Устройство для приготовления тампонажных растворов Советский патент 1985 года по МПК E21B21/06 

Изобретение относится к горной промышленности, а кменяо к нефтегаз добывающей, и может быть использова но при приготовлении и доутяжелении буровых растворов. : Известно устройство для приготов ления тампонажных растворов, включающее приемную камеру для сухого тампонажного материала, коллектор высокого давления ддя IцeJieвидньdc насадок для подачи лсидкости затворе ния, расположенных иа высоте оси сбросного ствола, что позволяет несколько уйеличить поверхность обмена количеством движения между струей жидкости и сухим тампонажным материалом, сбросной ствол для пода чи приготовленного раствора в прием ную емкость цементировочного агрегата l. Недостатком данного устройства является невозможность получения раствора плотностью 2200 - 2250 кт/ за один цикл при производительности 20 и выше вследствие того, чт оси щелевидных насадков находятся н одной оси со сбросным стволом. При этом при расширении струй снижается проходное сечение для тдашонаасного материала, затягиваемого струей жид кости затворения, и, следовательнб, невозможно получить раствор нужной плотности. Наиболее близким техническим решением к изобретению является уст- ройство для приготовления тампонажного раствора, включакщее приемную камеру, сбросной ствол, коллектор вьюокого давления для подачи жидкости затворения с размещенными в нем щелевидными насадками 2. Известное устройство характеризу ется невысокой производительностью, невозможностью получения раствора не только с высокой плотностью (2200т-2250 кг/м) при высокой произ водительности, но и нормальной плот ностью - 1850 кг/м. Целью изобретения является повы шение производительности за счет по вышения плотности раствора за один цикл. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для приготов- ления тампонажкого раствора, включающем приемную камеру, сбросной ствол, коллектор высокого давления для подачи жидкости затворения с 39 размещенными в нем щелевидными насадками, оси последних расположены в одной горизонтальной плоскости,, смещенной вниз относительно центральной оси сбросного ствола на 1/5-1/7 его диаметра. Такое вьтолнение устройства со смещенной плоскостью осей щелеввдных насадков увеличивает проходное сечение для тампонажного материала, затягиваемого в смесительную часть сбросного ствола за счет пограничного трения СТРУИ жидкости затворения с тампонажным материалом, вследствие чего увеличивается количество сухого тампонажного материала затягиваемого струей. Кроме того, за счет нескольких насадков увеличивается поверхность обмена количеством движения между струей затворения и тампонажным материалом, что позволяет получить тампонажные растворы повышенной плотности 2250 кг/м и вы1ае при высокой производительности 20 дмVc и выше за один цикл. На фиг, схематически изображено предлагаемое устройство, общий ви;, разрез; на фиг,2 - сечение А-А на фиг, I;.на фиг.3 - вид Б на фиг.1, на фиг.4 - сечение В-В на фиг.З. Устройство включает приемную воронку 1 для подачи сухого тампонажйого материала, которая байонетным затвором 2 соединяется с приемной камерой 3, коллектор 4 высокого давления, в котором закреплены два патрубка 5 с коническими гнездами 6 для нодачи жидкости затворения, В приемную камеру 3 вворачивается сбросной ствол 7 для подачи приготовленного тампонажного раствора в приемную емкость цементировочного агрегата. На внутренней поверхности приемной камеры 3 закреплены щелевидные насадки 8 в количестве 6 шт., соединяилциеся с внутренней поверхностью коллектора 4. Оси щелевидных насадков 8 смещены относительно центральной оси - .,1 I сбросного ствола 7 на г - s его диаметра. Устройство работает следующим образом. Через патрубки 5 от насоса подается жидкость затворения, которая равномерно распределяется между щелевидными насадками 8, Из щелевидных насадков 8 жидкость истекает в ввде струйо При достижении расчетного да ления жвдкости эатворения 1,5 МПа в приемную воронку 1 подается сухой тампонажный материал от цементосмесительной установки типа или стационарной пневмонакопительной ем кости. Дозирование сухого тампонажного материала должно обеспечивать постоянный уровень его в приемной воррнке 1, При этом за счет пограничного трения струи жвдкости затворения с окружающим ее сухим тампонажным материалом, последний затягивается в сбросной ствол 7. Так как щелевидные .насадки 8 смещены относительно центральной оси сбросного ствола 7 на А 1 I величину t 7 ° диш«1етра, то в устройстве сечение для прохода затягиваемого материала значительно увеличено по сравнению с аналогами. Далее оухой тампонажный материал вследствие инверсии струй, истекающих из целевидных насадков 8, смешивается с жвдкостью затворения в турбулентном потоке до получения готового тампонажного раствора, который подается на прием насоса цементировочного агрегата. Смещение плоскости оси насадков н диаметра сброс - 5- 7 величину ного ствола обусловлено следующим об разом. Проводилось 5 экспериментов, каждь1й из которых отличался друг от друга установкой насадков, плоскость осей которых смещалась соответственно на 1/4, 1/5, 1/6, 1/7 и 1/8 относительно диаметра сбросного ствола равного 138 мм. При испытании предлагаемого устройства по приготовлению тампонажно/го раствора из спеццемента типа УЦГ-2 в коллектор высокого давления подавалась ясодкость затворения вода) при давлении 2,0 МПа, Вода йстekaлa из шести щелевидных насадков« которые смещены« относительно ося сбросного CTBOJ a вниз соответственно .в каждом опыте на 37; 27,6; 19,7 и 17,2 мм. Расход жидкостьи затвореиия через щелевидные насадки составил 15 . В приемную воронку устройства от цементосмесительной установки 2СМН-20 подавали спеццемент УЦГ-2 с расходом 45 кг/с. Из сбросного ствола устройства бьт ползгчен тампонажный раствор, плотность которого определялась плотномером типа АБР-1, а производительность замерена с помощью станции контроля цементирования (СКЦ-2Н). Результаты исследований приведены .в таблице. Из таблицы следует, что при смещении плоскости расположения насадков относительно оси сбросного ствола на величину более 1/5 диаметра резко ухудшается смещение тампонажногр материала со струей жидкости зatвopeния, нарушается стабильность величины плотности приготавливаемого раствора. Из сбросного ствола в приемный бачок цементировочного агрегата попадают пачки плохо перемешанной цементной смеси с пониженной плотностью 2050-2100 кг/м. В случае смещения ост насадков на величину менее 1/7 диаметра ствола невозможно получить раствор плотностью 2250 кг/м за один цикл, для чего необходимо доутяжелять раствор на втором цикле. Использование предлагаемого устройства для приготовления тампонажного раствора позволяет получить тяжелые растворы плотностью 2200Z270 КГ/М- при производительности по раствору 20 и выше з& одик цикл. . При применении устройства для приготовления тампонажного раствора исключаются агрегаты, предназначенные для утяжеления: цементировочньзй агрегат для подачи тампонажного растора, которь необходимо довести до лотности 2200-2250 кг/м во второе устройство для приготовления тампонажнопо раствора, цементосмесительную установ1су для подачи тампонажного материала при доутяжелении растора на втором циклес Таким образом, данное устройство озволяет приготавливать тампонажный повышенной плотности 2250 один цикл.

Смещение насадков с ще левидными отверстиями относительно оси сбросного ствола вниз на величину

Производительность, дм/с

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАШОНАШЮГО РАСТВОРА, включающее приемную камеру, сбросной ствол, коллектор высокого давления для подачи жидкости затворения с размещенными в нем щелевидными насадками, отличающе ее я тем, что, с целью повьшения производительности за счет повышения плотности раствора за один цикл, оси щелевидных насадок расположены в одной горизонтальной плоскости, смещенной вниз относительно центральной оси сбросного ствола на 1/5-1/7 его диаметра.

1

А

I 5

1 6

1

7

1 8

2100

22tl 2200 22tl

22il

2270 22tl

2200 22tl

2180 6 в

Фиг. 2 видб

ФиеЛ