СМЕСИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
MIXING DEVICE

Изобретение относится к устройствам для смешивания различных компонентов, в частности для получения трехфазных пен, применяемых для глушения и освоения скважин.
Известно, что в процессе эксплуатации скважин периодически возникает необходимость в проведении капитального ремонта, что требует применения технологий глушения и освоения скважин.
Известно смесительное устройство (1) (Курочкин Б.М., Горшков Г.Ф., Поляков Л.П. и др. Опыт применения тампонирующей смеси с добавкой латекса: Реферативный сборник. - "Бурение" - М.: ВНИИОЭНГ, 1976, №2, с. 34-36).
Недостатком известного смесительного устройства является отсутствие возможности регулирования объемов подачи компонентов, а также отсутствуют обратные подачи компонентов, и отсутствуют обратные клапана как на осевом канале корпуса, так и на осевом канале бокового патрубка, что увеличивает риски при эксплуатации из-за возможной реакции пласта обрабатываемой скважины.
Известна конструкция газожидкостного эжектора, играющего роль смесительного устройства (2) (Петров А.Е., Петухов В.А. Установка компрессора КСЭ - 5М на агрегатах ЦА - 320, для проведения пенокислотных обработок: РЖ. Серия "Машины и нефтяное оборудование". Вып. 1. - М.: 1983, с. 5-6).
К недостаткам конструкции следует отнести отсутствие возможности осуществить настройку на новый технологический режим, при изменяющихся параметрах рабочих агентов по давлению, скорости потока и расходу, возможность подачи только двух рабочих агентов, когда в ряде случаев необходимо обеспечить смешение трех рабочих агентов - для получения трехкомпанентной смеси.
Известен жидкостно-газовый эжектор для приготовления и закачки пены в скважину (3) (Технология строительства газовых и газоконденсатных скважин: Сб. научных трудов ВНИИГАЗ - М., 1991 г., с. 82-85).
Недостатком известного жидкостно-газового эжектора является отсутствие возможности изменять расстояние между соплом и камерой смешения, для оптимизации работы эжектора. Этому также препятствует жесткое соединение корпуса с подводящим и отводящим трубопроводами, что служит препятствием к быстрой перенастройке устройства на новый технологический режим.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является смесительное устройство, предназначенное для получения пены (АС №1,161,165, Мкл. B01F 5/00, опубл. 15.06.85 г., бюл. №22).
Недостатком известного смесительного устройства является отсутствие возможности получения трехфазной пены, поскольку нет канала для подачи третьего компонента; невозможность регулирования расхода всех компонентов, без остановки технологического процесса.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности подачи, с регулируемым расходом третьего компонента, например пенообразующей жидкости и независимого регулирования расхода всех трех компонентов без остановки технологического процесса генерации стабильной мелкодисперсной пены.
Технический результат достигается тем, что известное смесительное устройство для получения трехфазной пены, содержащее полый корпус с подводящим и отводящим патрубками, шток, связанный с разделительным поршнем, насадку конусную, установленную внутри диффузора, жестко связанного с полым корпусом, конический элемент, диспергатор, согласно изобретению дополнительно снабжено регулировочной втулкой, связанной одним концом с полым корпусом, а другим через патрубок с прорезями с разделительным поршнем, причем в осевом канале регулировочной втулки установлена резьбовая втулка с подводящей трубкой, снабженной вертлюгом, воротком, трубкой питающей, пропущенной в осевой канал патрубка с прорезями, и штока, с образованием между ними кольцевого зазора, гидравлически связанного с осевым каналом переходника, а конический элемент связан с трубкой питающей и снабжен насадкой, поджимаемой штуцером, пропущенным через отверстие в диспергаторе, с образованием гидравлической связи с осевым каналом патрубка.
Конструкция смесительного устройства представлена на рисунке. Смесительное устройство состоит из полого корпуса 1, связанного через муфту 2 с переходником 3, поджимающим диффузор 4. К переходнику 3 присоединен патрубок 5, с креплением в осевом канале 6 переходника 3 диспергатора 7, с потенциальными каналами 8 для смешивания реагентов и получения высокостабильной пены.
В канале диффузора 4 размещается конический элемент 9, связанный через шток 10 с разделительным поршнем 11, связанным через патрубок 12, с регулировочной втулкой 13, установленной на резьбе в осевом канале корпуса 1. Патрубок 12 снабжен прорезями 14 и образует с внутренней поверхностью корпуса 1 кольцевую камеру 15. В теле корпуса 1 под разделительным поршнем 11 выполнены окна 16, гидравлически соединяющие камеру смешения 17 с подводящим патрубком 18, внутри которого закреплена решетка 19 и размещен шар 20, с возможностью взаимодействия с седлом 21.
Кольцевая камера15 через окна 22 в теле корпуса 1 связана с осевым каналом подводящего патрубка 23, в котором установлена решетка 24 и шар 25, который может взаимодействовать с седлом 26.
Подводящие патрубки 18 и 23 снабжены ниппелями 27 и 28. Регулировочная втулка 13 при ее вращении в резьбе корпуса 1 может перемещать в осевом направлении насадку конусную 29, с изменением площади кольцевого зазора 30 между ней и внутренней поверхностью диффузора 4.
В осевом канале регулировочной втулки 13 размещается резьбовая втулка 31, с которой связана трубка, питающая 32, пропущенная через осевой канал патрубка 12 и штока 10 размещенным, на нижнем конце трубки питающей 32 конический элемент 9, образует с внутренней поверхностью насадки конусной 29 кольцевой зазор 33.
Конический элемент 9 снабжен насадкой 34, закрепленной штуцером 35, пропущенным через диспергатор 7, в осевой канал патрубка 5. Положение регулировочной втулки 13 относительно корпуса 1 фиксируется стопорной гайкой 36.
С резьбовой втулкой 31 связана подводящая трубка 37, снабженная вертлюгом 38 и воротком 39.
Кольцевой зазор между регулировочной втулкой 13 и внутренней поверхностью корпуса 1 перекрыт уплотнительными кольцами 40, а между разделительным поршнем 11 и корпусом 1 уплотнительными кольцами 41.
Работа устройства
К ниппелю 27 подводящего патрубка 18 подсоединяют компрессор. К ниппелю 28 подводящего патрубка 23 подсоединяют насосный агрегат. Осевой канал подводящей трубки 37 через вертлюг 38 соединяется с питающим насосом для подачи, например, пенообразующей жидкости.
Согласно технологическому регламенту определяют необходимый расход жидкости, подаваемой от насосного агрегата через подводящий патрубок 23, с проходом потока через окна 22 в корпусе 1 в кольцевой канал между штоком 10 и трубкой питающей 32 и далее в кольцевой канал между коническим элементом 9 и насадкой конусной 29 в осевой канал 6 переходника 3 над диспергатором 7.
Газ по подводящему патрубку 18 и решетке 19 поступает в камеру смешения 17, откуда через кольцевой зазор между диффузором 4 и насадкой конусной 29 в осевой канал 6 переходника 3. Пенообразующая жидкость через вертлюг 38 подается в подводящую трубку 37 и далее по трубке питающей 32 к насадке 34 с выходом через штуцер 35 в осевой канал 6 патрубка 5. Смесь из двух компонентов перемешивается и по тангенциальным каналам 8 в теле диспергатора 7 подается в осевой канал 6 патрубка 5. Пенообразующая жидкость из насадки 34 и по осевому каналу штуцера 35 также подается в осевой канал патрубка 5 и далее в трубопровод, связанный со скважиной.
Ввод пенообразующей жидкости в двухфазный поток за пределами диспергатора 7 снижает гидравлическое сопротивление вспененному потоку жидкости и газа.
Подача пенообразующей жидкости через штуцер 35 в осевой канал патрубка 5 способствует лучшему смешиванию трех компонентов.
Регулирование расхода рабочей жидкости, подаваемой через подводящий патрубок 23 внутрь устройства, осуществляется за счет перемещения резьбовой втулки 13 вместе с насадкой конусной 29 относительно конического элемента 9, с изменением площади сечения кольцевого зазора 33. Перемещением регулировочной втулки 13 вместе с разделительным поршнем 11 и штоком 10 относительно конического элемента 9 можно также изменять площадь сечения кольцевого зазора 33, а значит и расход рабочей жидкости.
Расход газа, подаваемого по подводящему патрубку 18 в камеру смешения 17, можно регулировать за счет осевого перемещения насадки конусной 29 относительно диффузора 4. В случае проявления скважины, при превышении давления пластового над давлением подачи рабочей жидкости и газа по подводящим патрубкам 18 и 23, шары 20 и 25 садятся на седла 21 и 26, с перекрытием подачи импульса давления к компрессорной и насосной установкам.
То же самое предусматривается и для защиты насоса, подаваемого пенообразующую жидкость. На подводящем трубопроводе устанавливается обратный клапан.
Смесительное устройство обеспечивает получение трехфазных пен регулируемой дисперсности и стойкости. Техническим результатом является повышение эффективности глушения и освоения скважин.