СМЕСИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРОВ Российский патент 2000 года по МПК B28C5/38 

Изобретение относится к смесительной технике и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности, в геологоразведке для приготовления тампонажных и других растворов и суспензий при капитальном ремонте скважин (для установки цементных мостов), а также в строительной и других отраслях промышленности для приготовления ячеистых бетонов.

Известен пескосмесительный агрегат ЗПА, предназначенный для приготовления смеси из жидкости и песка при гидравлическом разрыве пласта в скважине для повышения его нефтеотдачи, а также для выполнения других операций, состоящий из следующих основных узлов, смонтированных на шасси автомобиля: бункер с горизонтальным и наклонным шнеками, лопастную механическую мешалку с приводом от тягового двигателя автомобиля, песковый насос с отдельным приводным двигателем ("Справочное руководство по цементировочному оборудованию" О. И. Бездробный, А. И.Булатов, В.Д.Барановский и др. - М.: Недра. 1979, с. 155-161).

Основные недостатки данной конструкции агрегата заключаются в следующем:
- не обеспечивается самозагрузка сыпучих и порошковых материалов в бункер в промысловых условиях (для чего требуется дополнительное загрузочное оборудование);
- не обеспечивается надежность работы и подачи сыпучих материалов на смешение и приготовление растворов и суспензий из-за наличия большого количества вращающихся в абразивных материалах деталей и узлов;
- не обеспечивается возможность приготовления растворов и суспензий гомогенных с заданным соотношением компонентов (жидкость - сыпучий материал), а также дополнительное их перемешивание в усреднительной мешалке;
- не обеспечивается подача с высоким давлением и необходимой производительностью центробежным насосом непосредственно в скважину (при ремонтных работах в ней).

Известен также пескосмесительный агрегат 4ПА, предназначенный для приготовления смеси жидкости с песком при гидроразрыве пласта в скважине и цементного раствора, а также для транспортирования сыпучих материалов к скважине. Агрегат включает следующие основные узлы, смонтированные на шасси автомобиля: бункер со шнеком и вибраторами, лопастную мешалку с гидромотором, струйный гидросмеситель со сбросным стволом, сообщающимся с полостью лопастной мешалки, манифольд, песковый центробежный насос и маслонасос, получающими привод через коробку передач, коробку отбора мощности и карданные валы от тягового двигателя автомобиля ("Справочное руководство по цементировочному оборудованию" О. И.Бездробный, А.И.Булатов, В.Д.Барановский и др. М.: Недра, 1979, с.162-163 - прототип).

Основными недостатками приведенного в качестве прототипа агрегата являются:
- отсутствие самозагрузки сыпучих материалов в бункер;
- ненадежность работы и подачи сыпучих материалов на смешение и приготовление растворов из-за наличия механического привода шнека и вращающихся в абразивных материалах деталей и узлов;
- отсутствие возможности подачи с высоким давлением и необходимой производительностью центробежным насосом приготавливаемых растворов непосредственно в нефтяную или газовую скважины (при их ремонте).

Задача, достигаемая изобретением, заключается в расширении технологических и функциональных возможностей установки и обеспечении автономности ее работы путем создания в бункере вакуума, обеспечивающего самозагрузку в него сыпучих материалов, с одновременным повышением надежности в работе установки (исключением из состава оборудования вращающихся в абразивных материалах деталей и узлов), а также путем обеспечения подачи приготавливаемых растворов непосредственно в скважину с высоким давлением и необходимой производительностью.

Поставленная задача достигается тем, что смесительная установка для приготовления растворов, содержащая транспортное средство и размещенные на нем бункер с вибраторами, лопастную мешалку с гидромотором, струйный гидросмеситель со сбросным стволом, сообщающимся с верхней частью мешалки, манифольд, насос, приемная гидравлическая часть которого сообщается с нижней частью мешалки, и маслонасос, соединенные посредством коробки передач, коробки отбора мощности и карданных валов с тяговым двигателем транспортного средства, дополнительно оснащена резервуаром с измерителем объема для жидкости, а бункер снабжен установленным в его верхней части приемно-распределительным устройством в виде тройника, один патрубок (1) которого соединен со струйным гидросмесителем, второй патрубок (2) направлен вниз и снабжен запорным органом и вакуумным рукавом, свободный конец которого расположен в нижней части бункера, а третий (3) патрубок оборудован крутоизогнутым фитингом, конец которого направлен вверх и снабжен пылевым фильтром и запорно-открывающимся устройством, кроме этого, бункер вверху снабжен эллиптической крышкой с герметично закрывающимся люком и патрубком (4) с вакуумным рукавом для загрузки порошка в бункер, в нижней части которого выполнено выгрузочное отверстие, оборудованное герметично закрывающейся заслонкой, а к внутренней стороне эллиптической крышки прикреплен фартук, разделяющий верхнюю часть бункера на две части, в одной из которых размещен пылевой фильтр и запорно-открывающееся устройство, а во второй части - патрубки 1, 2 и 4, мешалка вверху снабжена сетчатой емкостью, установленной под сбросным стволом гидросмесителя, при этом напорная гидравлическая часть насоса соединена с гидросмесителем, а его приемная гидравлическая часть с резервуаром для жидкости трубопроводами с запорными устройствами.

На чертеже представлен общий вид заявляемой смесительной установки для приготовления растворов.

Смесительная установка содержит транспортное средство 1, на котором установлен бункер 2 для аккумулирования и транспортирования сыпучих материалов с эллиптической крышкой и герметично закрывающимся сверху люком 3, а внизу выгрузочное отверстие с заслонкой 4, вибраторами 5 для обрушения образующихся сводов сыпучих материалов на стенках бункера 2, приемно-распределительным устройством 6, расположенным внутри бункера 2 в верхней его части и выполненным в виде тройника с патрубками, к одному, направленному вниз, прикреплены запорный орган 7 и вакуумный рукав 8, опущенный в нижнюю часть бункера 2, а к другому патрубку подсоединен крутоизогнутый фитинг 9, свободный конец которого, направленный вверх, оборудован пылевым фильтром 10 (обеспечивающим отделение пыли от засасываемого воздуха) и запорно-открывающимся устройством 11. К эллиптической крышке бункера 2 прикреплен фартук 12, разделяющий его верхнюю часть на две половины: в одной из которых расположен патрубок, оборудованный пылевым фильтром 10 с запорно-открывающимся устройством 11, а в другой - патрубок, оборудованный запорным органом 7 и вакуумным рукавом 8. При этом в последнюю половину герметично введен патрубок с прикрепленным к нему вакуумным рукавом 13. На транспортном средстве 1 смонтирован также высоконапорный с повышенной производительностью плунжерный и/или поршневой насос 14, получающий привод от тягового двигателя транспортного средства 1 через коробку передач коробку отбора мощности и карданные валы. Насос 14 приемной гидравлической частью посредством трубопроводов 16 и запорных устройств 16 и 17 сообщается с резервуаром 18 для жидкости затворения, оснащенным измерителем 19 объема жидкости, и с мешалкой 20 лопастного типа, приводимой в работу гидромотором 21 посредством маслонасоса, получающего привод от тягового двигателя транспортного средства 1. А напорная часть насоса трубопроводом 22 посредством запорного устройства 23 попеременно сообщается с манифольдом 24 или со струйным гидросмесителем 25, под сбросным стволом 26 которого установлена сетчатая емкость 27. При этом приемная часть струйного гидросмесителя 25 сообщается с патрубком приемно-распределительного устройства 6.

Смесительная установка работает следующим образом.

Для обеспечения набора сыпучего материала в бункер 2 с помощью насоса 14 из водоема или из водопровода в мешалку 20 набирается необходимое количество воды и открывают запорно-открывающееся устройство 11, запорное устройство 16, закрывают запорный орган 7 и запорное устройство 17 и включают в работу насос 14, который обеспечивает рециркуляцию жидкости из мешалки 20 в насос 14 через струйный гидросмеситель 25 и обратно в мешалку 20. При этом в струйном гидросмесителе 25 за счет создаваемой эжекции обеспечивается пониженное давление, которое передается в приемно-распределительное устройство 6 и черев фильтр 10 в бункер 2. При герметично закрытых люке 3 и заслонке 4 в бункере 2 создается вакуум, которым сыпучий материал по приемному вакуумному рукаву 13 засасывается в бункер 2, например, из контейнера, силоса, бурта и т. д. После наполнения бункера 2 сыпучим материалом насос 14 останавливается, рабочая жидкость сбрасывается из мешалки 20 и смесительная установка транспортирует его к месту проведения работ (например, к скважине). На месте работы набирают в резервуар 18 необходимое количество жидкости затворения, определяемое по измерителю объема 19, закрывают запорно-открывающее устройство 11 и запорное устройство 16, открывают запорный орган 7 и запорное устройство 17, включают в работу насос 14. Жидкость затворения подается из резервуара 18 в струйный гидросмеситель 25 и мешалку 20. При этом моментально создаваемым в струйном гидросмесителе 25 вакуумом (до 0.096 МПа) сыпучий материал по вакуумному рукаву 8 засасывается в приемно-распределительное устройство 6 и в струйный гидросмеситель 25, где сыпучий материал смешивается с жидкостью затворения и за счет ее скоростного напора предварительно смешанные компоненты интенсивно перемешиваются в сбросном стволе 26. Получаемый при этом раствор сливается в сетчатую емкость 27, где от него отделяются комкообразные включения (зачастую находящиеся в серийно выпускаемых цементах, особенно в цементах, продолжительное время хранящихся в не приспособленных для этой цели складах в нефтегазовых регионах Крайнего Севера и Западной Сибири). При зависании сыпучих материалов на стенках бункера 2 в процессе приготовления раствора, что определяется по снижению плотности, в работу включаются вибраторы 5, которые обрушают своды, что позволяет полностью отобрать материал из бункера 2. Приготовленный раствор из сетчатой емкости 27 поступает в мешалку 20, где при интенсивном перемешивании лопастями усредняются его свойства и повышается степень гидратации частиц цемента в жидкости. После приготовления расчетного количества раствора с необходимой плотностью и другими заданными свойствами перекрывают запорное устройство 23, что обеспечивает возможность подачи его насосом 14 в манифольд 24 и в скважину с высоким давлением и с необходимой производительностью. Наличие фартука 12 обеспечивает отделение полости бункера 2, в которую поступает сыпучий материал при его загрузке от полости, в которой находится пылевой фильтр 10, что снижает концентрацию пыли в воздухе, поступающим в пылевой фильтр 10 при отсосе воздуха из бункера 2, и соответственно потери загружаемого материала, уносимого в виде пыли. Выгрузочное отверстие с заслонкой 4 необходимо для выгрузки из бункера 2 оставшегося сыпучего материала.

Применение предлагаемой смесительной установки позволит расширить технологические и функциональные ее возможности с одновременным повышением надежности в работе, обеспечить выполнение качественно капитальных ремонтов нефтяных и газовых скважин (например, при установке цементных мостов в них), а также позволит сократить затраты на проведение этих работ за счет сокращения количества ранее применявшегося мобильного вспомогательного оборудования и обеспечения автономности работы установки.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности. Смесительная установка для приготовления растворов содержит транспортное средство и размещенные на нем бункер с вибраторами, лопастную мешалку с гидромотором, струйный гидросмеситель со сбросным стволом, сообщающимся с верхней частью мешалки, манифольд, насос, приемная гидравлическая часть которого сообщается с нижней частью мешалки, и маслонасос, соединенные посредством коробки передач, коробки отбора мощности и карданных валов с тяговым двигателем транспортного средства. Смесительная установка снабжена резервуаром с измерителем объема для жидкости. Бункер снабжен установленным в его верхней части приемно-распределительным устройством в виде тройника. Один патрубок тройника соединен со струйным гидросмесителем. Второй патрубок тройника направлен вниз и снабжен запорным органом и вакуумным рукавом. Сводный конец вакуумного рукава расположен в нижней части бункера. Третий патрубок тройника оборудован крутоизогнутым фитингом. Конец фитинга направлен вверх и снабжен пылевым фильтром и запорно-открывающимся устройством. Бункер снабжен расположенной в его верхней части эллиптической крышкой с герметично закрывающимися люком и патрубком с вакуумным рукавом для загрузки порошка в бункер. Бункер выполнен с герметично закрывающейся заслонкой у выгрузочного отверстия. К внутренней стороне эллиптической крышки прикреплен фартук, разделяющий верхнюю часть бункера на две части: в одной части расположен пылевой фильтр и запорно-открывающее устройство, в другой части расположены патрубки. Мешалка снабжена размещенной вверху сетчатой емкостью. Емкость установлена под сбросным стволом гидросмесителя, напорная часть насоса соединена с гидросмесителем. Приемная гидравлическая часть насоса соединена с резервуаром для жидкости трубопроводами с запорными органами. Изобретение позволит расширить технологические и функциональные возможности. 1 ил.

Смесительная установка для приготовления растворов, содержащая транспортное средство и размещенные на нем бункер с вибраторами, лопастную мешалку с гидромотором, струйный гидросмеситель со сбросным стволом, сообщающимся с верхней частью мешалки, манифольд, насос, приемная гидравлическая часть которого сообщается с нижней частью мешалки, и маслонасос, соединенные посредством коробки передач, коробки отбора мощности и карданных валов с тяговым двигателем транспортного средства, отличающаяся тем, что она дополнительно оснащена резервуаром с измерителем объема для жидкости, а бункер снабжен установленным в его верхней части приемно-распределительным устройством в виде тройника, один патрубок которого соединен со струйным гидросмесителем, второй патрубок направлен вниз и снабжен запорным органом и вакуумным рукавом, свободный конец которого расположен в нижней части бункера, а третий патрубок оборудован крутоизогнутым фитингом, конец которого направлен вверх и снабжен пылевым фильтром и запорно-открывающимся устройством, кроме этого, бункер вверху снабжен эллиптической крышкой с герметично закрывающимся люком и четвертым патрубком с вакуумным рукавом для загрузки порошка в бункер, в нижней части которого выполнено выгрузочное отверстие, оборудованное герметично закрывающейся заслонкой, а к внутренней стороне эллиптической крышки прикреплен фартук, разделяющий верхнюю часть бункера на две части, в одной из которых размещен пылевой фильтр и запорно-открывающееся устройство, а во второй части - первый, второй, четвертый патрубки, мешалка сверху снабжена сетчатой емкостью, установленной под сбросным стволом гидросмесителя, при этом напорная гидравлическая часть насоса соединена с гидросмесителем, а его приемная часть с резервуаром для жидкости трубопроводами с запорными органами.