Устройство для очистки бурового раствора Советский патент 1992 года по МПК B04C5/08 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к очистке буровых растворов при бурении скважин на нефть и газ.

Известна установка для обезвоживания шлама, содержащая цилиндрический гидроциклон с тангенциальным входным и осевым выходным патрубками, фильтр, соединенный с вибратором, в котором очистка суспензии от твердой фракции производится за счет гидроциклонного эффекта и фильтрации через конический вибрирующий фильтр.

Недостатком данной установки является то, что выделенная за счет гидроциклонного эффекта твердая фракция потоком жидкости с вибрацией движется по коническому фильтру, травмирует его, кольматиру- .ет фильтр, затрудняет фильтрацию и снижает степень очистки. Крупность выде- ляемых твердых частиц определяется зернистостью ячеек фильтра.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, реализующее способ классификации тонкоизмельченного продукта. Устройство состоит из корпуса цилиндрической формы, разделенного сетчатой перегородкой на камеру исходной суспензии и камеру фильтрата. В стенку камеры исходной суспензии по касательной к ее поверхности врезан патрубок для подачи исходной суспензии. В нижней части камеры расположен жесткий поршень, имеющий вид усеченного конуса, в вершине которого находится разгрузочное приспособление. В камере фильтрата расположены разгрузочный патрубок и жесткий поршень, соединенный с нижним поршнем тягами. Поршни прикреплены к корпусу гибкими элементами и соединены с вибровозбудителем.

Недостатками данного устройства являются уменьшение поверхности сетчатой перегородки в связи с использованием круглой формы, неодинаковые условия фильтрации жидкой фазы суспензии в краевых и центральных частях сетчатой перегородки, образование под сеткой устойчивых вихревых структур, ухудшающих условия фильтрации и снижающих производительность сепаратора.

Цель изобретения - повышение скорости процесса и степени очистки бурового раствора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, включающем в себя корпус с входным и выходными патрубками, разделенный сетчатой перегородкой на камеру исходной суспензии и камеру фильтрата, закрытые с противоположных сторон нижним коноидальным поршнем с разгрузочным отверстием в вершине, и верхним поршнем, связанным с нижним поршнем через тяги и с источником колебаний, корпус выполнен в виде сужающегося книзу усеченного конуса, сопряженного расширяющейся частью при помощи дифлектора с прямоугольной сетчатой перегородкой и прямоугольной камерой фильтрата, закрытой прямоугольным поршнем, площадь которого превышает

0 площадь нижнего поршня, а входной патрубок расположен тангенциально в коно- идальной части корпуса.

Коноидальная форма нижней части корпуса и подача бурового раствора в нижнюю

5 часть корпуса позволяют увеличить гидроциклонный эффект по сравнению с цилиндрическим гидроциклоном.

Использование прямоугольной формы сетчатой перегородки позволяет при одних

0 и тех же габаритных размерах устройства повысить площадь фильтрующей пер.его- родки по сравнению с круглой формой.

Дефлектор, соединяющий расширяющуюся часть конуса с прямоугольной сетча5 той перегородкой, позволяет уменьшить скорость восходящего потока и вращательное движение раствора непосредственно перед сетчатой перегородкой.

Большая площадь верхнего прямо0 угольного поршня по сравнению с площадью нижнего коноидального поршня позволяет при одной и той же амплитуде колебания обоих поршней создать под верхним поршнем при ходе вверх большее раз5 режение, что улучшает условия фильтрации раствора через сетку, а при ходе вниз создает более высокое давление, что улучшает условия очистки сетки.

Таким образом, повышаются скорость

0 процесса и качество очистки бурового раствора путем увеличения поверхности сетчатой перегородки за счет изменения ее формы, а также путем увеличения гидроциклонного эффекта и создания более благо5 приятных условий для фильтрации раствора и очистки сетчатой перегородки.

На чертеже изображено устройство, вид сбоку, разрез.

Устройство представляет собой корпус,

0 состоящий из конического гидроциклона 1, прямоугольного короба камеры фильтрата

2,сопряженных между собой дефлектором

3.Между коробом камеры фильтрата и дефлектором 3 расположена прямоугольная

5 сетчатая перегородка 4, делящая корпус на камеру исходного бурового раствора и камеру фильтрата. Камера фильтрата имеет патрубок 5 для слива очищенного бурового раствора и сверху закрыта прямоугольным поршнем 6, соединенным при помощи тяг 7

с нижним коноидальным поршнем 8. Поршни б и 8 при помощи гибких связей соединены с корпусом с возможностью колебания в осевом направлении и с вибровозбудителем 9. В вершине нижнего коноидального поршня 8 располагается разгрузочное устройство 10. Для подачи бурового раствора в очистное устройство конический гидроциклон оснащен тангенциальным входным патрубком 11. Вся эта система закреплена на раме 12, установленной на амортизаторах 13.

Устройство работает следующим образом.

Неочищенный буровой раствор от устья скважины через входной патрубок 11 поступает по касательной к конусу в гидроциклонную часть корпуса, в которой происходит первая стадия грубой очистки за счет гидроциклонного эффекта. При этом создается вихревая воронка. Из воронки, а частично из верхней вращающейся струи раствор через дефлектор 3 поступает под сетчатую перегородку 4, при этом в дефлекторе происходит уменьшение вращения и вертикальной скорости потока. Все это происходит в вибрирующем поле. Уменьшение скорости восходящего потока способствует увеличению скорости падения частиц шлама. Как известно, в зоне сетчатой перего- редки за счет вибрации образуется псевдокипящий слой, в котором полностью разрываются структурные связи бурового раствора. Освобожденные от связей частицы шлама под действием силы тяжести и силы инерции циклически ускоренно начинают падать в вибрирующем потоке. В этом случае большое значение имеет соотношение скоростей падения и восходящего потока. Существенное значение в процессе очистки имеет соотношение площадей верхнего и нижнего поршней. В предлагаемом устройстве площадь верхнего поршня 6 кратно превышает площадь нижнего 8. Такое соотношение позволяет при ходе порш- ней вверх при одной и той же амплитуде и

скорости движения создавать под верхним поршнем 6 более высокую степень разрежения, что способствует лучшей фильтрации. При ходе поршней вниз под верхним поршнем создается более высокое давление, что также способствует лучшей очистке сетки от ислама. Крупный шлам со стенок гидроциклона и тонкодисперсный из центрального поля скапливается на коническом нижнем поршне 8 и удаляется через разгрузочное приспособление 10. Отфильтрованный через сетчатую перегородку 4 раствор из камеры фильтрата через патрубок 5 удаляется в циркуляционную систему.

При использовании изобретения повышаются скорость процесса и качество очистки за счет увеличения площади сетчатой перегородки, создания более благоприятного соотношения скоростей падения шлама и восходящего потока бурового раствора, создания более равномерных условий работы краевых и центральных участков сетчатой перегородки, улучшения очистки сетки от кольматирующих частиц шлама.

Формула изобретения Устройство для очистки бурового раствора, содержащее корпус с входным и выходным патрубками для бурового раствора, разделенный сетчатой перегородкой на камеру исходной суспензии и камеру фильтрата, закрытые с противоположных сторон верхним и нижним поршнями, жестко связанными между собой и с вибровозбудителем, и установленными в корпусе на гибких связях с возможностью колебания в осевом направлении, отличающееся тем. что, с целью повышения эффективности процесса очистки бурового раствора, корпус выполнен в виде усеченного конуса, сетчатая перегородка, камера фильтрата и верхний поршень выполнены прямоугольными, входной патрубок соединен с корпусом тангенциально, а площадь верхнего поршня больше площади нижнего.

Изобретение относится к очистке буровых растворов при бурении скважин на нефть и газ и позволяет повысить эффективность процесса очистки бурового раствора. Устройство включает корпус, разделенный сетчатой перегородкой 4 на камеру исходного бурового раствора-и камеру фильтрата 2, закрытые верхним 6 и нижним 8 поршнями, связанными- с вибровозбудителем 9 и между собой с возможностью колебания в осевом направлении. Корпус выполнен в виде усеченного конуса, входной патрубок 11 присоединен к корпусу тангенциально,площадь верхнего поршня 6 больше площади нижнего поршня 8, а камера фильтрата 2 и верхний поршень 6 выполнены прямоугольными. 1 ил. ел с К