Способ разрушения пены Советский патент 1984 года по МПК B01D19/02 

1. СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ПЕНЫ путем термического воздействия,О т личающийся тем, ч то, с целью повышения эффективности процесса пенога| ения,термическое воздействие осуществляют путем обработки верхнего слоя пены непрерывным лазерным излучением, направленным по касательной к поверхности пузырьков пены, 2.Способ по П.1, о т л ич,а ю щ и и с я. тем, что на пену одновременно с действием лазерного излучения воздействуют вакуумом. 3.Способ по П.1, отличающийся тем, что пену встряхивают.

4 СП

ОГ)

00

Изобретение относится к способам разрушения вспененных промывочных растворов, применяемых для бурения нефтяных и газовых скважин, а также .при геологоразведочном бурении,

Известен способ гашения пены включающий попеременное воздействие вакуума и давления ГИ .

Недостатки.этого способа - высокая энергоемкость и громоздкость.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и Достигаемому результату является способ разрушения пены, включакяций термическое воздействие, в основе которого лежит испарение -KH IKOCTH из о.болочек пузырьков пены, облегчающее их разрыв 2.

Недостаток известного способа необходимость дополнительных приспособлений и оборудования, для создания движения пены, получения пара и горячего воздуха, отсутствующего в полевых условиях, кроме этого, для того, чтобы получить высокую производительность, т.е. обрабатывать болыиие объемы пены (порядка500 м ) за тот промежуток времени, который необходим для создания замкнутой циркуляции вспенивающегося раствора на буровой, необходимо создавать громоздкое оборудование.

Целью изобретения является повышение эффективности пеногашения .стойких пен. - :

Указаннагя цель достигается тем, что согласно способу разрушения пены термического воздействия, термичёское воздействие осуществляют путем обработки верхнего слоя пены непрерывным лазерным излучением, направленным по касательной к поверхности пузырьков пены.

Целесообразно одновременно с действием лазерного излучения воздействоэать на пену вакуумом,

При этом пену целесообразно встряхива-ть.

Способ осуществляют следующим образом.

Объем пены укладывают на горизонтальную поверхность (вращающимися стол) ровным слоем. Включают лазер и вр;ащение стола. Стол вращается со скоростью 10-50 об/мин вокруг оси, перпендикулярной горизонтальной поверхности стола. Возникающие при это центробежные силы недостаточны для. расслоения и разрушения пены, однако достаточны для того, чтобы способствовать истечению жидкой фазы из пены. Ось потока лазерного излучения проходит под прямым углом через ось вращения и параллельно горизонтальной поверхности стола, а следовательно, и пены, при этом поток лазерного излучения все время находится в соприкосновении с верхним слоем пены, Т.е. проходит по касательной

к поверхности пены Для обеспечения условия постоянного контакта потока лазерного излучения с поверхностью пены возможно как перемещение вверх вдоль оси вращения плоскости стола, при этом поток лазерного излучения неподвижен, так и перемещение вниз потока лазерного излучения по мере разрушения пены.

Контроль за соблюдением условия постоянного контакта лазерного излучения с поверхностью пены может быть 6eS особых, затруднений осуществлен с использованием средств автоматики, т.е. механически, что экономически целесообразнее использования для этих целей обслуживакадего персонала - оператора, т.е. вручную.

При касании лучом пузырьков пены происходит мгновенное их разрушение, и часть жидкости обращается в пар. При этом луч перемещается возвратнопоступательно над поверхностью пены. Пена разрушается последовательно, слой за слоем до тех пор, пока луч не будет касаться поверхности жидкости. Если объем пузырьков пены увеличить, что достигается путем обработки пены вакуумом, то скорость разрушения увеличивается в несколько раз, позволяя обрабатывать значительные объемы пены, получаемой при бурении скважин. Обработка пены лазеро в совокупности с вакуумом позволяет сократить мощность на приводе вакуумйого насоса в несколько раз, так как нет необходимости создавать такое разрежение, при котором происходило бы самопроизвольное разрушение оболочек пузырьков пены.

Предложенный способ был опробован на стойких двух- и трехфазных пенах. В качестве ПАВ использовали пенообразователь типа Е-30. Лоток с высотой передней стенки 3-6 мм заполняли пеной, далее верхний слой пены разравнивали для получения ровной поверхности, затем настраивали луч лазера по высоте так,, чтобы действие его . было направлено по касательной к поверхности объема пены, на глубину диаметра луча. Облучение проводили, перемещая луч по касательной к поверхности пены. Благодаря высокой плотности потока излучения, пузырьки пен разрушались мгновенно. При проведени опыта использовали лазерный генерато типа ЛГ-22 непрерывного действия с активным веществом COg, длиной волны 10,6 мкм и мощностью излучения 30 Вт. Опыт проводили несколько раз с постепенным увеличением кратности пены ют 10 до 100. Так при кратности пены, равной 10, произв.одительность пеногашения данным метсЭдом составила 12 , при кратности 40-38 , а при кратности 100. - 86 CMVC. Из полученных результатов следует, что чем больше кратность пены, тем эффек тивнее идет ее раэр)Ш1ение. Это дает; в свою очередь основание полагать, что если из скважины выходит мелкодисперсная пена, то ее необходимо ра ;рушать в совокупности с вакуумом, который обеспечивает .расширение верхнего слоя пены. В опыте так же использовалась пена с реальнЁМ шламом. При процессе разрушения шлам из верх них слоев пены, которые подвергались действию лазера/ постепенно скапливался. на определенном уровне пены, создавал шламовый покров и препятствовал нормальному течению процесса, поэтому возникала необходимость периодически либо встряхивать, либо перемешивать объем , чтобы скопившийся шлам смог опуститься ниже. Можно значительно сократить время разрушения за счет увеличения скорости перемещения и уменьшения или увеличения захватываемого слоя пены в зависимости от раэме ов и свойств оболочек пузырьков при облучении за один проход.: Использование предлагаемого способа разрушения пен пЪ сравнению с известншт дает возможность разрушения стойких ДВУХ-и трехфазных пен, ; при этом оборудование для всего про- цесса становится более компактным и надежным в работе, значительно снижаются энергозатраты (обработка пены лазером в совокупности с вакуумом позволит значительно сократить габариты и- мощность на приводе вакуумного насоса). Конструктивные особенности лазерт ного излучения позволяют разрушать пену в замкнутых объемах ,т. е, с одновременным воздействием вакуума, для этого стенку емкости со стороны воздействия излучения делгшт из прозрачного для излучения материала. Кроме того, сохраняется вспенивающая способность ПАВ при повторном его ; использовании.