Устройство для образования и разрушения пены Советский патент 1987 года по МПК B01D19/00 B01D19/02 

Изобретение относится к устройствам для образования и разрушения пены и может быть использовано для этой цели на открытом воздухе или в вентилируемых помещениях.

Целью изобретения является повышение эффективности процессов образования и разрушения пены за счет снижения энергозатрат на разрушение пены и снижения расхода ПАВ.

На чертеже показано устройство для об- разования и разрушения пены.

Устройство для образования и разрушения пены содержит пенообразователь 1, емкость 2 с раствором ПАВ, компрессор 3, насос 4, отстойник 5, двигатель внутреннего сгорания (ДВС) 6, связанный через карданный вал 7 с вращателем 8 бурильных труб 9, которые сообщены с пенообразователем 1 через вертлюг 10.

На устье скважины 11 установлен оголовок 12 с вращающимся превентором (уплот- нением). На оголовке с уклоном в сторону отстойника 5 закреплена камера пеногаси- теля 13 с перфорированной трубой 14 внутри, связанной либо непосредственно с выхлопной трубой 15 ДВС, либо с выходным патрубком 16 глушителя 17. Перфорация в трубе 14 обеспечивает лучшее перемешивание выхлопных газов с пеной. Для образования и разрушения пены может быть использован имеющийся источник нагретых выхлопных газов, например ДВС компрессора, на- coca или буровой установки.

Выходная часть камеры пеногасителя 13 сообщена с холодильником 18, а последний сообщен с впускным патрубком 19 компрессора 3. Для исключения попадания жидкости из пенообразователя в компрессор 3 и воздуха в насос 4 на воздухопроводе и нагнетательной линии насоса установлены обратные клапаны 20.

Устройство работает следующим образом.

При работе ДВС 6 (в качестве которого обычно используется двигатель буровой установки) вращение от него передается на врашатель 8, бурильные трубы 9, а по ним - на забойный инструмент с помощью которого осуществляется углубка скважины. Продукты разрушения забоя выносятся к устью скважины 11 пенным промывочным раствором, который затем поступает через оголовок 12 и вращающийся превентер в камеру пеногасителя 13, где пена разрушается под действием высокой температуры выхлопных газов, выходящих из трубы 14, и содержащихся в них твердых частиц не- сгоревщего топлива (сажи). Выхлопные газы могут подаваться в перфорированную трубу 14 непосредственно от выпускной тру- бы 15 ДВС, либо через выпускной патрубок 16 глушителя 17. В первом случае температура выхлопных газов и эффективность

разрушения пены выше. Однако для этого необходимо делать врезку в трубу 15 и заглушать патрубок 16 глушителя, причем в этом случае функцию последнего будет выполнять сама камера пеногасителя, где значительная часть шума от работы ДВС будет подавлена пенным раствором.

При соединении перфорированной трубы 14 с патрубком 16 глушителя схема упрощается, но температура выхлопных газов, поступающих в камеру пеногасителя, снижается и составляет около 250-300°С на рабочих режимах ДВС, что, -как показали эксперименты, достаточно для разрушения пены.

После разрушения в пеногасителе пенного раствора последний разделяется на три фазы: газообразную, жидкую - раствор ПАВ и твердую - частицы выбуренной породы, причем твердая и жидкая фазы стекают в отстойник 5 по наклонной поверхности камеры пеногасителя 13, а газообразная фаза, составленная из газа, содержавшегося в пузырьках пены и выхлопного газа, отводится из камеры пеногасителя 13 в холодильник 18, где охлаждается до температуры ниже 100°С и далее подается на вход компрессора 3, смешивается с воздухом и поступает через обратный клапан 20 в пенообразователь 1, где смешивается с раствором ПАВ, который откачивается насосом 4 с верхней поверхности отстойника 5. Для восполнения потерь раствора ПАВ в результате его испарения, утечек в скважине и отстойнике, в пенообразователь 1 вводят необходимое количество свежего раствора ПАВ из емкости 2. Эффективность пено- образования регулируют путем изменения температуры выхлопных газов на выходе из холодильника изменением соотношения воздуха и выхлопных газов, поступающих на вход в компрессор, а также соотношением жидкой и газообразной фаз, поступающих в пенообразователь. При этом учитывается известное свойство газов лучше растворяться в растворе с понижением температуры последнего и ростом количества углекислоты, содержащейся в газе. Последнее обстоятельство учитывают путем подбора соотношений воздуха и выхлопных газов (содержащих по сравнению с воздухом увеличенное в 170-400 раз количество СО), поступающих на вход компрессора. Возможно также использование для ценообразования одних выхлопных газов (без подачи воздуха). Однако для этого необходимо, чтобы производительность ДВС (по выхлопным газам) соответствовала производительности компрессора, а также не превыщать максимально допустимую температуру газов на входе в компрессор (по условиям его нормальной работы).

Использование изобретения, например, в бурении позволит интенсифицировать процессы пенообразования и пеногашения промывочного агента без больших дополнительных затрат, снизить расход ПАВ и полностью исключить затраты на нагрев пенога- сящего теплоносителя.

В устройстве предлагается использовать содержащуюся в выхлопных газах ДВС двуокись углерода (СО) - углекислый газ, для лучшего пенообразования, поскольку известно, что по отношению к азоту и кислороду - основным компонентом атмосфер- Ю ного воздуха - растворимость СОг в воде соответственно в 58 и 25 раз выше.

В выхлопных газах ДВС содержание СО составляет 5-12%, азота 74-77%, кислорода 0,3-8%, остальное - водяной пар ,, 3,0-5,5%. окись углерода, окислы азота, углеводорода, альдегиды и сажа. По сравне- нению с атмосферным воздухом, в котором содержится 0,03% СОг, в выхлопных газах содержание СОг оказывается в 170-400 раз

выхлопных газов на окружающую среду и условия работы обслуживающего персонала за счет поглощения в растворе ПАВ частиц сажи, токсичных газов СО„ окислов азота и пр., а также подавления шума работающего двигателя внутреннего сгорания при подаче выхлопных газов в пену.

Формула изобретения

Устройство для образования и разрушения пены, включающее двигатель внутреннего сгорания, пенообразователь, компрессор, камеру пеногасителя с впускным патрубком для подачи пены, отстойник, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процессов образования и разрушения пены за счет снижения энергозатрат на разрушение пены и снижения расхода ПАВ, оно снабжено холодильником, размещенным между камерой пеногасителя и

выше. За счет этого растворимость выхлоп-20 компрессором, камера пеногасителя снаб- ных газов в водном растворе ПАВ в 3,3-жена перфорированной трубой, связанной с 6,25 раз выше, чем воздуха.двигателем внутреннего сгорания, размеще- Дополнительным преимуществом изобре-на с уклоном в сторону отстойника и гид- тения является снижение вредного влиянияравлически связана с компрессором.

выхлопных газов на окружающую среду и условия работы обслуживающего персонала за счет поглощения в растворе ПАВ частиц сажи, токсичных газов СО„ окислов азота и пр., а также подавления шума работающего двигателя внутреннего сгорания при подаче выхлопных газов в пену.

Формула изобретения

Устройство для образования и разрушения пены, включающее двигатель внутреннего сгорания, пенообразователь, компрессор, камеру пеногасителя с впускным патрубком для подачи пены, отстойник, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процессов образования и разрушения пены за счет снижения энергозатрат на разрушение пены и снижения расхода ПАВ, оно снабжено холодильником, размещенным между камерой пеногасителя и

Изобретение относится к устройству для образования и разрушения пены и позволяет повысить эффективность процессов образования и разрушения пены за счет снижения энергозатрат на разрушение пены и снижения рас.хода ПАВ при использовании систем с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Выхлопные газы от ДВС 6 подаются в пеногаситель 13, где происходит разрушение пены под действием термического воздействия. Продукты разрушения пены поступают в отстойник 5, а их жидкая фаза направляется далее через насос 4 в пенообразователь 1, где смешивается с воздухом. Выхлопные газы из пеногасителя 13 подаются через холодильник 18 на вход компрессора 3, где смешиваются с воздухом и направляются в пенообразователь 1. Содержа- шийся в выхлопных газах углекислый газ способствует лучшему пенообразованию и снижает расход ПАВ для образования не- с ны. 1 ил. (Л ьо 00 1С 00 00 /.f