Устройство для регенерации буровых растворов

(51) М. Кл.Е 21 В 4 Э/00 З 05 Х) 27/02 ааявк Гевударатввнпий аематет СССР в делам юзебратеаа а атааоиво 25.08.793 юллетеиь 11 53) У.ДК 66.012 52 (088.8) ОпубликованЛата опубл аиии 28,03,7 ковани(72) Авторы изобретеи и Алехин н А. Е, Ольгин енкин,ный научно исследовательский институтлению скважин и буровым растворам ф Вс 7) Заав п НЕР 54) УСТРОИСТВО ДЛЯ Р БУРОВЫХ РЛСТВ еИзобретение относится к устройствамдля регенерации буровых растворов и может быть использовано в нефгедобывакщей и газовой промышленности.Известно устройство для регенерациибуровых растворов, содержащее насос,привод возвратно-поступательного движения и емкость с каналами для входараствора и выпуска раствора и осадка 1.собенностью известной конструкцииявляется то, что привод выполнен в виде вибратора эксцентрикового типа, который соединен с размещенной внутри емкости пространственной фермой. Возвратно-,поступательное движение от приводапередается ферме, а от фермы - к прилегающим слоям бурового раствора.Недостатком известного устройстваявляется низкая надежность в работеи низкое качество регенерации, чтовызвано невозможностью удаления иэраствора выбуренной породы или излишков утяжелителя,Качество осаждения твердой фазыухудшается в связи с тем, что в возвратно-поступательное движение вовлекается только слой жидкости, непосредственно прилегающий к ферме, а в глубину З емкости колебания не распространяются,Поэтому известное устройство применяется только для удаления из бурового раствора ожиженной глинистой составляющей, а эффективного удаления породыдля утяжелителя достичь невозможно,1 то ограничивает возможность его применения.Бель изобретения - повышение надежности в работе устройства и качества тбрегенерации.Это достигается тем, что устройствосодержи 1 силовой цилиндр, амортизирующий гидроцилиндр двухстороннего действия и гидропневматические аккумуляторы, причем силовой цилиндр соединенгидропереключателем с насосом и каналом слива, а амортизирующий гидроцилиндр связан с гидропневматическими653381 аккумуляторами, один из которых соединен гидропереключателем с каналомФслива, причем каждый из гидропневматических аккумуляторов соединен через запэрно-регулирующие узлы с источником давления, например пневмонасосом, и атмосферой.На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства, исполнение для работы в периодическом ре;киме; на фиг. 2 - то, же, исполнение для работы в непрерывном режиме; ва фиг. 3 - схема сил, действующих на емкость на различных участках .траектории движения.Устройство содержит емкость 1, герметично закрытую крышкой 2 (см. фиг.1 и 2). Емкость 1 соединена с приводом возвратно-поступательного движения, содержащим амортизирующий гидроцилиндр 3 двустороннего действия и силовой гидроцилиндр .Силовые и амортизирующие гидро- цилиндры могут устанавливаться отдельно (см. фиг. 1), либо имеют скрепленные корпуса и общий шток (см. фиг. 2). Полость под поршнем каждого из амор,тизирующих гидроцилиндров 3 соединена с пневмогидравлическим аккумулятором 5, а полость над поршнем - . с трехли. нейным двухпозиционным переключателем 6, имеющим канал слива и канал, подключенный к пневмогидравлическому аккумулятору 7. Аккумулятор 5 управляется, например, кулачком 8, закрепленным на емкости 1, Для контроля давления в аккумуляторах 5 и 7 имеют ся манометры 9 и 10.Для регулирэвки давления, подаваемого к гидроцилиндрам 3, газонаполнейные полости аккумуляторов связаны через запорные устройства 11 и 12 с источником 13 давления, а через запорные устройства 14 и 15 - с атмосферой.Силовые гидроцилиндры 4 соединены с трехлинейным двухпоэиционным переключателем 16, имеющим канал слива и канал, подключенный к гидронасосу 17. Переключатель 16 управляется от кулачка 8 или имеет отдельный механизм управления.Для компенсации возможных утечек рабочей жидкости из гидроцилицдра 3 гидроаккумулятор 5 подключенчерез запорное устройство 18 к гидронасосу 17. Емкость 1 имеет входной патрубэк 19, соединенный с источником 20 подачи раствора. 4При использовании устройства дляпериодического режима работы (см,фиг. 1) между входным патрубком 19и источником 20 подачи раствора установ 5 лено запорное устройство 21, а к входному патрубку через запорное устройст- .во 22 подключен источник 23 сжатоговоздуха. На выпускном патрубке 24смонтировано запорное устройство 25,1 ОО за которым установлен перекидной ло1 ток 26 для последовательного выпуска:осадка в емкость 27, а очищенногораствора - в емкость 28.При использовании устройства в не 5 прерывном режиме работы (см. фиг. 2)емкость имеет патрубок 29 для выпуска раствора и патрубэк 30 для выпуска осадка, снабженный запорно-регулирую 1щим устройством 31, пэд которым установлена приемная емкость 32. Направление движения емкости задается штокамигидроцилиндров 3 (см. фиг. 1) или от-дельными направляющими 33 (см. фиг, 2),Устройство рабэтает следующим эбразом,При периодическэм режиме работы(см, фиг. 1) емкость 1 заполняетсяраствором через входной патрубок 29,а после заполнения полностью гермети 36зируется запэрными устройствами. Привключении привода возвратно-пэступательного движения происходит осаждение шлама или утяжелителя в нижнюючасть емкости.35Для удаления осадка открываетсязапорное устрэйство 25 ца выпускномпатрубке 24, а также эапорнэе устройствэ 22 на линии сжатого воздуха. Под .40действием давления сжатого воздухаосадок выдавливается на перекидной лоток 26 и поступает в приемную емкость27. После выпуска всего осадка запорнэе устройство 22 закрывается, а ло 45ток 26 переключается на сброс очищенного раствора в приемную емкость 28.Пэсле опорожнения емкости цикл работыповторяется,При непрерывном режиме работы50(см. фиг. 2) раствор непрерывно закачивается в емкость через патрубэк 19и сливается через патрубок 29, а осадок, выпадающий при возвратно-пэступательном движении емкости, поступаетчерез патрубок 30 в приемную емкость5532, Количество выпускаемэгэ осадкаустанавливается запорно-регулирующим устройством 31 в соответствии с интенсивностью осаждения.Привод обеспечивает возвратно-поступательное движение емкости пэ прямолинейной траектории на высоте Й от точки А до точки В (сч. фиг. 3),Подъем емкости нв нижнем участке траектории И от точки А, в которой скорость равна О до точки Б, в которой скорость имеет максимальное зна. чение, прог".ходит под действием давления аккумулятэра 5, передаваемого нв нижнюю площадь поршня гидроцилиндра 3. Верхняя полость гидроцилиндрв приэтом соединена сэ сливомВ точке Б траектории кулачок 8 пере- фводит зэлэтник переключателя 6, соединяя аккумулятор 7 с расположенной надпоршнем полостью гидроцилиндра 3. Давление на верхнюю площадь поршня создает усилие, направленное вниз, в резуль 20тате чего на верхнем участке траекториискорэсть емкости постепенно снижаетсяи в точке В равна О. Это же усилие разгоняет затем емкость вниз до максимального значения скорости в точке Б, гдекулачэк 8 переводит золотник переключателя 6 в исходное положение, отключаяаккумулятор 7 от расположенной надпоршнем полости гидроцилиндра 3.ЭОПри дальнейшем движении емкости напротяжении нижнего участка траектории1 скорэсть емкости затухает из-задеиствия направленного вверх усилия,сэздаваемого давлением на нижнюю плоЭЭшадь поршня гидроцилиндра 3. В точкеА это же усилие начнет разгонять емкость вверх, т.е. цикл движения повторяется.Начальный разгон емкости нв участке траектории производится с помощьюсилового гидроцилиндра 4, полость которого связывается переключателем 16 сгидронасосом 17 только ка участкетраектории пп при движении емкостивверх,На участке траектории 3, а такженв участке траектории Ь , нэ при двии Фженки емкости вниз, переключатель 16связывает гидроцилиндр 4 со сливом,Силовой гидроцилиндр 4 обеспечиваетнезатухающее колебание емкости, компенсируя потерю энергии на трение в амортизирующих гидроцилиндрах, а такжена трение, возникающее при направленном движении осаждаемых частиц.Возможно применение переключателей6 и 16 с электромагнитным или гидравлическим управлением. Особенностью работы устройства является тэ, что на никнем участке траектории й П привод обеспечивает равномерно-ускоренное движекие емкости при пэдъеме илн равкомерко-замедленное движении при опускании, а нв верхнем участке траектории ипривод обеспечивает равномерно-замедленнэе движение при подъеме и равномерно-ускорейное движение при опускании.Движение с постоянным ускорением становится возможным ввиду того, что действующие на емкость силы сохраняют постэянное значение на протяжении каждого из участков траектории.Абсолютная величина ускорения, необходимая для ведения процесса осаждения в оптимвльнэм режиме, задается давлением в гидроаккумуляторах 5 и 7.Абсолютная величина ускорения при движении емкости на нижнем участке траектории Й П определяется по формулегде 4 - ускорение.при движении каИнижнем участке траектории;Ф - масса запэлненной емкости;ЬРП - результирующая всех сил, действующих нв емкость на нижнем участке траектории./Результирующая Ь Рп должна быть направлена вверх и ее величина определяется по формуле (при установке одного гидроцилиндра и без учета сил трения)где Р - давление на нижнюю площадь поршня гидроцилиндра;б - вес емкости с раствором;Р - удельное гидравлическое давление на нижнюю площадь пэршня гидро- цилиндра;- нижняя, рабочая площадь поршня гидроцилиндраеП 1 - суммарная масса емкости и раствора;У - ускорение силы тяжести. ОтсюдаР, Б-врит.е. абсолютная величина ускорения канижнем участке траектории определяетсяудельным гидравлическим давлением,действуюшим на нижнюю площадь пэрш.даемой твердой фазы может регулироваться изменением давления в пневмогидравлических аккумуляторах.При использовании устройства для 3 работы в йериодическом режиме (см.фиг. 1) осаждаемые твердые частицыуплотняются по мере накопления в нижней части емкости, в подача в емкостьсжатого газа исключает воэможность 10 образования пробок при удалении осадка. 7 653 ня и постоянна при постоянстве этого давления.Абсодю 1 нвя величина ускорения пр движении емкости на верхнем участке траектории Иопределяется по фор мулеьРЪ югде С 3 - ускорение при движении емкости на верхнем участке траектории;АР)- реэультйрующвя всм сил дейстаующих на емкость иа нижнем участке траектории.Результирующая АРолжна быть направлена вниз и ее величина опреде-.; ляется по формуле (при установке одного гидроцилиндра и беэ учета сил трения) Я:р +ф-Р или д,ф:Р ," +ест-Р ЬЪ 3 1, е ф 2 Я ь 1 1 где Й и Ф - удельное гидравлическое дввлейие йв верхнюю и нижнюю площадь гидроцилнндра, соответственйо;5 - верхняя рабочая площвдв поршня гидроцилиндра.ОтсюдаРЬ -РМд..т.е. значение абсолютной величинй ускорения нв верхнем участке траектории определяется величинами удмьнйх гидравлическихдавлений, действующих на Верхнюю и нижнюю Ййошвдя поршня Гид роцилиндра,и постоянно при постоянстве . этих давлений.Величину давленияв ййевмогйдравам ческихаккумупяторах б и 7 можнорегулировать, ооединяяих аэовуюпопостьс ис- точнйком повышенного давления, либо стравливая из этой полости воздух. РегупироВка давлении аккумуляторов йоэвопяет вь. ;менйть вепичину действующйх на емкость сил, а, следовательно,"и "значения ускоре ния при движении емкости на кажйом из участков траектории,Кроме того, конструкция прйвода обеспечивает возможность движенйя емкости с постоянными рвсчетнымй значениями ускорений на каждом йэ участков траектории Подобный режим движения емкости обеспечйвает наиболее эффектйвнбе осаждение с наименьшими затратами энергии и в заданньсх днвпвзонвх размеров или удельных весов осаждаемых частиц, причем фракционный состав освж 3Формула изобретения 231. Устройство для регенерации, буровых растворов, содержащее насос, при- , вод возвратно-поступательного движения и емкости с. каналами для входа раствора и вйпуска раствора и осадка, о тл и ч а в щ е е с и тем, что, с целью повышения адежности в работе устройства и качества регенерации, оно содержит силовой цилиндр, амортизирующий гидроцилиндр двухсторойнего действия и гидропневматические аккумуляторы, причем сидовой цилиндр соединен гидроперекл 1 очателем. с насосом и каналом слива, а аМортизирующий гидропилиндр сьярван с гкдропневмаъическими аккумуляторами, один из которых соединенгидропереключателем с каналом слива.2. Устройство по и. 1, о т л и ч ию щ е е с я тем, что, с целью регулирования осаждения твердой фазы по размеру или удельному весу частиц, каждый нэ гидропиевматическкх аккумуляторов соединен через. задорно-регудирукнпиеузлы"с источником давления, напримерпневмонвсосом, и атмосферой.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Новости нефтяной техники.ГОСИНТИ, Нефтепромысловое дело, И 8,1060, с, 13-16. При этом обеспечиваются высокая концентрация осадка и минимальные йотерираствора,3%При исполнении устройства для работыв более технологическом- непрерывномрежиме (см. фиг. 2) отпадает необходимость переключающих или запорныс уст ф ройств для периодической герметизацииемкости и не требуется подача сжатоговоздуха для выгрузки осадка.з 1238/ филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 656 БНИИПИ Государс по делам из 3035, Москва, Ж Подписноеенного, комитета СССРбретеиий и открытий5, Раушсквя набд. 4