Устройство для приготовления многофазных буровых и тампонажных растворов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 71608 5)5 Е 21 В 21 06 КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЬПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС 1(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по креплению скважин и буровым растворам(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫХ БУРОВЫХ И ТАМПО- НАЖНЫХ РАСТВОРОВ(57) Изобретение относится к оборудованию, применяемому при сооружении нефтяных и газовых скважин, а именно"к - смесительным устройствам, предназначенным для приготовления буровых и тампон ажных растворов, может бйть, использовано в строительной промышлен-, ности для приготовления различных вяжущих растворов из жидких и порошкообразных материалов. Цель изобретения - повышение качества приготовления путем интенсификации процесса смешивания, для чего упругие смесительные элементы выполнены в виде взаимодействующих вибраторов 4 и 5 и активаторов 6 и 7, установленных концентрично один относительно другого на входе и выходе цилиндрического корпуса 1. Вибраторы 4 и 5 выполнены в виде консольно закрепленных конических пружин растяжения, установт ленных большими основаниями в сторону входа, и имеют различные упругие характеристики, а активаторы 6 и 7 выполнены в виде гофрированных конфузоров с продольно-разрезными стенками. Раствор проходит через вибратор 4, пружина которого вибрирует в низкочастотном пульсирующем ре- С жиме и попадает,на горфированную поверхность активатора 6, вызывая вибрацию с ультразвуковой частотой, т.е. раствор перемешивается в пульсирующем режиме.Далее, проходя вибратор 5, раствор пульсирует с большой частотой и, проходя через активатор 7, подвергается дополнительному ультразвуковому диспергированию. 1 ил.Изобретение относится к оборудованию, применяемому при сооружении нефтяных и газовых скважинах, а именно ксмесительным устройствам, предназначенным для приготовления буровых и тампон ажных растворов, и может быть использовано в строительной промышленности для приготовления различных вяжущих растворов из жидких и порошкообразных материалов.Известны различные устройства для приготовления растворов, выполняющие аналогичные функции. В известной мешалке для интенсификации процесса перемешивания раствора применены смесительные элементы, выполненные в виде пружин, верхние концы которых укреплены на приводном штоке, а нижние свободные концы снабжены грузами в виде резьбовых цилиндров. Недостатком устройства является то, что часть потока жидкости не подвергается обработке, проходя в концентричные зазоры между пружинами, что снижает интенсивность перемешения и диспергации различных фаз раствора.Известно устройство, содержащее корпус с консольно закрепленными на его внутренней поверхности смесительными элементами, выполненными в виде плоских пружин, установленных перпендикулярно и с угловым смещением относительно оси корпуса. Однако часть жидкости цри движении внутри корпуса минует смесительные элементы, что снижает интенсивность смешивания и диспергации фаз раствора.Известно также устройство для приготовления буровых и тампонажных растворов, в котором имеются упругие смесительные элементы, установленные на входе цилиндрического корпуса и выполненные в виде вибраторов, перекрывающих проходное сечение корпуса большим основанием к входу устройства. На выходе устройства установлены активаторы. Роль вибраторов и активаторов выполняют струны. Недостатком данного устройства. является то, что вибрационная обработка многофазных растворов происходит только на входе устройства, что снижает интенсивность смешивания фаз раствора.Цель изобретения - повышение качества приготовления раствора путем интенсификации процесса смешивания.Указанная цель достигается тем, что устройство для приготовления многофазных буровых и тампонажных растворов, содержащее цилиндрический корпус с размещенными в нем на входе основными упругими смесительными элементами, выполненными в виде взаимодействующих вибраторов, 10 15 20 25 30 гофрированную поверхность продольноразрезных стенок конфузора, что вызывает 35 вибрацию его стенок с ультразвуковой часном растворе) 40 55 45 50 установленных большим основанием в сторону входа, и активаторов, снабжено дополнительными упругими смесительными элементами, выполненными в виде вибраторов и активаторов, установленных на выходе цилиндрического корпуса, при этом вибраторы и активаторы основных и дополнительных упругих элементов установлены концентрично одни относительно других; вибраторы выполнены в виде консольно закрепленных конических пружин растяжения, уСтановленных большими основаниями в сторону входа, и имеют различные упругие характеристики, а активаторы выполнены в виде гофрированных конфузоров с продольно-разрезными стенками.Жидкость через устройство проходит в турбулентном режиме. Исполнение вибраторов в виде конических пружин растяжения с сомкнутыми витками обеспечивает прохождение всего объема раствора в пульсирующем режиме за счет флуктуаций турбулентного потока жидкости. Пружины с различной жесткостью (менее четкая - на входе) обеспечивают различные частоты пульсации потока, причем на входе частота пульсации меньше; ее можно расвматривать как предварительно смешивающую различные фазы потока жидкости. Спиральная струя раствора, выходящая из межвиткового зазора пружин, ударяется в тотой. Все упомянутые колебательные явления интенсивно перемешивают. и диспергируют различные фазы растворов(например, воздух в аэрированном цементНа чертеже показано устройство для приготовления многофазных буровых и тампонажных растворов.Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с размещенными в нем основными 2 и дополнительными З.упругими смесительными элементами, состоящими из вибраторов 4 и 5.и активаторов 6 и 7. Вибраторы 4 и 5 представляют собой конические пружины растяжения, установленные большим основанием в сторону входа раствора. Активаторы 6 и 7 выполнены в виде гофрированных конфузоров с продольно-разрез- ными. стенками, Основные 2 и дополнительные 3 упругие смесительные элементы установлены концентрично одни относительно других вдоль оси устройства.Устройство работает следующим образом, .1716082 6 35 40 50 Составитель В. ЯгоденкоТехред М.Моргентал Корректор О. Кундрик Редактор Э, Слиган Заказ 592 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Двух- или трехфазный раствор (одной иэ фаз может быть газ или воздух) в турбу-лентном режиме поступает на вход корпуса 1 и проходит сквозь первый вибратор - коническую пружину 4 - с меньшей жесткостью. За счет флуктуаций турбулентного 5 потока жидкости пружина вибрирует в осевом направлении с низкой частотой, в результате чего жидкость проходит сквозь . пружину в низкочастотном пульсирующем режиме. Спиральная струя раствора, выхо-. 10 дящая из пружины, ударяется о гофрированную поверхность первого конфуэора 6, вызывая вибрацию его стенок с ультразвуковой частотой. Таким образом, раствор предварительно перемешивается в пульси рующем режиме при прохождении через первый низкочастотный вибратор и диспергируется ультразвуковой частотой при прохождейии через активатор - первый конфузор 6. 20При прохождении через второй вибратор - коническую пружину 5 - с большей жесткостью поток раствора пульсирует с большей частотой,.чем при прохождении через первую пружину, подвергаясь таким:об разом дополнительному перемешиванию, После этого раствор проходит через второй конфузор 7, подвергаясь дополнительному ультразвуковому диспергированию.30 Предлагаемое устройство позволяет получить высокостабильные газонаполненные тампонажные растворы.Формула изобретения Устройство для приготовления многофазных буровых и тампонажных растворов, содержащее цилиндрический корпус с размещенными в нем на входе основными упругими смесительными элементами, выполненными в виде взаимодействующих вибраторов, установленных большим основанием в сторону входа, и активаторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества приготовления путем интенсификации процесса смешивания, оно снабжено дополнительными упругими смесительными элементами, выполненными в виде вибраторов и активаторов, установленных на выходе цилиндрического корпуса, при этом вибраторы и активаторы основных и дополнительных упругих элементов установлены концентрично относительно друг друга, вибраторы выполнены в виде консольно закрепленных конических пружин растяжения, установленных большими основаниями в сторону входа, и имеют различные упругие характеристики, а активаторы выполнены в виде гофрированных конфузоров с продольно-разрезными стен ками.