Тестовая жидкость

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцнапистичвсиихРвсубпии и 9091(0(51)М, Кл,Е 21 В 21/06 Гоеударстееииый комитет СССР ао делон изобретений и открытий(54) ТЕСТОВАЯ ЖИДКОСТЬ Изобретение относится к области испытания центробежных устройств, предназначенных для разделения частиц твердой фазы, и может быть использовано для оценки работы оборудования для очистки промывочного бурового раствора от выбуренной породы.Вследствие того, что в буровой технике нет единого подхода к оценке эффективности работы очистного оборудования, в результате получаются различные оценки эффективности для одного и того же оборудования 11.Известна тестовая жидкость, состоящая иэ воды и 2,5 об.4 песка 2 . Данная тестовая жидкость не дает возможности правильно оценить эффективность работы оборудования,так как не достигается точное моделирование процесса центробежного разделения частиц твердой фазы и не используются полностью очистные способности гидроциклонов. Цель изобретения - повышени точности оценки эффективности работыоборудования эа счет приближения условий моделирования процесса к идеаль"ным,Указанная цель достигается тем,что тестовая жидкость содержит твердую фазу следующего фракционного состава, об.ь.мкм об. Ф250-100 12,4" 13, 18100-80 27,6-35,380-63 10 0-1563-40 13,72-16,140-5 19,56-19 885 7,8-8,46при следующем соотношении компонентов, об.Ф:Твердая фаза 1,5-1,7Вода ОстальноеВ качестве твердой фазы может использоваться кварцевый песок, гранити другие миНеральные материалы, необразующие коллоидных растворов.Оч Оч 00, 1) ИСХ ИЬХ 100 Кю- г-р. -ФМСХ ИСХ 3 909На чертеже представлена схема экспериментальной установки.Установка состоит из рабочей емкости 1, выполненной в виде усеченнойчетырехгранной пирамиды,Над рабочей емкостью 1 устанавливается гидроциклон 2 заданного размера. К сливному патрубку гидроциклона 2 через поворотное колено крепитсярасходомер 3 типа ВТ для замерарасходов раствора свыше 10 л/с, Применьших расходах пользуется мернойемкостью объемом 55 л, Выход расходомера 3 направляется в емкость 1. Вемкости 1 устанавливается сетка 4,предохраняющая систему от попаданияв нее посторонних предметов. Сетка 4служит для установки на нее мерныхемкостей. Емкость 1 снабжается мерной линейкой 5, оттарированной длязамера объемов от 400 до 550 л с шагом 25 л. Нижняя часть емкости соединяется через задвижку 6 с центробежным насосом 7 типа 4 ПХР. Давление на выходе насоса 7 измеряется манометром 8. Выход центробежного насоса 7 соединяется через задвижку 9и через расходомер 1 О типа ИР совходом гидроциклона 2. На входном патрубке гидроциклона 2 устанавливаетсяманометр 11, перед которым сделан отвод байпасной линии с вентилем 12для регулирования давления на входном патрубке гидроциклона 2.Выход байпасной линии направляется в емкость 1. Система снабжаетсятакже одновинтовым насосом 12 типа1 В/5, служацим для перемешиванияраствора в емкости 1 и работе на малых давлениях от 1 О до 3,5 .1 О Па5 5в зависимости от типа гидроциклона.Насос 15 через вентиль 13 и 14 соединяется параллельно насосу 7 к общейнапорной линии к входу гидроциклона 2, Вся обвязка.осуществляется трубами йт = 76 мм),Исходя из условий однородности перемешивания, которое заключается взадании лисперсии плотности на входеРх = 10 г /см , дисперсии плотностив емкости Р = 10 4 г /см, коэФФициента затухания б = 4 с , подачи череземкость насосом бк = 20 л/с, определяется минимально допустимый объемтестовой жидкости, который находится в емкости.Рабочий объем установкиМ = 2 м 3,угол конусности= 20 , высота пиорамиды Н = 1,5 м. 110Твердая фаза для тестовой жидкости приготавливается следующим образомВ качестве твердой фазы используется кварцевый песок, не содержащийглинистых частиц, которые образуютколлоидную составляющую бурового раствора. Суспензия, приготовленная иэкварцевого песка, не меняет своих реологических параметров и может служитьисходной базой для разработки тестовой жидкости.После просушивания, просеивания1от инородных включений, песок мелетсяна шаровой мельнице в течение 8 чс отбором проб на анализ по фракционному составу через каждые 3 ч,Экспериментальные исследования натестовой жидкости проводятся в следующей последовательности.Над емкостью 1 устанавливается гидроциклон ,Рг = 75 мм). В емкость 1 за-.ливается рассчетное оличество воды.Включается винтовой насос 15 и в гидроциклон 2 подается вода, Из верхнегод сливного патрубка и песковой насадкигидроциклона 2 жидкость возвращаетсяв емкость 1, образуя замкнутый цикл.Отвешивается рассчетное количествокварцевого песка, соответствующее заданной концентрации твердой фазы от 1до 2,5 Ф, вводят постепенно в емкостьв течение 3-5 циклов циркуляции, Этоделается с целью предотвращения оседания песка на стенки и в напорных ли 3ниях установки, После перемешиванияв течение 15 мин и установки входногодавления в диапазоне от 1 0 до5 -1 О Па с шагом 0,5 -10 Па проводятотбор проб, При каждом значении давле 40ния в заданном диапазоне осуществляютзамер расхода исходного раствора с помощью расходомера 10, расход шлама ирасход очищенного раствора,Объем проб: исходной и очиценной4суспензии 3,0 л, шлама 0,2 л.Дисперсный состав твердой Фазы вотобранных пробах определяется пипеточным методом для Фракций размеромменее 40 мкм и ситовым для частиц размером свыше 40 мкм,50Эффекти вност ь работы гид роци клоновопределяется по формулам5 90911чгдето - - степень очистки тестовоит 0 н)жидкости от частиц заданногооразмера, 4;,8 Й - расход исходной и очищеннойисх 1 Очсуспензии соответственно, 5л/с;Й - расход сгущенного шлама,Шл/с;содержание частиц заданногоиск оч шразмера в исходной, очищенной суспензии, в сгущенномшламе, соответственно.Контролирующий расчет степениочистки по двум формулам 1) и 2)позволяет с большой достоверностьюсудить об истинной величине степениочистки суспензии.В таблице содержатся результатырасчетов и экспериментальные данныеэффективности очистки.Степень очистки по общему содержанию твердой фазы оптимальная и составляет 86-89 в зависимости от видаФормулы для расчета (1) или (2). Несовпадение результатов расчетов по25(1) и 2) связано с погрешностью замера плотности суспензии.При концентрации, меньшей чем1,53, очистка ухудшается, так какрежимедавления не стабилизируется и ЭОЬурбулентные пульсации не гасятся изза низкой концентрации твердой Фазы.При концентрации более 1,73 хаотические пульсации частиц дестабилизируют движение жидкости. При кон- З 5центрации 1,5-1,7 Г турбулентныепульсации гасятся вяэкостными силами вяэО 6костного трения, которые являютсяследствием сил взаимодействия междучастицами данного фракционного состава. Замер вязкости данного фракционного состава суспензии представлен в графеПри концентрации 1,5-1,7 Ф наступает режим квазиламинарного течения,при котором сопротивление движениючастиц минимально и очистка, следовательно, достигает максимальной величины. Для повышения точности Фиэи"ческого моделирования важно выдержатьквазиламинарный режим течения, таккак если движение частиц и жидкостине стабилиэировано, то не соблюдаются условия гидродинамического подобия,Предлагаемая тестовая жидкостьпроста в приготовлении и позволяетоценить работу очистного. оборудования, не прибегая к опытам с использованием бурового раствора. Зная технологические параметры бурового раствора такие как плотность, динамическую вязкость, можно перенести результаты исследований с тестовой жидкости на буровой раствор. При этом подразумевается, что соблюдаются условиягидродинамического подобия для тестовой жидкости и для бурового раствора,Применение тестовой жидкости позволяет улучшить методику и точность оценки эффективности очистки буровогооборудования, выявить дополнительныерезервы повышения эффективности ра"боты очистных устройств.сО СЬ Офд Ю1о МЪ СГЧ Яф ЦЪ Ф сО цъ ЮО ВТестовая жидкость, содержащая твердую Фазу и воду, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения точности оценки эффективности работы центробежного оборудования для очистки бурового раствора, тестовая жидкость содержит твердую фазу следующего фракционного состава: 1 Омкм об. Ф250- 100 12,4-13, 18100-80 27,6-35,380-63 10,0-15,1,63-40 13, 72-16,15 40-5 19,56- 19,885 7,8-8,46 при следующем соотношении компонентов, об.",:Твердая фаза 1,5- 1,7Вода Остальное Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Мустафаев А,М. и Гутман Б.М.Теория и расчет гидроциклона, Баку,Мариф, 1969, с. 97,2, Сойерсы йе сайа 1 оп оГ о 1 1 е 1 десцрвеп 1 ъегчсе, Новьсоп ПЬА,1974- 1975, ч. 1, р. 1415 (прототип).ль В. ГришаноХаритончик Составит Техред Е 1. Бокш ект Ти ытииаб, д. 4"Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,ГосудделамМоскваюмф аП 62 ст об ЖРПодписноетета СССР ного ком ений и о Раушска