Насосный агрегат для нагнетания абразивного бурового раствора Советский патент 1984 года по МПК E21B21/08 F04B15/02 

СО СП Изобретение относится к бурению скважин и касается насосов для переКачки абразивного бурового раствора. Известно устройство для перекачивания абразивных жидкостей и тламоВр содержащее насос, два контура циркуляции разнородных жидкостей, взаимодействугощих между собой через разделительные камеры, и золотниковый распределитель для переключения разделительных камер СП. Недостатками этого устройства в условиях бурения являются прерывиста подача абразивной жидкости при переключении золотникового распределителя, что приводит к неравномерности течения жидкости в скважине и пульса ции, давления, а также быстрьм износ уплотнений насоса, поскольку абразив попадает в чистую жидкость вследст-вие ненадежного разделения сред, Известен насосный агрегат для нагнетания абразивного раствора, содержащий два контура циркуляции разнородных жидкостей, взаимодействующих между собой посредством разделительных камер с перегородками, причем контур циркуляции чистой жидкости включает насос высокого давления и распределительный узел, а контур циркуляции абразивного бурового раствора - всасывающие и нагнетатель ные клапаны 12, В данной конструкции решается задача по повышению надежности разде ления двух разнородных средств, одна ко не исключено попадание частиц из абразивного раствора в чистую жидкость, кроме этого распределитель обеспечивает пульсирующую подачу,что приводит к пульсации давления в сква жине. Цель изобретения - повышение работоспособности, и износостойкости агрегата за счет исключения смешивания двух разнородных жидкостей при обеспечении равномерной подачи бурового раствора. Указанная цель достигается тем, что в насосном агрегате для нагнетания абразивного бурового раствора, содержащем два контура циркуляции разнородных жидкостей, взаимодействующих между собой посредством разде лительных камер с перегородками, причем контур циркуляции чистой жидкости включает насос высокого давления и распределительный узел, а контур циркуляции абразивного бурового 1 7 раствора включает всасывающие и нагнетательные клапаны, контур циркуляции чистой жидкости снабжен вторым распределительным узлом и единым бло ком управления распределительными узлами, каждый из которых гидравлически связан с разделительными камерами, перегородки которых выполнены эластичными, а контур циркуляции бурового раствора снабжен насосом низкого давления. На фиг.1 показана схема предлагаемого насосного агрегата для нагнетания бурового раствора; на фиг.2 схема электронного блока управления распределительными устройствами. Насосный агрегат состоит из двух контуров циркуляции для разнородных жидкостей (чистой и абразивного бурового раствора). Контур циркуляции чистой жидкости включает в себя насЬс 1 высокого давления, который осуществляет подачу чистой жидкости к распределительным, устройствам 2 и 3, с единым электронным блоком управления 4. Распределительные устройства 2 и 3 непосредственно соединены с разделительными камерами 5 и 6, внутри которых установлены эластичные перегородки 7 и 8, обеспечивающие взаимодействие между собой двух контуров циркуляции. Контур циркуляции бурового раствора включает в себя систему всасывающих 9 и 11 и нагнетательных 10 и 12 клапанов, позволяющих подавать абразивную жидкость в разделительные камеры 5 и 6 и вытеснять ее под высоким давлением к потребителю (в скважину), Заполнение разделительных камер 5 и 6 буровым раствором обеспечивается индивидуальным шламовым насосом 13 низкого давления. Конструкции распределительных устройств 2 или 3 могут быть выполнены, как показано на фиг.1, в виде системы клапанов, шарнирно связанных с сердечниками электромагнитов. Закрытие клапанов 14 и 15 обеспечивается электромагнитом 16, клапанов 17 и 18 - электромагнитом 19, клапанов 20 и 21 .- электромагнитом 22, клапанов 23 и 24 - электромагнитом 25. Электронный блок управления (фиг.2) обеспечивает последовательное включение и выключение указанных электромагнитов и включает в себя ультивибратор 26, имеющий левое и равое плечи, через которые он не31посредственно связан с симметричными транзисторами 27 и 28. Транзистор 27 соединен с катушками 29 и 30 электромагнитов 16 и 25, а транзистор 28 - с катушками 31 и 32 электро магнитов 19 и 22. Мульт-ивибратор включает в себя транзисторы Т1 и Т2, конденсаторы С1 и С2, резисторы R1, R2, R3 и R4. Подбором величин сопротивлений и емкостей указанных резисторов и конден саторов устанавливается необходимое время (периодичность) работы плеч мультивибратора. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Включается шламовый насос 13 низкого давления и электронный блок управления 4. Затем включается насос 1 высокого давления. Когда ток включен в правое плечо мультивибратора, открывается симметричньш транзистор 27, который пропус кает переменный ток в катушки 29 и 30 электромагнитов 16 и 25, вследствие чего закрываются клапана 14, 15 и 23, 24 (фиг.1). В это время в лево плече мультивибратора ток отсутствуе и, .следовательно, катушки 31 и 32 электромагнитов 19 и 22 отключены, а клапаны 17, 18 и 20, 21 открыты (открытие клапанов происходит под действием давления жидкости). При указанном положении клапанов происхо дит заполнение буровым раствором разделительной камеры 5 и вытеснение его из разделительной камеры 6. В момент окончания вытеснения бурового раствора из разделительной камеры 74 6ток подается в левое плечо мульти- вибратора, симметричный транзистор 23 открывается и включает катушки 31 или 32 электромагнитов 19 и 22, вследствие чего клапаны 17, 18 и 20, 21 закрываются. В правом плече мультивибратора в это время ток отсутствует, а следовательно, электромагниты 16 и 25 отключены и-клапаны 14, 15 и 23, 24 открыты. При этом происходит заполнение буровым раствором разделительной камеры 6 и вытеснение его из разделительной камеры 5. В момент окончания вытеснения бурового раствора из разделительной камеры 5 ток опять подается в правое плечо мультивибратора, и процесс повторяется. Таким образом, буровой растворj подаваемый насосом 13 под низким давлением поочередно через клапаны 9 и 11 и разделительные камеры 5 и 6 вытесняется чистой жидкостью,- воздействующей на эластичные перегородки 7и 8 и подаваемой насосом 1 высокого давления через распределительное устройство 2 поочередно в те же камеры 5 и 6. Вытесняемый из камер буровой раствор через клапаны 10 и 12 подается в скважину. При заполнении камер 5 и 6 буровым раствором чистая жидкость из указанных камер вытесняется на прием насоса 1 через распределительное устройство 3. Использование изобретения позволит повысить работоспособность и износостойкость насосного агрегата, увеличить межремонтный период, обеспечить продолжительную и равномерную подачу бурового раствора.

Г

Wc L- -1-3 г ; , .1

UUUiJ . -zzo

1of

фиг.2

НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ НАГНЕТАНИЯ АБРАЗИВНОГО БУРОВОГО РАСТВОРА, содержащий два контура циркуляции разнородных жидкостей, взаимодействующих между собой посредством разделительных камер с перегородками. причем контур циркуляции чистой жидкости включает насос высокого давления и распределительный узел,а контур циркуляции абразивного бурового раствора включает всасывающие и нагнетательные клапаны, отличающийс я тем, что, с целью повьпиения работоспособности и излосостойкости агрегата за счет исключения смешивания двух разнородных жидкостей при обеспечении равномерной подачи бурового раствора, контур циркуляции чистой жидкости снабжен вторым распределительньи узлом и единым блоком управления распределительными узлами, г каждый из которых гидравлически связан с разделительными камерами, перегородки которых выполнены эластичными, а контур циркуляции бурового раствора снабжен насосом низкого давления.