Устройство для регулирования процесса обработки бурового раствора Советский патент 1985 года по МПК E21B21/06 

СО

;о

00 Кд

ее Изобретение относится к технике электрической обработки жидких систем, в частности к устройствам для регулирования процесса электрической обработки буровых растворов и предназначено для использования в оборудовании для регулирования свойств буровых растворов в процессе бурения глубоких скважин в нефтегазодобывающей промывшенност и геологоразведочных работах, а также в процессе приготовления буро вого раствора, растворов химических реагентов и т.д., оно также может быть использовано в химической, строительной, горной и других отраслях промышленности и сельском хозяйстве, т.е. там, где необходимо осуществлять регулирование свойств электролитов воздействием электрического тока. Известны способ и устройство для электрической обработки жидкости. Согласно способу в водном электролитическом растворе осуществляется понижение концентрации ионов путем воздействия электрическим током на электролит с применением ионно-обменных мембран. Устрой ство, реализукицее этот процесс, содержит корпус с концентрично размещенными в нем электродами, между которыми установлены ионнообменные мембраны С1 }. Недостатком известного устройств является то, что оно, преследуя цели электрохимического изменения кон центрации ионов веществ, в водном растворе, не позволяет осуществить активацию атомов, молекул и ионов зеществ находящихся в жидкости и самой жидкости. Известно устройство для регулиро вания процесса обработки бурового раствора, содержащее корпус, в кото ром расположены основной и вспомогательный электроды, один из которы подвижный, а между электродами размещена полупроницаемая перегородка, датчик контроля минерализации 2, Данное устройство может обрабаты вать жидкость только со стабильными параметрами минерализатдии, поскольку его конструктивные параметры и отношение площадей основног и вспомогательного электродов, расстояние между электродами назначают из условия обеспечения максимальной 23 плотности тока на основном электроде. Поэтому, если в процессе обработки бурового раствора минерализация его поменяется, что может иметь место при прохождении скважины в цородах, отличающихся химическим составом, или при вводе в раствор твердой фаз1т или химреагентов, эффективность режима работы устройства будет нарушена. Если в процессе обработки минерализация обрабатываемого раствора увеличивается , в цепи между электродами устройства произойдет падение сопротивления, что может привести к возникновению местного пробоя межэлектродного расстояния с последующим выходом из строя участка электрода. При снижении минерализации обрабатываемой среды произойдет снижение плотности тока, что вызовет снижение эффективности процесса обработки. Цель изобретения - повьшение эффективности обработки за счет поддержания оптимального режима процесса электрообработки. Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования процесса обработки бурового раствора, содержащее корпус, в котором расположены основной я вспомогательный электроды, один из которых подвижный, а между электродами размещена полупроницаемая перегородка, датчик минерализации, снабжено приводом осевого перемещения подвижного электрода, причем поверхности электродов выполнены коническими,а датчик минерализации связан с приводом осевого перемещения. На фиг.1 представлена схема электродного блока предлагаемого устройства, разрез; на фиг.2 - схема обвязки электродных блоков соединительными трубопроводами;на фиг.3-5 - схеьв 1 включения электродных блоков в работу. Устройство содержит (фиг.1) электродный блок, вк/почающий корпус 1, в котором концентрично размещены основной 2 и вспомогательный 3 электроды, рабочие поверхности А и 5 которых выполнены коническими. Корпус 1 изолирован от электрода 3 изолятором 6 и закрыт с торцов верхней 7 и нижней 8 крышками. Нижняя kpbflHKa 8 снабжена входным патрубком 9 и имеет каналы 10 и 11. Верхняя крышка 7 имеет выходной патрубок 12 и снабжена патрубками 13 и 14 и каналами 15. Между электродами 2 и 3 установлена диафрагма 16, размещенная вблизи электрода 3. Электроды 2 и 3 подключены к источнику 1.7 постоянного тока через переключатель 18 полярности. Крьпики 7 и 8 являются направляющими электрода 2, которьш установлен в них с возможностью осевого перемещения. Электрод 2 снабжен штоком 19 взаимодействующим с приводом 20 при помощи реечной передачи 21. Шток 19 также связан с датчиком 22, выполненным в виде набора конечных выключателей. Входной патрубок 9 сообщен с емкостью 23 исходного раствора через насос 24. В емкости 23 установлен датчик 25 минерализац исходного раствора, выполненный в виде пары электродов, включенных в цепь измерителя сопротивления, выход которого соединен через регулятор 26 с приводом 20. Выходной патрубок 12 сообщен с емкостью 27 обработанного раствора, а патрубки 13 и 14 сообщены с дегазатором дезакти ватором 28. Кроме основного блока 29 электро дов (фиг.2) устройство снабжено дополнительными блоками 30-34 элект родов, которые обвязаны трубопровод ми 35 через управляемые клапаны 36-50. Устройство работает следующим об разом. Исходный буровой раствор из емкости 23 подается насосом 24 в блоки 29-34 электродов и через входной патрубок 9 и каналы 10 поступает в пространство мезвдУ основным элект родом 2 и диафрагмой 16, где происх дит его обработка электрическим током. При этом электрод 2 подключен к полюсу источника 17 тока требуемо дпя обработки полярности, а электрод 3 подключен к полюсу источника тока 17 противоположной полярности. Малая часть бурового раствора проходит через каналы 11 в пространств между диафрагмой 16 и электродом 3 и обеспечивает замыкдние электричес кой цепи между электродами 2 и 3. Основная часть бурового раствора, проходя в зазоре между электродом 2 и диафрагмой 16, насыщается продук34тами реакций требуемой полярности и приобретает необходимый потенциал, в тоже время в пространстве между диафрагмой 16 и электродом 3 скапливаются продукты противоположной полярности. Датчик минерализации исходного бурового раствора 25, установленный в емкости, осуществляет контроль за минерализацией поступаемого на обработку раствора и через регулятор 26 при помощи привода 20 осуществляет изменение положения электрода 2, обеспечивая поддержание процесса обработки в оптимальном режиме. При низком значении минерализации обрабатываемого раствора расстояние между электродами 2 и 3 будет минимальным, следовательно, и толщина слоя, протекаемого между электродом 2 и диафрагмой 16, будет минимальной, это обеспечивают опусканием электрода 2 в нижнее положение. Это вызывает опускание вниз штока 19, который воздействует на датчик 22, обеспечивая параллельное включение блоков 29-34 (фиг.З), что позволяет одновременно обрабатывать раствор всеми блоками, поскольку при минимальном зазоре между электродами 2 и 3 весь слой раствора успевает пройти обработку в зоне электрода 2. Параллельное включение блоков 29-34 осуществляется за счет открытия клапанов 36, ,48, 50, 47, 45, 38, 39, 37, 41, и 43 и закрытия клапанов 50, 46, 40, 42 и 44; Увеличение минерализации обрабатываемого раствора фиксируется датчиком 25 минерализации, который через регулятор 26 включает привод 20 на подъем электрода 2, при этом расстояние между электродами 2 и 3 увеличивается. В это время датчик 22 от воздействия на него штока 19 осуществляет, переключение блоков 29-34 на параллельно последовательную работу, при этом блоки 29, 30 и ЗЗJpaбoтaя параллельно, подключаются последовательно к блокам 34, 31 и 32 (фиг.4). Это достигается открытием клапанов 49, 50, 47, 44, 38, 40 и 41 и закрытием клапанов 36, 46, 45, 39, 37, 43, 42 и 48. Такое переключение блоков 29-34 позволяет обеспечить качественную обработку раствора с постоянной производительностью установки при увеличенном зазоре мелду электродами 2 и 3, поскольку весь слой раствора не успевает обработаться в меж электродном, пространстве одного бло ка, его обработка ведется последова тельно в двух блоках электродов. При максимальной минерализации обрабатываемого раствора осуществляет ся подъем электрода 2 в крайне верх нее положение перемещением его штока 19 приводом по команде датчика 25 минерализации, при этом расстояние мезвду электродами 2 и 3 увеличивается до максимального. Одновременно за счет.подъема штока 19 происходит переключение клапанов 36-50 датчиком 22. При этом блоки 29 и 30 включаются параллельно, блоки 31 и 32 включаются последовательно блоку 29, а блоки 33 и 34 включаются последовательно с блоком 30 (фиг.5). Такое включение блоков 29-34 обеспечивается за счет открытия клапанов 49, 46, 45, 38, 40 и 42 и закрытия остальных клапанов. Включение последовательно тр электродных блоков позволяет обеспечить качественную обработку максимального слоя бурового раствора, проходящего в пространстве между электродом 2 и диафрагмой 16 при сохранении общей производительности 236 всей установки. При изменении минерализации исходного бурового раствора в сторону ее снижения происходит автоматическое уменьшение межэлектродного зазора с переключением электродных блоков 29-34 в обратном порядке. Обработанный в межэлектродном пространстве буровой раствор выходит через выходной патрубок 12 через каналы 15 и направляется в емкость 27 обработанного раствора, одновременно через патрубок 13 удаляются образующиеся в результате электрохимических реакций газы, которые поступают в дегазатор-дезактиватор 28 на нейтрализацию. Через патрубок 14 происходит удаление из межэлектродного пространства продуктов реакций противоположной полярности, которые также нейтрализуются в дегазаторе-дезактиваторе 28. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства складывается из экономии электроэнергии на обработку раствора на 25-30%, повывышения долговечности электродов на 20-25% снижения затрат на ремонт и обслуживание установки на 30-45%, повышения производительности установки на 28-40%.

Фиг.1 Ч f9

31

Фи.2

±

П

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА, содержащее корпус, в котором расположены основной и вспомогательный электроды, один из которых подвижный, а между электродами размещена, полупроницаемая перегород- ка, датчик минерализации, о т л ич а ю щ е е с ятем, что, с целью повыше1шя эффективности обработки за счет поддержания оптимального режима процесса электрообработки, оно снабжено приводом осевого перемещения подвижного электрода, причем поверхности электродов выполнены коническими, а датчик минерализации связан с приводом осевого перемещения.

34 55 30 5/ J2

2S Фиг.Ъ

зг

Фиг Л

5J

с