Устройство для приготовления растворов Советский патент 1981 года по МПК E21B21/06 

I , ,

Изобретение относится к укреплению нефтяных и газовых скважин.

Известны устройства для приготовления тампонажных растворов и улучшения их свойств. В этих устройствах используется гидравлический удар струй.жидкости друг о друга и их и6течение с большой скоростью из сопел специальной формы f1 .

Однако эти устройства, обладают;существенными недостатками, заключают щимися в том, что сопла диаметром S6 мм быстро изнашиваются, забиваются; чрезвычайно увеличивают перепад давления и нагрузку на цементировочный агрегат,. Указанные устройства мадоэффективны и не обеспечивают заданную производительность при цементировании скважин.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для приготовления растворов, , состоящее из корпуса, внутри которого расположены диски с отверстиями.

Диски и распорные кольца делят кор-. пус на множество камер, причем диски имеют одинаковое количество отверстий расположенных по концентрическим ок ружностям с попеременным смещением в ряду 2.

Однако его конструкция приемлема только для обработки лехкодиспергируемых буровых растворов. При обработке труднодиспергируе1 1х тампонаж10ных цементных растворов было выявлено, что устройство не обеспечивает достижения нужных технологических параметров за один цикл обработки. Основной причиной этого является недос15таточная турбулизация раствора, которая -резко понижается вследствие гидравлических потерь, вызванных вязкостью раствора, постоянством живого сечения дисков в направлении движения

20 струи и увеличенным расположением между дисками.

Целью изобретения является повышение качества раствора.

Поставленная цель достигается тем, что суммарная ; площадь отверстий первого диска по ходу движения раствора на 30-60% больше суммарной площади отверстий последнего диска, причем суммарная площадь отверстий уменьшается по ходу движения раствора равномерно, рт дцрка .к диску и расстояние мезвду дисками равно 1,0-2,0 диаметрам отверстий.

Эти усовершенствования, снижая потери скоростного напора, обеспечивают повьшхение турбулизации раствора, что дает возможность достичь нужных технологических параметров раствора за один рабочий цикл, как того требует технология цементнрования скважин. Известно, что увеличение дисперсности цейента влняет на прочность цементного камня, а увеличение дисперсности глины влияет на вязкость раствора. Для определения оптимального живого сечения отверстия выходного диска F) и расстояния между дисками 1 обрабатывают при одинаковых условиях тампонажный раствор (отношение воды к цементу 0,5-) из цемента дпя холодных скважин, активг насть цемента 22 кгс/см и палыгорскитовый глинистый раствор (100 г глинопорошка на 1 л воды) на 12-ти вариантах устройства. Из тампонажного раствора формуют балочки и исследуют на изгиб изг через 2 сут. Определяют вязкость Т глинистого} раствора. Результаты исследований приведены в таблице.

Влияние расстояния на R.,,. и Т Результаты исследований показали, что, с целью обеспечения производительности устройства и качества Д11С- пёргации, целесообразно принять 1,040

39

36

34

32,

26

20

16,7

16,5

ИэГ 55 диаметра отверстий в диске, а Fgj,,j 30-60%. Применять Wix O нецелесообразно из-за низкой про- изводительности. На фиг. 1 изображено устройство, присоединенное к приемному ..сосуду, общий вгд; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4 - сечение В-В на фиг, I. Устройство для приготовления раст воров содержит трубчатый корпус 1, систему дисков 2 и 3 с отверстиями и распорные кольца 4, которые фиксирую диски в корпусе на расстоянии 1,02,0 диаметров отверстий. Диски в уст ройстве расположены так, что суммарная площадь отверстий в 1саждом из них равномерно уменьшается от диска к диску по направлению струи, причем суммарная площадь отверстий выходног диска составляет 30-60% площади отверстий входного диска. Отверстия расположены по концентрическим окруж стям с попеременным смещением в ряду. Корпус с помощью дисков и колец разделён на множество камер. Присоединение устройства к цементировочному агрегату и приемному сосуду или осреднительной емкости осуществляется с помощью быстроразъёмных соединениГ: 4 и 5, Приемный сосуд 6 содержит патрубок с тангенциальным щелевым отверстием 7. Раствор из цементировочного агрегата под давлением 80-100 кг/см про ходит через отверстия первого диска и разделяется по количеству отверстий на более мелкие струи, которые ударяются о поверхность смежного диска, свободную от отверстий. При этом в ка мере возникает высокотурбулентное движение, приводящее к интенсивному истиранию, соударению частиц раствора и ускорению их гидратации. При выходе из первой камеры раствор вторично разделяется на струи, по-, добным же образом активируется во вто рой и последующих камерах. При выходе из последней камеры раствор не испытывает противодавления и поступает в приемный сосуд, где пои наличии патрубка с тангенциальным щелевым отверстием дополнительно активируется путе истирания твердых частиц о стенки сосуда за счет интенсивного вращательного движения. Из приемного сосуда раствор цементировочным агрегатом подается в скважину. При подаче раствора самотеком из приемного сосуда в осреднительную емкость дополнительная активация происходит за счет перемешиваний. Применение устройства не влечет за собой усложнения технологии приготовления тампонажных растворов и закачки их в скважину. Испытания показали высокую зксплуатационную надежность предохагаемого устройства и возможность приготовления в нем тампонажных растваров высокого качества.. Приготовление раствора в устройстве увеличивает,его подвижность, непроницаемость и прочность цементного камня в 1,8-2 раза, увеличивает седиментационную устойчивость и снижает водоотдачу раствора в 2,5-3 раза. Рабочее время необходимое для достижения этого эффекта в предлагаемом устройстве, в 3-4 раза меньше, чем в известном. Это позволяет резко повысить производительность, улучшить качество тампонажных работ и решить весьма важную проблему .получения из существующих цементов высококачественных облегченных тампонажных растворов с удельным весом 1,2-1,5 г/см для крепления скважин с низким пластовым давлением. Формула изобретения Устройство для приготовления растворов , содержащее корпус с расположенными в нем распорными кольцами и дисками с отверстиями, которые делят корпус на множество камер, причем отверстия в дисках расположены по концентрическим окружностям с попеременным смещением в ряду, отличающееся тем, что, с целью повышения качества раствора, суммарная площадь отверстий первого диска по ходу движения раствора на 30-60% больше суммарной площади отверстий последнего диска, причем суммарная площадь отверстий умнеьшается по ходу движения раствора равномерно от диска к диску и расстояние между дисками равно 1,0-2,0 диаметрам отверстий. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Круглицкий Н. Н. и др. Физикохимическая механика тампонажных растворов. К,, Наукова думка, 1974, с,242. 2.Авторское свидетельство СССР 715766, кл, Е 21 В 21/00, 1976 (прототип) .

S-ff

AA

(pu.2

JLL