ГИДРОДИСПЕРГАТОР

Предложение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для интенсификации растворения химических реагентов в жидкостях, активации лежалых цементов и диспергирования порошкообразных и гранулированных материалов, используемых в буровых и цементных растворах.
Известны механические, вибрационные и ультразвуковые диспергаторы, гидроциклоны, дезинтеграторы [1]. Диспергаторы этих конструкций как отмечают авторы Горский В.Ф., Жмуркевич Е.И. в журнале «Нефтяная и газовая промышленность», 1983 г., №2, с.23, имеют ряд существенных недостатков. Так, например, применение магнитомеханических и ультразвуковых диспергаторов связано с использованием дорогостоящего оборудования и плохо вписывается в технологическую линию цементирования скважин.
Известен гидродиспергатор цементных растворов класса «струя в струю» [2], содержащий полый корпус, в котором в двух диаметрально противоположных направлениях вмонтированы патрубки с конусоидальными насадками.
Работа гидродиспергатора основана на использовании кинетической энергии турбулентных потоков, выходящих из двух насадок. Вследствие возникающего кавитационного эффекта происходит разрушение скомковавшихся лежалых цементов и гидратных оболочек на частицах цемента.
Этот гидродиспергатор по технической сущности и достигаемому результату более близок к предлагаемому и может быть использован в качестве прототипа.
Однако известный активатор в силу своих конструктивных особенностей имеет боковой отвод существенно большей длины, что обусловливает сложности при включении гидродиспергатора в систему его использования, а сварочное соединение отвода к корпусу опасно при работе под высокими значениями давления. Кроме того, он металлоемок, а его монтаж в высоконапорную линию не технологичен.
Технической задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции, следовательно и снижение металлоемкости, а также упрощение технологии изготовления и эксплуатации.
Поставленная задача решается описываемым гидродиспергатором, содержащим корпус с присоединительными резьбами на концах и насадки.
Новым является то, что его корпус выполнен двухступенчатым и снабжен толстостенным стаканом, размещенным концентрично и с зазором в его большей ступени, донной частью обращенным к выходному отверстию меньшей ступени корпуса, причем со стороны открытого конца стакана выполнены наружные и внутренние резьбовые нарезки, наружной из которых он присоединен к большей ступени корпуса, при этом насадки установлены в боковых отверстиях стакана, выполненных в диаметрально противоположных направлениях, оси которых перпендикулярны центральной оси корпуса.
Новым является также и то, что насадки выполнены из износостойкого материала с каноидальными отверстиями, причем в качестве износостойкого материала для насадок использован керамический материал.
Представленный рисунок поясняет суть заявляемой полезной модели, где изображен общий вид гидродиспергатора в транспортном положении, в продольном разрезе.
Гидродиспергатор содержит полый корпус, выполненным в виде двухступенчатого переходника с меньшей и большей ступенями 1 и 2 соответственно с присоединительными резьбами 3 и 4 на концевых участках упомянутых ступеней. Большая ступень 2 корпуса снабжена толстостенным стаканом 5, установленным в ее полости концентрично и с зазором, донной частью 6, обращенным к выходному отверстию 7 меньшей ступени 1 корпуса. На наружной стенке стакана со стороны его открытого конца выполнена присоединительная резьба 8, с помощью которой он присоединен к большей ступени 2 корпуса, а резьбовая нарезка 9 выполнена на внутренней стенке стакана и предназначена для присоединения к напорной линии насоса. В боковых стенках стакана 5 выполнены отверстия в диаметрально противоположных направлениях, оси которых перпендикулярны к центральной оси корпуса, и в которых установлены износостойкие насадки 10 и 11 одинаковой конструкции из керамического материала с каноидальными отверстиями 12 и 13.
Гидродиспергатор работает следующим образом.
Его в собранном виде, как это изображено на рисунке, на резьбах 3 и 9 присоединяют к напорной линии цементировочного агрегата, или бурового насоса так, чтобы диспергируемая смесь поступала со стороны корпуса с меньшей ступенью 1.
При включении в работу насоса (насос на фиг. не изображен) смесь с диспергируюмым материалом через выходное отверстие 7 меньшей ступени 1 корпуса под высоким давлением попадает в полость корпуса большей ступени 2, где происходит гидроудар об стенки дна 6 стакана, при котором осуществляется предварительное диспергирование. При ударе кинетическая энергия потока смеси частично переходит в тепловую, что способствует нагреванию среды и ускорению процесса диспергирования твердых частиц. Смесь после удара, отражаясь от дна 6 стакана, направляется к стенкам верхней части корпуса - происходит следующий удар, способствующий
дополнительному диспергированию твердых частиц и перемешиванию смеси, разрушению коуагаляционных агрегатов, частично проскочивших в процессе удара о дно стакана. Далее смесь по кольцевому зазору 14 попадает в каноидальные отверстия 12 и 13 насадок. Две струи исходящие из насадок, встречаются и ударяются с высокой скоростью на центральной оси стакана 5, при котором происходит полное диспергирование смеси.
Технико-экономическое преимущество предлагаемой полезной модели заключается в следующем.
Гидродиспергатор прост по конструкции, технологичен в изготовлении и в эксплуатации. Он обладает высокой эффективностью. Многократные удары разной разновидности - струя об стенку дна стакана, являющийся экраном, а также в стенки корпуса, и далее струя в струю, обеспечивает ускорение процесса диспергирования твердых частиц и растворение хим. реагентов, а также их перемешивание, без повторения процесса приготовлении не только цементных, но и буровых растворов с использованием глинопорошков, хим. реагентов и утяжелителей.
Использование устройства позволит создавать, поддерживать и восстанавливать оптимальные структурно-механические и фильтрационные свойства бурового раствора в сложных горно-геологических условиях, что в конечном итоге обеспечит повышение технико-экономических показателей бурения или повысить качество цементирования скважин.
Источники информации:
1. Книга Булатова А.И., Измайлова Л.Б. и др., «Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин», - М.»недра», 1982 г., 62 с.
2. Книга Булатова А.И., Измайлова Л.Б. и др., «Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин», - М.»недра», 1982 г., 62 с.(прототип).