Установка для приготовления бурового раствора

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 92623(5)М. Кл. 6 ваударставией кемнтет СССР во алам изобретений н втхрытиВ(53) УДК 621.926. .5 (088.8) Дата опубликования описания 2.01.82) Заявитель еднеазиатскии научн природного газа ссл 51 УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ бУРОВОГО РАСТВОРАя к устрой кодисперги с входным патрубк зобретение относит м для получения то нных растворов и п использования в ра промышленности, вкл тво буровых работ,исернои мельв едназначено личных отра аритель шаровая сборнойС 2 Э л юцая произо повышение ка Цельчества дэнергетПост буро ройс чениидкоого Известна установка аналогичногоназначения, выполненная по схемедвухступенчатого измельчения, содержащая дисковую и бисерную мельницы П 1,Недостатком известной установкиявляется ограниченная производительность и возможность использованияв основном для мокрого измельчениятолько органических материалов.Наиболее близкой к изобретениюпо технической сущности являетсяустановка для приготовления бурового раствора, содержащая устройствопредварительного измель я минеральных компонентов в ж сти,выводной патрубок котор соединен ницы,В указанной установке в качествеаппарата предв ного измельчения применена мельница спромежуточной емкостью, снаженной мешалкоиЭта установка хотя и обеспецивает получение конечного продукта с Озаданной степенью измельчения однако ее аппаратурное оформлениетребует дополнительной рециркуляциисуспензии по контуру шаровая мель"ница - сборная емкость, что повыша-.ет энергетические затраты. изобретения "испергирования и снижениеических затрат,авленная цель достигается темустановке для приготовленияого раствора, содержащей уство предварительного измельченияальных компонентов в жидкости, 3 9216 2выводной патрубок которого соединенс входным патрубком бисерной мельницы, устройство для предварительногоизмельчения выполнено в виде роторнопульсационного аппарата с последовательно расположенными ступенямигрубого, среднего и тонкого измельчения, а бисерная мельница выполненас последовательно расположеннымиступенями среднего, тонкого и сверхтонкого измельчения и посредствомтрубопроводов соединенными со ступенями роторно-пульсационного аппаратав следующем порядке: ступень среднегоизмельчения соединена со ступенью 1 згрубого измельчения, ступень тонкого измельчения - со ступенью среднего измельчения и ступень сверхтонкого измельчения - со ступеньютонкого измельчения, при этом размольная камера бисерной мельницыможет быть выполнена в виде сопряженных основаниями двух конусов,в которых смонтирована мешалка сперфорированными дисками, а приводпоследней выполнен в виде закрепленного на валу в месте сопряженияконусов турбинного колеса, при этомокно для входного патрубка расположено на уровне турбинного колеса.На чертеже схематически показанаустановка для приготовления буровогораствора, общий вид,Установка состоит из роторнопульсационного аппарата 1 и бисерной мельницы 2. Роторно-пульсационный аппарат (РПА) 1 содержит входной патрубок 3, входную камеру 4 иступени 5-7 соответственно грубого,среднего и тонкого измельчения, Каждая из ступеней содержит статоры8-10 и коаксиально расположенныеим роторы 11-13. Статоры и роторыимеют выступы 14 и щели (не показаны).Внешние стороны каждого ротора11-13 снабжены лопатками 15-17,разворачивающимися от центра к периферии по спирали Архимеда в сторону вращения.оСтаторы 8-10 смещены относительно 5 Одруг друга так, что в момент полногоперекрытия щелей статоров выступами14 ротора одной секции щели статорадругой секции полностью открыты.Для создания разрежения во входной 55камере 4 служит лопатка 18. Длясоздания разрежения ступени 5 служитлопатка 19, ступени б - лопатка 20,а ступени 7 - лопатка 21, котораяодновременно создает напор растворана выходе из РПА. Лопатка 21 смонтирована на одном валу с роторами.Лопатки 18-20 установлены на внутренней стороне роторов 11-13. Отработанный раствор выходит через патрубок 22, соединенный с бисерной мельницей 2 трубопроводом 23,Корпус раэмольной камеры бисерноймельницы 2 выполнен из двух конусов24 и 25, соединенных большими основаниями, В центре конуса размещенотурбинное колесо 26 с смонтированнымна нем по обе стороны валом 27На валу 27 укреплены диски (в обоих конусах 24 и 25) 28-31, разделяющие размольную камеру на .секции32-34. В дисках выполнены отверстия35, причем диаметр отверстий в дисках 28 больше диаметров отверстийв дисках 29, которые меньше диаметров отверстий дисков 30 и 31, т.е.уменьшаются по мере уменьшения конусности,Такое выполнение позволяет увеличить время контакта твердых частицс мелющими телами 36. Размеры мелющих тел 36 также уменьшаются отсекции к секции по мере уменьшенияконусности.Секция 34 бисерной мельницы соединена трубопроводом 37 со ступенью5 РПА 1.Секция 33 соединена трубопроводом38 со ступенью 6 РПА,а секция 32трубопроводом 39 соединена со ступенью 7 РПА. В местах соединениятрубопроводов 37-39 с секциями 34, 33ц 32 установлены сетки 40.Обработанный в бисерной мельницераствор по трубопроводу 41 поступаетв приемную емкость 42.Устройство работает следующимобразом,Водосмесевая пульпа, содержащаятвердую фазу различного фракционного состава и различной прочности,поступает через входной патрубок 3во входную камеру 4, За счет разрежения, создаваемого лопаткой 18,пульпа засасывается в ступень 5, гдепроисходит измельчение твердой фазы благодаря возникающей в РПА приперемещении ротора относительностатора пульсации потока пульпы,которая возбуждает акустическиекоЛЬбания, приводящие к кавитацион-,ным эффектам, турбулизации, гидравли"5 9216 ческому перетиру и другим явлениям, способствующим активному диспергирующему воздействию на твердую фазу.Порция водоглинистой суспензии,Формула изобретения поступив в ступень 5, равномерно 5перемешивается лопаткой 15 ротора 11,разворачивающейся от центра к периферии по спирали Архимеда в сторонувращения. Лопатка 15 создает направленное от оси движение суспенэии для 1 О поступления на всасывание лопаткой19, а благодаря изменению радиусалопатки 15 и трению суспензии движение это будет турбулентным. Слои жид 1кости по сечению потока будут двигаться с различной скоростью и с постоянным изменением направления движения, При этом одни слои будут проникать в другие, смешиваясь друг с другом, Обработанный таким образом растовор поступает затем в ступень 6 и т.д. Прошедшая все ступени 5-7 РПА 1суспензия при помощи лопатки 21 подается на выход в выпускной патрубок 22.Однако даже при многократнойциркуляции суспензии через РПА невозможно добиться ультратонкогоизмельчения всей твердой фазы доколлоидной величины, т.е. до размера частиц твердой фазы менее 5 мкм.Кроме того, лопатка 21, предназначенная для создания разреженияфв корпусе РПА, одновременно создает35напор на выходе из аппарата достаточно большой величины, в которомнет практической необходимости,в результате чего энергия напорав известных РПА расходуется напрасно 4 ОДля осуществления ультратонкогодиспергирования твердой фазы, атакже для утилизации. напора выходящей из РПА суспензии последняя на"правляется по трубопроводу 23 в би 45серную мельницу 2 на турбинное коле"со 26, заставляя его вращаться и приводить во вращение вал 27 с диэками28-31.Поток суспензии распределяетсяна обе половины бисернои мельницы 2,ч50Суспензия поступает в секцию 32размольной камеры через отверстия 35в диске 28, где частицы твердой фазы подвергаются ударному и перетирающему воздействию со стороны мелющихтел 36Частицы твердой фазы, измельченныедо размеров, позволяющих проходить 23 6им вместе с суспензией через отверстия 35 в диске 29, поступают в секцию 33, где подвергаются диспергирующему воздействию со стороны мелющих тел 36, пока большая часть их недостигнет размера, меньшего диаметраотверстий следующего диска 30,Недоизмельченные частицы твердойфазы, отброшенные к стенкам раэмоль"ной камеры секции 32, под действиемнапора потока суспензии, а также подвоздействием мелющих тел 36 выводят"ся через сетку 40 с небольшой частьюсуспензии в перепускной трубопровод39 и поступают в ступень 7 РПА для .повторного диспергирования,Аналогично непродиспергированныечастицы из секции 33 поступают потрубопроводу 38 в ступень 6 РПА, ачастицы из секции 34 по трубопроводу37 - в ступень 5 РПА для повторного1 змельчения.Поступлению непродиспергированныхбисерной мельнице частиц в соответ.;твующие ступени аппарата 1 способ;твует наличие на роторах 11-13,оответственно спиралеобразныхлопаток 15-17, которь 1 е в моментпрохождения зоны сообщения указанньх перепускных трубопроводов с соответствующими ступенями РПА создаютв перепускных трубопроводах разрежение, приводящее к подсасываниюсуспензии с непродиспергированнымичастицами твердой фазы. Чем меньшевеличина частицы, тем больше энергиидиспергирующего воздействия требуется для ее дальнейшего измельчения,Поэтому наиболее мелкие частицы,не измельченные до заданного размерав бисерной мельнице 2, при возвратев аппарат 1 проходят все его ступенидиспергирования. Чем крупнее частицы,тем меньше количество ступеней аппарата 1 они проходят.Продиспергированные до заданныхразмеров частицы твердой фазы в потоке суспензии в виде бурового раство,ра через трубопровод 41 поступаютв приемную едкость 42.Установка позволяет существенноулучшить качество готового оуроаогораствора. 1. Установка для приготовления бурового раствора, содержащая устройство предварительного измельчения ми 921623неральных компонентов в жидкости,выводной патрубок которого соединенс входным патрубком бисерной мельницы, отличающаяся тем,что, с целью повышения качества диспергирования и снижения энергетических затрат, устройство для предварительного измельчения выполнено в виде роторно-пульсационного аппаратас последовательно расположеннымиступенями грубого, среднего и тонкого измельчения, а бисерная мельницавыполнена с последовательно расположенными ступенями среднего, тонкогои сверхтонкого измельчения и посредством трубопроводов соединеннымисо ступенями роторно-пульсационногоаппарата в следующем порядке: сту"пень среднего измельчения соединенасо ступенью грубого измельчения,ступень тонкого измельчения - соступенью среднего измельчения и ступень сверхтонкого измельчения - со ступенью тонкого измельчения.2. Установка по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что размольная камера бисерной мельницы выполнена в виде сопряженных основаниями двух конусов, в которых смонтирована мешалка с перфорированными дисками, а привод последней выполнен в виде закрепленного на валу в месте сопряжения конусов турбинного колеса, при этом окно для входного патрубка расположено на уровне турбинного колеса.13Источники информации,принятые во внимание при экспертиз1. С 3.егя 1 ереп С . ЯсЬеоеь д. ЬеЬгоуаде ЬзпЫе. "1 пЕоппайюпз сЫпц.е", 1976, Р 154, 189-193.2, Патент США Ю 3731882,кл,241-46,15, 1973.