Устройство для регулирования процесса обработки бурового раствора

СОЮЗ СОВЕТСНИХОцфЯИЛВВМИРЕСПУБЛИК 09) (И) В 21/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСНО е- га 8 п) ВА- РАС ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧМРЫПЮ(56) 1, Патент ВеликобританииФ 1137676, кл. В 01 13/02, 192. Авторское свидетельство Спо заявке В 2923055/03,кл. Е 21 В 2 1/06, 1980 (прототи(.54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ БУРОВОГО ВОРА, содержащее корпус, в которомрасположены основной и вспомогательный электроды, один из которых подвижный, а между электродами размещена полупроницаемая перегородка, датчик минерализации, о т л ич а ю щ е е с я тем,что, с цельюповышения эффективности обработкиза счет поддержания оптимальногорежима процесса электрообработки,оно снабжено приводом осевого перемещения подвижного электрода, причем поверхности электродов выполнены коническими, а датчик минерализации связан с приводом осевого перемещения.25 Изобретение относится к технике электрической обработки жидкихсистем, в частности к устройствамдля регулирования процесса электрической обработки буровых растворов и предназначено для использования в оборудовании для регулирования свойств буровых растворов впроцессе бурения глубоких скважинв нефтегазодобывающей промышленностии геологоразведочных работах, атакже в процессе приготовления бурового раствора, растворов химическихреагентов и т,д., оно также можетбыть использовано в химической,строительной, горной и других отраслях промышленности и сельскомхозяйстве, т.е. там, где необхадимо осуществлять регулированиесвойств электролитов воздействием . 20электрического тока.Известны способ и устройство дляэлектрической обработки жидкости.Согласно этому способу в водномэлектролитическом растворе осуществляется понижение концентрацииионов путем воздействия электрическим током на электролит с применением воино-обменных мембран. Устройство, реализующее этот процесс, 30содержит корпус с концентрично размещенными в нем электродами, междукоторыми установлены ионнообменныемембраны 1 11,Недостатком известного устройства З 5является то, что оно, преследуя цели электрохимического изменения концентрации ионов веществ. в водномрастворе, не позволяет осуществитьактивацию атомов, молекул и ионов 40веществ находящихся в жидкости исамой жидкости.Известно устройство для регулирования процесса обработки буровогораствора, содержащее корпус, в котором расположены основной и вспомогательный электроды, один из которыхподвижный, а между электродами размещена полупроницаемая перегородка,датчик контроля минерализации 2, 50Данное устройство может обрабатывать жидкость только со стабильными параметрами минерализации,поскольку его конструктивные параметры и отношение площадей основного 55и вспомогательного электродов, рас-стояние между электродами назначаютсяиз условия обеспечения максимальной плотнос ти тока на основномэлектроде. Поэтому, если в процессе обработки бурового раствора минерализация его поменяется, что может иметь место при прохождениискважины в породах, отличающихся химическим составом, или при вводев раствор твердой фаз. или химреагентов, эффективность режима работы устройства будет нарушена. Если впроцессе обработки минерализацияобрабатываемого раствора увеличивается, в цепи между электродамиустройства произойдет падение сопро-,тивления, что может привести к возникновению местного пробоя межэлектродного расстояния с последующимвыходом из стрОя участка электрода.При снижении минерализации обрабатываемой среды произойдет снижениеплотности тока, что вызовет снижениеэффективности процесса обработки.Цель изобретения - повышение эффективности обработки за счет поддержания оптимального режима процесса электрообработки.Указанная цель достигается тем,что устройство для регулированияпроцесса обработки бурового раствора, содержащее корпус, в которомрасположены основной и вспомогательный электроды, один из которых под"вижный, а между электродами размещена полупроницаемая перегородка,датчик минерализации, снабжено приводом осевого перемещения подвижного электрода, причем поверхности.электродов выполнены коническими,адатчик иинерализации связан с приводом осевого перемещения.На фиг. 1 представлена схемаэлектродного блока предлагаемогоустройства, разрез; на фиг.2 - схема обвязки электродных блоков соединительными трубопроводами;"нафиг.3-5 - схемы включения электродных блоков в работу,Устройство содержит (фиг.1)электродный блок, включающий корпус 1, в котором концентрично размещены основной 2 и вспомогательный 3 электроды, рабочие поверхности 4 и 5 которых выполнены коническими.Корпус 1 изолирован от электрода 3 изолятором 6 и закрыт с торцовверхней 7 и нижней 8 крышками,Нижняя крышка 8 снабжена входным пат10 рубком 9 и имеет каналы 10 и 11. Верхняя крышка 7 имеет выходной патрубок 12 и снабжена патрубками 13 и 14 и каналами 15. Между электродами 2 и 3 установлена диафраг ма 16, размещенная вблизи электрода 3. Электроды 2 и 3 подключены к источнику 1.7 постоянного тока через переключатель 18 полярности. Крышки 7 и 8 являются направляющими электрода 2, который установлен в них с возможностью осевого перемещения. Электрод 2 снабжен штоком 19, взаимодействующим с приводом 20 при помощи реечной передачи 21. 15 Шток 19 также связан с датчиком 22 выполненным в виде набора конечных выключателей. Входной патрубок 9 сообщен с емкостью 23 исходного раствора через насос 24. В емкости 20 23 установлен датчик 25 минерализации исходного раствора, выполненный в виде пары электродов, включенных в цепь измерителя сопротивления, выход которого соединен через регулятор 26 с приводом 20. Выходной патрубок 12 сообщен с емкостью 27 обработанного раствора, а патрубки 13 и 14 сообщены с дегазатором дезактиватором 28. ЭОКроме основного блока 29 электродов (фиг.2) устройство снабжено дополнительными блоками 30-34 электродов, которые обвязаны трубопроводами 35 через управляемые клапаны Э 5 36-50.Устройство работает следующим образом.Исходный буровой раствор из емкости 23 подается насосом 24 в бло ки 29-34 электродов и через входной патрубок 9 и каналы 10 поступает в пространство межд 1 у основным электродом 2 и диафрагмой 16, где происходит его обработка электрическим то ком, При этом электрод 2 подключен к полюсу источника 17 тока требуемой для обработки полярности, а электрод 3 подключен к полюсу источника тока 17 противоположной полярности. 50 Малая часть бурового раствора проходит через каналы 11 в пространство между диафрагмой 16 и электродом 3 и обеспечивает замыкание электрической цепи между электродами 2 и 3. , 55 Основная часть бурового раствора, проходя в зазоре между электродом 2 и диафрагмой 16, насыщается продуктами реакций требуемой полярности и приобретает необходимый потенциал, в тоже время в пространстве между диафрагмой 16 и электродом 3 скапливаются продукты противоположной полярности. Датчик минерализации исходного бурового раствора 25, установленный в емкости, осуществляет контроль за минерализацией поступаемого на обработку раСтвора и через регулятор 26 при помощи привода 20 осуществляет изменение положения электрода 2, обеспечивая поддержание процесса обработки в оптимальном режиме. При низком значении минерализации обрабатываемого раствора расстояние между электродами 2 и 3 будет минимальным, следовательно, и толщина слоя, протекаемого между электродом 2 и диафрагмой 16, будет минимальной, это обеспечивают опусканием электрода 2 в нижнее положение. Это вызывает опускание вниз штока 19, который воздействует на датчик 22, обеспечивая параллельное включение блоков 29-34 (фиг.З), что позволяет одновременно обрабатывать раствор всеми блоками, поскольку при минимальном зазоре между электродами 2 и 3 весь слой раствора успевает пройти обработку в зоне электрода 2. Параллельное включение блоков 29-34 осуществляется за счет открытия клапанов 36, 48, 50, 47, 45, 38, 39, 37, 41, и 43 и закрытия клапанов 50, 46, 40, 42 и 44:Увеличение минерализации обрабатываемого раствора фиксируется датчиком 25 минерализации, который через регулятор 26 включает привод 20 на подъем электрода 2, при этом расстояние между электродами 2 и 3 увеличивается. В это время датчик 22 от воздействия на него штока 19 осуществляет, переключение блоков 29-34 на параллельно последовательную работу, при этом блоки 29, 30 и ЗЗработая параллельно, подключаются последовательно к блокам 34, 31 и 32 (фиг.4). Это достигается открытием клапанов 49, 50, 47, 44, 38, 40 и 41 и закрытием клапанов 36, 46, 45, 39, 37, 43, 42и 48. Такое переключение блоков29-34 позволяет обеспечить качественную обработку раствора с постояннойпроизводительностью. установки приувеличенном зазоре между электродами 2 и 3, поскольку весь слой раствора не успевает обработаться в межэлектродном пространстве одного блока, его обработка ведется последовательно в двух блоках электродов.При максимальной минерализации обрабатываемого раствора осуществляется прдъем электрода 2 в крайне верхнее положение перемещением его штока 19 приводом 20 па команде датчика 25 минерализации, при этом расстояние между электродами 2 и 3увеличивается до максимального. Одновременно за счет. подъема штока 19 15происходит переключение клапанов36-50 датчиком 22. При этом блоки29 и 30 включаются параллельно,блоки 31 и 32 включаются последова-.тельно блоку 29, а блоки 33 и 34 20включаются последовательно сблоком 30 (фиг.5), Такое включениеблоков 29-34 обеспечивается за счетоткрытия клапанов 49, 46, 45, 38,40 и 42 и закрытия остальных клапанов. Включение последовательно трехэлектродных блоков позволяет обеспечить качественную обработку максимального слоя бурового раствора,проходящего в пространстве между Зоэлектродом 2 и диафрагмой 16 присохранении общей производительности всей установки. При изменении минерализации исходного бурового раствора в сторону ее снижения происходит автоматическое уменьшение межэлектродного зазора с переключением электродных блоков 29-34 в обратном порядке,Обработанный в межэлектродном пространстве буровой раствор выходит через выходной патрубок 12 через каналы 15 и направляется в емкость 27 обработанного раствора, одновременно через патрубок 13 удаляются образующиеся в результате электрохимических реакций газы, которые поступают в дегазатор-дезактиватор 28 на нейтрализацию. Через патрубок 14 происходит удаление из межэлектродного пространства продуктов реакций противоположной полярности, которые также нейтрализуются в дегазаторе-дезактиваторе 28. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства складывается из экономии электроэнергии на обработку раствора на 25-303, повывышения долговечности электродов на 20-257 снижения затрат на ремонт и обслуживание установки на 30-457, повышения производительности установки на 28-407Фис.2 Фиг,4 Фи ВНИИИИ Заказ 244/Подписное аж 540филиал ППП "Пате УЖГОРОД, Упе ктная ф