Аппарат для приготовления бурового раствора

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 26,03.79 (21) 2735652/23-26 Р 1 М К з сприсоединениемзаявки М -В 01 Г 7/28 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий,9 (088.8) Опубликовано 23,07.82, Бюллетень Й 9 27 Дата опубликования описания 23. 07. 82 Ю.П.Тихонов, В.М.Бахир, Р.И.Борн, В.А Д.Ш.Газиев и А.Г.Степченко(72) Авторы изобретени 1) Заявител Среднеазиатский научно-нсследовательскприродного газа 4) АППАРАТ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРАкси- разулучшение ди оздания уды 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 ) 1.Известны также роторно-пульса ционные аппараты, снабженные коа ально расположенными решетками, мещенными 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 р 9 тора 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 сВОими ВыступамиОказывает ударное воздействие.начастицы твердой фазы, которые также взаимодействуют с выступами статора, При вращении ротора возникаютзначительные срезывающие усилия Вжидкости. Эти факторы, а также имеющие место акустические колебания,оказывают диспергирующее и гомогенизирующее воздействие на обрабатываемую среду21,Недостатком этогб устройства является то, что воздействие на обрабатываемую среду оказывается недостаточным. Поэтому при приготовлении бурового. Раствора необходимо осуществлять многократную циркуляцию его чеРез аппарат.цель изобретения - спергирования эа счет с раэвуковых колебаний.Поставленная цель достигается тем,что в аппарате, содержащем ротор и, статор, выполненные в виде коаксиаль"но установленных в корпусе цилиндровс прорезями, прорези статора представляют собой продольные цилиндри 944627ческие отверстия, а прорези роторадугообразные 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 турбулиэациюв них, которая ведет к усилениюгидродинамического перетира твердойфазы в жидкости, а также увеличитьударное воздействие на обрабатываемую среду,На фиг.1 изображено устройство,общий вид; на фиг,2 - разрез А-А нафиг.1.15Аппарат включает в себя несколькопоследовательных ступеней обработки(, Н, 1 н, Ъч, размещенных в корпусе 1.Каждая иэ ступеней состоит из коаксиально расположенных решеток статора 2-5 и соответственно им решеток6-9 ротора с выступами 10 и 11 и,прорезями 12 и 13 по образующей. Ширина прорезей решеток статора Ъс ирешеток ротора ьр с ростом днам .тра 25обработки изменяется по закону изменения энергии, затрачиваемой надиспергирование от степени диспергирования, Прорези 12 статоров выполнены в виде продольных цилиндрических 30отверстий, а прорези 13 роторов - ввиде дугообразных каналов, Толщинавыступов роторной решетки Б большетолщины выступов статорной решетки.Для создания начального напора обрабатываемой жидкости служит крыль- .чатка 14, установленная на оси аппарата. Корпус аппарата имеет осевой входной патрубок 15 и патрубок1 б для выхода диспергированного раст. 4 Овора.Аппарат работает следующим образом.При работе аппарата крыльчатка 14создает разрежение в обрабатываемой 45среде, в результате чего поток раствора поступает в корпус 1 через патрубок 15. Проходя через лрореэистатора и ротора, общий поток раствора разбивается на целый ряд мелких струй, многократно изменяющихнаправление движения. Для эффективного.использования энергии, затрачиваемой на приготовление раствора, и повышения интенсивности диспергирдвания в оптимальном режименеобходимо, чтобы в прорезях 13 роторной решетки находилась большаямасса обрабатываемой пульпы, по сравнению с массой пульпы, находящейсяв прорезях 12 статорной решетки, В Щэтом случае разогнанная в роторныхпрорезях 13 масса пульпы развиваетбольшую энергию удара о поверхностивыступов стагорных решеток, уменьшение размеров прорезей 12 статорной б 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 раствораИзменяя 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 Б выполнена больше толщины выступов статорной решетки Яр 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 жидкости, 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 та аппарата по обработке бурового раствора и тем больше его производительность.В предлагаемой конструкции аппарата, наряду с описанными процесса О 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 перетокжидкости.Диссипация энергии в предлагаемомаппарате выше, чем в известных конструкциях в два раза.Все перечисленные факторы обеспечивают более интенсивное воздействиена твердую фазу буровых растворов;что позволяет осуществлять его обработку за один цикл работы,Применение предлагаемого аппаратаповысит качество приготавливаемогораствора и снизит энергетическиезатраты на 12-17,формула изобретенияАппарат для приготовления буровогораствора, содержащий ротор и статор,выполненные в виде коаксиально установленных в корпусе цилиндров с прорезями, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что, с целью улучшения диспергирования эа счет создания ультразвуковыхколебаний, прорези статора пред-ставляют собой продольные цилиндрические отверстия, а прорези ротора -дугообразные каналы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 488 б 04, кл. В 01 Р 7/28, 03.11722. Авторское свидетельство СССР9 127999, кл. В 01 Р 3/30, 09,04,59.944627 оставитель М.Ларионоваехред К, Мыцьо рректор В.Бутя Заказ 5191/6 Тираж 622 ВНИИПИ Государственног пс делам изобретени 113035, Москва, Ж, одписное филиал ППП Патент, г. Уж л. Проектная,едактор Л.филиппо комитета СССи открытийушская наб.,