Гидравлический перемешиватель

П ИЗОБР ТЕНИ ПАТЕН митет Российской федерации патентам и товарным знакам(73) Петров Николай Александрович(57) Использование: нефтегазовая промышленность для приготовления и перемешивания буровыхи тампонажных растворов и диспергации компонентов раствора. Сущность изобретения; перемеп 9) 1 Ш Оц 2201 Я С 1(51) Е 21 В И 06 шиватель содержит приемныи патрубок соединенный с напорньве трубопроводом с возмОжностью ограниченного перемещения. Ствол выполнен в виде тройника и двух дугообразных труб, соединенных с последним. Диспергирующий узел выполнен с отводными патрубками в виде вихревых излучателей с выходом в виде трубки Вентури с тангенциапьными входными отверстиащ причем гидравлическое сечение одного из вихревых излучателей больше другого, а ствол установлен в патрубке с возможностью вращения5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к устройствам для приготовления и перемешивания буровых и тампонажных растворов, относящихся к дисперсным системам.Известен гидравлический перемешиватель, включающий приемный патрубок, соединенный с напорным трубопроводом с возможностью ограниченного перемещения, вращающийся в патрубке ствол с диспергирующим узлом на конце 1.Недостатком этого устройства является то, что для увеличения перемешиваемой площади раствора необходимо присутствие оператора, который, поворачивая ствол за рукоятку, придает насадке нужное направление, Кроме того, устройство диспергирует компоненты раствора лишь за счет их соударения и истирания при истечении из насадки, что недостаточно эффективно. Известен также гидравлический перемешиватель, включающий приемный патрубок, соединенный с напорным трубопроводом, ствол, установленный в патрубке и выполненный в виде тройника и двух дугообразных труб с последним, диспергирующий узел с подводящими патрубками с гидромониторными насадками, соединенными с дугообразными трубами 2Недостатком этого устройства является невысокая степень перемешивания из-за возмущения раствора только в одной горизонтальной плоскости. Перемешивание раствора вдали от устройства незначительно. Диспергирование компонентов раствора также недостаточно и поэтому потребуется длительная работа устройства для достижения необходимых показателей раствора,Цель изобретения - повышение эффективности перемешивания и диспергациикомпонентов раствора. Поставленная цель достигается тем, что приемный патрубок соединен с напорным трубопроводом с возможностью ограниченного перемещения, а диспергирующий узел выполнен с отводными патрубками в виде вихревых излучателей с выходом в виде трубки Вентури с тангенциальными входными отверстиями, при этом гидравлическое сечение одного иэ вихревых излучателей больше другого.На фиг, 1 изображен гидравлический перемешиватель, вид спереди; на фиг.2 - сечение А - А на фиг.1; на фиг,3 - гидравлический перемешиватель, видслева; на фиг,4 - сечение Б-Б на фиг.2, .Гидравлический перемешиватель состоит из приемного патрубка 1. соединенного с напорным трубопроводом фланцем 2 с возможностью поворота за счет ниппеля 3 между ними. На фланце 2 жестко крепятся ограничители перемещения патрубка 1. Патрубок 1 посредством шарикоподшипников 5 замкового типа соединен со стволом 6, Между приемным патрубком 1 и стволом 6 установлены уплотнения 7, предотвращающие утечку и попадание раствора в подшипники 5. Ствол 6 выполнен в виде тройника, который, например, быстрораэьемными соединениями 8 соединен с двумя дугообразными трубами 9, а последние - с противоположными отводами крестовины 10, На конце дугообразных труб 9 держателями 11 закреплены конические насадки 12, К двум другим отводам крестовины, 10 присоединены отводные патрубки 13 диспергирующего узла с вихревыми излучателями в виде трубки Вентури 14 с тангенциальными входными отверстиями 15 в вихревые камеры из конфузоров 16, цилиндрических участков 17 и диффуэоров 18, причем гидравлическое сечение одного иэ вихревых излучателей больше другого,Гидравлический перемешиватель работает следующим образом.. Гидравлический перемешиватель помещают в емкость с раствором, Насос по напорному трубопроводу подает раствор в приемный патрубок 1, далее - в ствол 6, где разделяется на два потока в подводящие патрубки 9. Встречные высокоскоростные потоки раствора, выходящие из насадок 12, приводят к гидродинамической кавитации внутри крестовины 10. Ультразвуковые колебания, создаваемые в кавитирующем растворе, усиливают диспергирование твердых и жидких фаз, Далее раствор поступает в отводные патрубки 14 и через тангенциальные отверстия 15 - в вихревые камеры 16- 18. В диффузоре 16 неустойчивое вращательное движение раствора получает дополнительное приращение частоты. В. центральной области 17 цилиндрического участка возникает область кавитационного разрежения, При периодических срывах потока, вызванных неоднородностью Среды, жидкость устремляется в зону разрежения, вызывая положительный скачок давления. Затем вновь образуется вихрь с отрицательным скачком давления, На выходах из трубок Вентури 14 в диффузорах 18 создается режим периодической срывной кавитации, возбуждающий импульсы давления ультразвукового поля.Реактивная пара сил, возникающая при высокоскоростном истечении раствора из трубок Вентури 14, приводит во вращение крестовину 10 с дугообразными трубами 9 и стволом 6 в шарикоподшипниках 5, а по2005163 скольку гидравлическое сечение вихревой камеры 16- 18 одного из вихревых излучателей больше другого, нарушается равновесие реактивных сил, Поэтому приемный патрубок 1 в пределах одного оборота кре стовины 10 перемещается подобно маятнику в один цикл. Кроме того, из-эа наличия вихревых излучателей накладывается высокочастотное вибрационное движение, Таким образом крестовина 10 с отводными 10 патрубками 13 и дугообразными трубами 9 приобретает сложное движение, что позволяет перемешивать больший сектор движущимися поверхностями устройства и увеличить гидравлическое воздействие вра щающимися импульсными потоками, выбрасываемыми вихревыми излучателями, что практически исключает наличие "мертвых" зон раствора в емкости. 20Технико-зкономическая эффективность предлагаемого гидравлического перемешивателя заключается в высокой степени диспергации на двух последовательных ступенях устройства, что позволит снизить 25 затраты химреагентов, предназначенных Формула изобретения 30ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПЕРЕМЕШИВАТЕЛЬ, включающий приемный патрубок, соединенный с напорным трубопроводом, ствол, установленный в патрубке и выполненный в виде тройника и двух дугообразных труб, соединенных с последним, диспергирующий узел с подводящими патрубками с гидромониторными насадками, соединенными с дугообразными трубами, отличающийся тем, что приемный для ре "улирования структурно,еднич. ских, реологических и фильтрационных свойств, например, бурового рясвора, а также активации тампонажного раствора вследствие эффективного удаления пленки новообразований на еще непрогидратировавших частицах вяжущего и ак гивировэния процесса растворения в кавитационных и ультразвуковых полях. Это позволит снизить затраты химреагентов, ускоряющих процесс твердения, повышающих прочность и снижающих проницаемость цементного камня. Зффективное перемешивание позволит повысить однородность среды при непродолжительной работе устройства, Краткосрочная работа насоса уменьшиг его износ абразивом бурового и тампонажного растворов, а значит продлится межремонтный срок эксплуатации насоса.(56) Справочник инженера по бурению, т.1,/Под ред.В,И.Мищевича, Н,А.Сидорова. М.: Недра. 1973, с.368, рис. Х,15.А.И.Бережной и др, Электрические и механические методы воздействия при цементировании скважин. М,: Недра, 1976, с.40,патрубок соединен с напорным трубопроводом с возможностью ограниченного перемещения, а диспергирующий узел выполнен с отводными патрубками в виде вихревых излучателей с выходом в виде трубки Вентури с тангенциальными входными отверстиями, при этом гидравлическое сечение одного из вихревых излучателей больше другого, при этом ствол установлен в патрубке с возможностью вращения, Щ)Я