствора., поцается обедненная этими ком суспензия. !

На чертеже показана схема реализации способа.

В емкость 1 с неочищенным буровым раствором .помещают барабан 2, ка поверхности которого при его вращении и опрецеленной скоростью образуется ацгезионный слой 3. Очищенный от иэ26 лишней тверцой фазы с поверхности барабана 2 скребком 4 раствор непрерывно поступает в емкость 5. Обе емкости 1 и 5.образуются апектроцами 6 и 7, иэо- д лированными от стенок емкостей. Положительный электроц 7 помещают в ем. кость 5, а отрицательный - в емкость 1, либо наоборот. Электроцы 6 и 7 соеци иены с.источником 8 питания низкого

30 напряжения. При вращении ацгезионного слоя 3 внутри его происхоцит перераспрецеленне тверцых частиц цо фракциям.

Более крупные и тяжелые частицы стремятся к поверхности слоя, опережая мелкие глинистые частицы. При подаче напряжения на электроцы 6 и 7 образуется низковольтная электрическая цепь от электроцов 6 по ацгезионному слою 3 и электроцу 7. Поц цействием йизковольтной поляризации в буровом растворе возникает экектрофоретическое разцеление частя тверцой фазы.

Поляризации поцвергается как раствор, нахоцяшийся в емкостях 1 и 5, так и в ацгезионном слое 3, на поверхности барабана 2, выполненного иэ неэлектропровоцного материала, но покрытого электропровоцящим слоем 9, Оцновременно от источников 10 и 11 высокого иа«И пряжения на изолированные электры 12 и 13, покрытые иэолируммпей массой, поцается высокое капряженце, в результате чего между поверхностью ацг эи» оккого слоя 3 и электродами 12 и 13 Й образуется иокиэированная область, ко торая снижает nose ðõíîñòíîå натяжение слоя 3.

72 4

Кроме того, по мере движения ацгезионного слоя 3 с той части поверхности его, которая попала вначале и зону отрицательного электрода 12, крупные тверцые частицы и положительные заряженные частицы тверцой фазы срывают» ся с поверхности адгезионного слоя 3 как поц цействием центробежных сил и в . результате снижения величины поверхностного натяжения (крупные и тяжелые нейтральные частицы), так и поц цействием поля высокого напряжения (положительно заряженные частицы) ° и попадают в шламосборник 14. На место выброшенных крупных частиц к поверхности слоя 3 поступают отрицательно заряженнЬ е гли.нистые частицы и по мере цальнейшего цвижекия ацгезионного слоя 3 они попадают в зону действия положительного злектроца 12 высокого напряжения. Частицы срываются с поверхности ацгеэи» окного слоя 3 и попацают в шламосборник 15. Очищенный от излишней твер- цой фазы буровой раствор снимается с поверхности барабана 2 скребком 4 и поступает в емкость 5.

Пример . Барабан 2 циаметром 350 мм, выполненный из фтороплас»та и покрытий электропроводкой бронзовой оболочкой, вращают со скоростью

1800 об/мин в буровом растворе, зашламленном цо соцержания тверцой фазы 30% при максимальном размере частиц 300400 мкм.

Напряжение ка электроцах 6. и 7 поццерживают ке вылив 3 В цля того, чтобы исключить возникновение электрохимичеЬ ккх реакций ка поверхностях барабана 2.

Напряжение ка электроцах 12 и 13 asменяют от 20 цо.70 кВ. При напряжении

-более 70 кВ наступает пробой циэлек вркка, покрывающего электроцы 12 и 13, при напряжении менее 20 кВ,, поверхность ацгезионного слоя 3 жицкости не поля рязуэтся и изменения поверхностного натяжения не происходит. Толщина ацге» эионного слоя 3 бурового раствора при вязкости 20 сПз составляет 3,8 мм. В зоне электроца 12 происхоцит отцеление положительных частиц шлама (кальцит), уносящих на своей поверхности катионы из раствора. В sane элвктроца 1З происхоцит обмеление отрицательных ионов вместе с отрицательно заряженными глинистыми частицами шлама (избытком гликистой фазы). При этих параметрах. общее содержание шлама в растворе уменьшается цо 8% при максимальном размере оставшихся в нем частиц 8 мкм.

895l72

Составитель E. Молчанова

Редактор П. Горькова Техред М.Надь .„ Корректор А. Ференц

Закаэ 7972/1 . Тираж 603 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета CGCP по делам изобретений и открытий

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

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