Устройство для приготовления бурового раствора

 

Союз Советскик

Социапистичесиие

Республик

ОП ИСАКИИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<«>926233 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)3à »å«11,07.77 (21) 2506953/22-03 с присоединением заявки J4 (23) Приоритет

Опубликовано 07. 05. 82.Бюллетень М 17

Дата опубликования описания 07. 05. 82 (5l)M. Кя.

E 21 В 2!/Об

Государственный квинтет

СССР пв аелзи нзебретеннй и еткрытнй (53) УДК622.243. .144.2(088.8 ).

E. Г. Гаврилов, Х. A. Алимджанов, В. М. Рахир, Ю. Н. Соколов, A. А. Александров, 6. Г. Вадорожний и В. А. Александров

Среднеазиатский научно-исследовательски институт природного газа (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОГО

РАСТВОРА

Изобретение относится к способам приготовления буровых и тампонажных растворов и может быть использовано в нефтяной, газовой, горной, строительной отраслях промышленности, а

% также в геологии при разведке полезных ископаемых.

Известно устройство для приготовления бурового раствора путем перемешивания глинопорошка с водой. Это наиболее широко распространенная в практике бурения двухвальная глино" мешалка 1.1) .

Недостатком этого устройства яв15 ляется отсутствие возможности изменения параметров приготявливаемого, раствора в желаемом направлении, поскольку единственной функцией глиномешалки является механическое пе- . ремешивание жидких (вода, раствори химических реагентов) и твердых (глина, утяжелитель ) компонентов бурового раствора между собой.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для приготовления бурового раствора, вклю" включающее емкость для перемешивания компонентов раствора с загрузоч» ным отверстием, источник постоянного тока и разноименные электроды 21

Недостатком данного устройства является невысокое) качество приготовленного раствора.

Целью изобретения является повышение качества приготовляемого раствора путем обеспечения возможности расширения диапазона регулирования параметров раствора.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено размещенным у загрузочного отверстия дополнитель" ным коронирующим отрицательным электродом и полупроницаемой диэлектрической перегородкой, которая делит ем с. кость для приготовления растворов на вакуумную камеру и камеру, запол-. ненную раствором, причем положитель25

3 9262 ный электрод установлен в вакуумной камере, а основной отрицательный— в камере, заполненной раствором, и. выполнен в виде вращающихся лопас-тей.

На чертеже изображено устройство.

Устройство состоит из емкости 1 для перемешивания раствора, источника 2 постоянного тока, вакуумированной камеры 3, сообщающейся с емко- . 0 стью 1 при помощи полупроницаемой диэлектрической перегородки 4. В вакуумированной камере установлен положительный электрод 5. Основной отрицательный электрод 6 выполнен >5 в виде перемешивающих лопастей.

Вал 7 лопастей 6 электрически изолирован от вала электродвигателя 8 посредством изоляционной муфты 9.

У загрузочного отверстия бункера 10 установлен дополнительный высоковольтный коронирующий отрицательный электрод l1, соединенный с отрицательным полюсом источника 12 высокого напряжения.

Положительный полюс источника 12 высокого напряжения соединен с коллектором 13..

Разрежение в вакуумной камере 3 поддерживается при помощи вакуумного насоса 14. Емкость 1 для приготовления раствора заполнена буровой жидкостью 15.

Устройство работает следующим образом.

После включения источника тока 2 и заполнения емкости 1 водой начинается процесс ее электролитического разложения. Однако этот процесс протекает без загрязнения воды продук40 тами электрохимических реакций, протекающих на положительном электроде, так как молекулы воды и ионы примесей под действием значительной разности давлений проникают сквозь

45 полупроницаемую перегородку 4 в зону газового разрлда положительного электрода и в виде разреженного пара удаляются в атмосферу. Процессы, протекающие в вакуумированной камере

3 аналогичны тем, которые имеют мес50 то в газоразрлдных (газосветных ) лампах. Они отличаются лишь тем, что .в данном случае необходимо постолнно поддерживать оптимальную степень разрежения в вакуумной камере, поскольку ионы, обслуживающие наличие электрического контакта между ,электродом 5 и жидкостью, (буровым

31 4 раствором ) 15 постоянно перемещаются из жидкости в вакуумную камеру.

В зоне вращающегося электрода-мешалки 6 происходит интенсивное разложение воды с образованием гидроксильных групп и выделением водорода. При этом происходит процесс ощелачивания воды - перевод солей, содержащихся в ней и обусловливающих ее минерализацию, в. соединения типа

Ме(ОН)п, где символ Ме обозначает положительный ион металла. Таким образом, в воде образуются гидраты окисей различных металлов Mg(OH )», Са(ОН)», KOH, NaOH. После полного перевода соединений типа солей в соединения типа оснований вода s емкости 1 насыщается свободными гидроксильными группами. Это обычно происходит при достижении рН значения

14. После того, как рН среды дости гает значения 14, подают напряжение на электрод 11 от источника 12 высокого напряжения. Вокруг. электрода 11 образуется коронный разряд, воздействию которого подвергаютсл глинистые частицы, падающие из бУнкера

1О в емкость 1. В момент открытия бункера 10 и включения источника

12 высокого напряжения начинается собственно процесс приготовления бурового раствора. Глинистые частицы, попадающие в область коронного разряда, оказываются в зоне действия черезвычайно высокого градиента отрицательного (по отношению к окружающей среде ) потенциала.

Это способствует восстановлению нейтрального состояния части много валентных ионов Fe, Ni, Со, Си, А1, находящихся на оверхности глинистых частиц и сравнительно слабо с ней связанных. Следует отметить, что ионы щелочных и щелочноземельных металлов, также находящиеся на поверхности глинистых частиц, не претерпевают при этом никаких изменений, ибо не восстанавливаются в обычных условиях. 1TphlB их от поверхности глинистых частиц происходит лишь тогда, когда глинистые частицы. попадая в воду, насыщенную "свободными гидроксильными группами, начнут взаимодействовать с ними. Это взаимодействие заключается в образовании гидроокисей, одно- и двухвалентных металлов Na, К, Са, Мп, а также в образовании гидратов окисей и гидратов закисей ионов F е, Ni, Со, А1, 5,9262 не восстанавливающихся до нейтрального состояния в зоне коронного раз" ряда отрицательного электрода.

В результате этих процессов поверхность глинистых частиц гидро- 5 филизируется и приобретает весьма высокий электрокинетический потенциал. Это способствует увеличению ионногидратных оболочек, окружающих глинистые частицы, что, в свою очередь,!обусловливает резкое уменьшение водоотдачи и вязкости раство.ров, приготовленных на этой установке °

Установка позволяет получать высококачественный буровой раствор без применения химических реагентов, что объясняет ее значительный экономический эффект — от 30 до

50 тыс. руб. на одну скважину со 20

;средней глубиной 3000 и.

Формула изобретения

Устройство для приготовления 2$ бурового раствора, включающее емкость для перемешивания компонентов раствора с загрузочным отверстием, 31 6. источник постоянного тока и разноименные электроды, о т л и ч а ю щ ее с.я тем, что, с целью .;повышения качества приготовляемого бурового раствора путем обеспечения возможности расширения диапазона регулирования параметров раствора, оно снабжено размещенным у загрузочного отверстия емкости дополнительным коронируЮщим отрицательным электродом и полу" проницаемой диэлектрической перегородкой, которая делит емкость на вакуумную камеру и камеру, заполненную раствором, причем положительный электрод установлен в ваку» умной камере, а -основной отрицательный электрод - в камере, заполненной раствором, и выполнен в виде врвщающихся лопастей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Колесникова Т. И. и др. Буровые раствори и крепление скважин. И., "Недра", 1975, с. 122.

2. Реферативный сборник "Бурение газовых .и газоконденсатных скважин", вып. 5, M., 1976, с. 20-23 (прототип .

926231

Редактор О. Поповка

Заказ 2919/20 Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

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

lар ug вакуумной Ганюры

Составитель E. Молчалова

Техред М .Тепер Корректор Г. Огар