Аппарат для приготовления бурового раствора

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и>944627 (61) Дополнительное к авт..свид-ву (22) Заявлено 26. 03. 79 (21) 2 735652/23-26

Р М К з сприсоединениемзаявки №вЂ”

В 01 F 7/28

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621. 929. . 9 (088.8) Опубликовано 23.07.82. бюллетень ¹ 27

Дата опубликования описания 23. 07. 82

Ю. П. Тихонов, В. М. Бахир, P. È. Áoðí, В. A.

Д.Ш.Газиев и A.Ã.Ñòåï÷åíêî (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Среднеазиатский научно-нсследовательск природного газа (54) АППАРАТ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОГО

РАСТВОРА

Изобретение относится к телике диспергирования и гомогенизации буровых растворов и других суспензий и может быть .применено в нефтегазодобывающей, строительной, химической .и других отраслях промышленности.

Известны роторно-пульсационные аппараты, выполненные в виде корпуса, внутри которого установлены собранные на одном валу роторы и статоры, имеющие перемещающие отверстия

Такие аппараты позволяют получать пульсирующий поток эа счет переменных давлений и скорости, оказывающих диспергирующее воздействие на твердую фазу, находящуюся в растворе, при вращении ротора относительно статора flj.

Известны также роторно-пульсационные аппараты, снабженные коаксиально расположенными решетками, размещенными на роторе и статоре, установленными на корпусе центробежного насоса. Такие аппараты проще в изготовлении и эксплуатации и оказывают более мощное воздействие на обрабатываемую среду. При вращении ротора происходит периодичеСкое.совмещение щелей:решеток ротора и стагора, что вызывает пульсацию давления в потоке жидкости, а в зазорах между решетками наблюдается интенсивная турбулизация жидкости.

5 Вращающийся рОтОр cBoRMH выступами оказывает ударное воздействие.на частицы твердой фазы, которые также взаимодействуют с выступами статора. При вращении ротора возникают значительные срезывающие усилия в жидкости. Эти факторы, а также имеющие место акустические колебания, оказывают диспергирующее и гомогенизирующее воздействие на обрабатываемую среду (21.

Недостатком этогб устройства является то, что воздействие на обрабатываемую среду оказывается недостаточным. Поэтому при приготовлении бурового. раствора необходимо осуществлять многократную циркуляцию его че-рез аппарат.

Цель изобретения — улучшение диспергирования эа счет создания ультразвуковых колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в аппарате, содержащем ротор и . статор, выполненные в виде коаксиально установленных в корпусе цилиндров с прорезями, прорези статора представляют собой продольные цилиндри944627 ческие отверстия, а прорези ротора дугообразные каналы.

Кроме того, толщина выступов роторной решетки больше толщины выступов статорной решетки. Такое исполнение ротора и статора позволяет получить локальные зоны кавитации в раздробленных потоках жидкости и максимальную турбулиэацию в них, которая ведет к усилению гидродинамического перетира твердой фазы в жидкости, а также увеличить ударное воздействие на обрабатываемую среду.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 — разрез А-A на фиг.1.

Аппарат включает в себя несколько последовательных ступеней обработки !, Н, 1н, чу, размещенных в корпусе 1.

Каждая иэ ступеней состоит из коаксиально расположенных решеток статора 2-5 и соответственно им решеток

6-9 ротора с выступами 10 и 11 и ,прорезями 12 и 13 по образующей. Ширина прорезей решеток статора Ъс и решеток ротора bp с ростом диаметра 25 обработки изменяется по закону изменения энергии, затрачиваемой на диспергирование от степени диспергирования, Прорези 12 статоров выполнены в виде продольных цилиндрических N отверстий, а прорези 13 роторов — в виде дугообразных каналов. Толщина выступов роторной решетки S больше толщины выступов статорной решетки.

Для создания начального напора об- З5 рабатываемой жидкости служит крыль- . чатка 14, установленная на оси аппарата. Корпус аппарата имеет осе- . вой входной патрубок 15 и патрубок

1б для выхода диспергированного раст- щ вора.

Аппарат работает следующим образом.

При работе аппарата крыльчатка 14 создает разрежение в обрабатываемой 45 среде, в результате чего поток раствора поступает в корпус 1 через патрубок 15. Проходя через лрореэи статора и ротора, общий поток раствора разбивается на целый ряд мелких струй, многократно изменяющих направление движения. Для эффективного.использования энергии, за трачиваемой на приготовление раствора, и повышения интенсивности диспергирдвания в оптимальном режиме необходимо, чтобы в прорезях 13 роторной решетки находилась большая масса обрабатываемой пульпы, по сравнению с массой пульпы, находящейся в прорезях 12 статорной решетки. В g) этом случае разогнанная в роторных прорезях 13 масса пульпы развивает большую энергию удара о поверхности выступов стагорн tx решеток, уменьшение размеров прорезей 12 статорной 5 решетки приводит к увеличению скорости потока жидкости в прорезях 12 (согласно теории неразрывности потока жидкости), что ведет к повышению турбулизации потока. Выполнение прорезей 12 статоров цилиндрическими заставляет вращаться поток жидкости. Все это ведет к интенсивности диспергирующего воздействия на твердую фазу бурового раствора °

Изменяя ширину прорезей, их количество, мы изменяем соответственно энергию, затрачиваемую на диспергирование, Эта энергия превращается в энергию ультразвуковых колебаний, гидродинамических ударов, дросселирования, трения и т.п. Интенсивному возникновению кавитационных явлений в элементарных потоках способствует выполнение прорезей 12 статора в виде продольных цилиндрических отверстий. Благодаря расширению потока и затем соударению его частей на выходе из прорези происходит скольжение отдельных струй с различной скоростью и образование полостей с пониженным давлением. Выполнение прорезей ротора в виде ду;гообразных каналов способствует, с одной стороны, возникновению ультразвуковых колебаний за счет разности скоростей в прорези на дугах разного радиуса, а с другой стороны — созданию насосного эффекта, так как поверхности прорези работают как лопатки насосного колеса. Кроме того, диспергированию способст" вуют такие факторы, как дросселирование, изменение направления движения струй, соударение и трение частиц.

Величина удара массы жидкости,о поверхность выступов в прорезном пространстве и скорость потока жидкости в аппарате зависит от объема жидкости, находящейся в прорезном пространстве ротора, так как именно ротор разгоняет всю массу потока жидкости. Таким образом, чем больше объем прорезей ротора по отношению к объему прорезей статора, тем эффективней работа аппарата. Поэтому в изобретении толщина выступов роторной решетки

$Р выполнена больше толщины выступов статорной решетки S> для того, чтобы в прорезях 13 роторной решетки находилась большая масса обрабатываемой пульпы, по сравнению с массой пульпы, находящейся в прорезях 12 статорной решетки ° В этом случае, разогнанная в роторных прорезях 13 масса пульпы, развивает большую энергию удара о поверхности выступов статорных решеток. Уменьшение размеров прорезей 12 статорной решетки приводит к увеличению скорости потока жидкости в прорезях 12 (согласно теории неразрывности потока жидкос944627

Формула изобретения

11 ти, что ведет к увеличению турбулиэации потока) . Выполнение прорезей

12 статоров цилиндрическими заставляет вращаться поток жидкости. Все это ведет к интенсификации диспергирующего воздействия на твердую 5 фазу бурового раствора. Но длина прорези ограничена прочностью выступа роторной решетки, так как чем уже выступ, чем больше возможность его среза, особенно при об- !О работке растворов высокой плотности.

Таким образом, чем толще роторная решетка, по отношению к статорной (в пределах конструктивной прочности элементов),, тем эффективнее рабо- f5 та аппарата по обработке бурового раствора и тем больше его производительность.

В предлагаемой конструкции аппарата, наряду с описанными процесса- gp ми, возникающими при движении решетки ротора относительно статора, т.е. повышение скорости потока и увеличение его турбулиэации, наблюдается и повышение роли ударного воздействия массы раствора о плоскости внутренних поверхностей выступов статорной решетки эа счет лобового удара потока жидкости в момент совмещения прорезей статорно-роторных решеток. В других конструкциях подобных аппаратов таких явлений вообще не наблюдается, так как при совмещении прорезей, например в известном аппарате происходит обычный переток жидкости.

Диссипация энергии в предлагаемом аппарате выше, чем в известных конструкциях в два раза.

Все перечисленные факторы обеспечивают более интенсивное воздействие ! на твердую фазу буровых растворов; что позволяет осуществлять его обработку за один цикл работы.

Применение предлагаемого аппарата повысит качество приготавливаемого раствора и снизит энергетические затраты на 12-17%.

Аппарат для приготовления бурового раствора, содержащий ротор и статор, выполненные в виде коаксиально установленных в корпусе цилиндров с прорезями, отличающийся тем, что, с целью улучшения диспергирования эа счет создания ультразвуковых колебаний, прорези статора представляют собой продольные цилиндрические отверстия, а прорези ротора— дугообразные каналы. .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 488б04, кл. В 01 F 7/28, 03.11 ° 72 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 127999, кл. В 01 F 3/30, 09.04.59.

944627 авиа 2

Составитель М.Ларионова

Редактор Л.Филиппова Техред К,Мыцьо Корректор В.Бутяга

Заказ 5191/6 Тираж 622 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР пс делам изобретений и открытий

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

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