Устройство для приготовления бурового раствора Советский патент 1982 года по МПК E21B21/06 

Изобретение относится к способам приготовления буровых и тампонажных оастворов и может быть использовано в нефтяной , газовой, горной, строительной отраслях промышленности, а также в геологии при разведке полезных ископаемых. Известно устройство для приготовления бурового раствора путем переме шивания глинопорошка с водой. Это наиболее широко распространенная в практике бурения двухвальная глиномешалка 1 . Недостатком этого устройства является отсутствие возможности изменения параметров приготавливаемого .раствора в желаемом направлении, поскольку единственной функцией гли номешалки является механическое пе-; ремешивание жидких (вода, растворвя химических реагентов) и твердых (гли на, утяжелитель) компонентов бурово раствора между собой. Наиболее близким по технической сущности является устройство для приготовления бурового раствора, вклювключающее емкость для перемешивания компонентов раствора с загрузоч ным отверстием, источник постоянного тока и разноименные электроды,2 Недостатком данного устройства является невысокое качество приготовЯенного раствора. Целью изобретения является повышение качества приготовляемого раствора путем обеспечения возможности расширения диапазона регулирования параметров раствора. Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено размещенным у загрузочного отверстия дополнительным коронирующим отрицательным электродом и пoлyпpoницaeмo i диэлектрической перегородкой, которая делит ем«« кость для приготовления растворов на вакуумную камеру и камеру, заполг ненную раствором, причем положитель ныи электрод установлен в вакуумной камере, а основной отрицательный в камере, заполненной раствором, и. выполнен в виде вращающихся лопас-На чертеже изображено устройство. Устройство состоит из емкости 1 для перемешивания раствора, источника 2 постоянного тока, вакуумированной камеры 3 сообщающейся с емкостью 1 при помощи полупроницаемой диэлектрической перегородки . В вакуумированиой камере установлен положительный электрод 5. Основной отрицательный электрод 6 выполнен в виде перемешивающих лопастей. Вал 7 лопастей 6 электрически изолирован от вала электродвигателя 8 пос редством изоляционной муфты 9. У загрузочного отверстия бункера 10 установлен дополнительный высоковольтный коронирук)щий отрицатель ный электрод 11, соединенный с отри цательным полюсом источника 12 высокого напряжения. Положительный полюс источника 12 высокого напряжения соединен с колле тором 13. Разрежение в вакуумной камере 3 поддерживается при помощи вакуумного насоса 14. Емкость 1 для приготовления раствора заполнена буровой жидкостью 15- . Устройство работает следующим образом. После включения источника тока 2 и заполнения емкости 1 водой начинается процесс ее электролитического разложения. Однако этот процесс протекает без загрязнения воды продуктами электрохимических реакций, протекающих на положительном электроде, так как молекулы воды и ионы примесей под действием значительной разности давлений проникают сквозь полупроницаемую перегородку k в. зону газового разряда положительного электрода и в виде разреженного пара удаляются в атмосферу. Процессы, про текающие в вакуумированной камере 3 аналогичны тем, которые имеют место в газоразрядных (газосветных) лампах. Они отличаются лишь тем, что в данном случае необходимо постоянно поддерживать оптимальную степень разрежения в вакуумной камере, поскольку ионы, обслуживающие наличие электрического контакта между .электродом 5 и жидкостью .(буровым 9 14 раствором) 15 постоянно перемещаются из жидкости в вакуумную камеру. В зоне вращающегося электрода-мешалки 6 происходит интенсивное разложение воды с образованием гидроксильных групп и выделением водорода. При этом происходит процесс ощелачивания воды - перевод солей, содержащихся в ней и обусловливающих ее минерализацию, в соединения типа Ме(ОН)г,, где символ Me обозначает положительный Ион металла. Таким образом, в воде образуются гидраты окисей различных металлов МдСОН), Ca(OH)j, КОН, NaOH. После полного перевода соединений типа солей в соединения типа оснований вода в емкости 1 насыщается свободными гидроксильными группами. Это обычно происходит при достижении рН значения 1(. После того, как рН среды достигает значения 1, подают напряжение на электрод 11 от источника 12 высокого напряжения. Вокруг электрода 11 образуется коронный разряд, воздействию которого подвергаются глинистые частицы, падающие из бункера 10 в емкость 1 . В момент открытия бункера 10 и включения источника 12 высокого напряжения начинается собственно процесс приготовления бурового раствора. Глинистые частицы, попадающие в область коронного разряда, оказываются в зоне действия чрезвычайно высокого градиента отрицательного (по отношению к окруж.эющей среде) потенциала. Это способствует восстановлению нейтрального состояния части многовалентных ионов Fe , Ni, Со, Си, Л1, находящихся на поверхности глинистых частиц и сравнительно слабо с ней связанных. Следует отметить, что ионы щелочных и щелочноземельных металлов, также находящиеся на поверхности глинистых частиц, не претерпевают при этом никаких изменений, ибо не восстанавливаются в обычных условиях. Отрыв их от поверхности глинистых частиц происходит лишь тогда, когда глийистые частиць. попадая в воду, насыщенную .свободными гидроксильными группами, начнут взаимодействовать с ними. Это взаимодействие заключается в образовании гидроокисей, одно- и двухвалентных металлов Na, К, Са, Mq, а также в образовании гидратов окисей и гидратов закисей ионов Fe, Ni, Со, А1, не восстанавливающихся до нейтрального состояния в зоне коронного раз ряда отрицательного электрода . В результате этих процессов поверхность глинистых частиц гидрофилизируется и приобретает весьма высокий элeктpoкинeJичecкий потенциал. Это способствует увеличению ионногидратных оболочек, окружающих глинистые частицы, что, в свою очередь, обусловливает резкое умень шение водоотдачи и вязкости раство,ров, приготовленных на этой установ ке. Установка позволяет получать вы сококачествеиный буровой раствор без применения химических реагентов, что объясняет ее значительный экономический эффект - от 30 до 50 тыс. руб. на одну скважину со (Средней глубиной 3000 м. Формула изобретения Устройство для приготовления бурового раствора, включающее ем.кость для перемешивания компонентов jpacTBopa с загрузочным отверстием источник постоянного тока и разноименные электроды, отличающееся тем, что, с uenbjo .1повышения качества приготовляемого бурового раствора путем обеспечения возможности расширения диапазона регулирования параметров раствора, оно снабжено размещенным у загрузочного отверстия емкости дополнительным коронирущим отрицательным электродом и полупроницаемой диэлектрической перегородкой, которая делит емкость на вакуумную камеру и камеру, заполненную раствором, причем положительный электрод установлен в вакуумной камере, а - основной отрицательный электрод - в камере, заполненной раствором, и выполнен в виде вращающихся лопастей, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Колесникова Т. И. и др. Буровые растворы и крепление скважин. М., Недра, 1975. с. 122. 2.Реферативный сборник Бурение газовых и газоконденсатныхскважин, выл. St М., 1976, с. 20-23(прототип X

Газ из 8акуумнеи камеры

Г/гинопорошок из ffyMtfepa

ft