УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВЫХ И ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ
PLANT FOR TREATMENT OF DRILL FLUIDS AND GROUTING MORTARS

Изобретение относится к геологоразведочной, нефте- и горнодобывающим отраслям промышленности и может быть использовано для обработки цементных, глиноцементных и других видов буровых и тампонажных растворов перед производством работ в скважинах при разведке или добычи твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка для обработки глинистых буровых растворов путем воздействия высоковольтными электрическими импульсами (RU 1131070 С, опублик. 30.10.1994). Установка содержит повысительно-выпрямительное устройство, состоящее из трансформатора и выпрямителя, зарядного сопротивления, выполненного в виде резервуара со встроенными электродами, один из которых последовательно соединен с повысительно-выпрямительным устройством, а другой с генератором импульсных напряжений. Генератор импульсных напряжений содержит конденсаторную батарею, подсоединенную через воздушный разрядник к рабочей камере последовательно через один из встроенных электродов, другой из которых заземлен.
Основной технической задачей предлагаемого изобретения является сокращение времени обработки раствора.
Указанная техническая задача достигается тем, что установка для обработки буровых и тампонажных растворов содержит последовательно соединенные повысительно-выпрямительные узлы с фильтром высших гармоник на входе, генератор импульсных напряжений, включающий конденсаторную батарею с параллельно включенным разрядником и рабочую камеру, содержащую два основных электрода, один из которых заземлен, а другой подключен к конденсаторной батарее и один дополнительный электрод, который подключен к выходу фильтра высших гармоник, ко входу повысительно-выпрямительного устройства подключены дополнительно два фильтра, настроенные на частоту 5-й и 9-й гармоник соответственно, индуктивные элементы которых размещены на изоляционном корпусе рабочей камеры, а выход первого фильтра, настроенного на частоту 3-й гармоники подключен к дополнительному электроду, установленному в заземленном электроде и изолированном от него.
Пример конкретного выполнения
На фиг.1 представлена схема установки для обработки буровых и тампонажных растворов. Установка содержит повысительно-выпрямительный узел 1 с фильтрами высших гармоник 2, 3 и 4 на входе, генератор импульсных напряжений включающий конденсаторную батарею 5 и воздушный разрядник 6, рабочую камеру 7 с высоковольтным электродом 8 и заземленным электродом 9. На корпусе рабочей камеры 7 размещены индуктивные элементы фильтров высших гармоник 3 и 4. В корпусе заземленного электрода 9 размещен изолированный от него дополнительный электрод 10, подключенный к выходу фильтра 2.
Рабочие параметры установки: емкость генератора импульсных напряжений в разряде С=0,5 мкФ, амплитуда импульса 50 кВ, величина межэлектродного промежутка 15 мм, частота импульсов 6 Гц.
Работа устройства происходит следующим образом. В рабочей камере 7 между основными электродами 8 и 9 устанавливается рабочий промежуток 15 мм. На изолированном корпусе рабочей камеры 7 размещены индуктивные элементы фильтров высших гармоник 3 и 4. В корпусе заземленного электрода 9 устанавливают дополнительный электрод 10 и присоединяют его к выходу фильтра 2, настроенного на частоту 3-й гармоники. После этого исходный глинистый раствор, приготовленный из бетонитового глинопорошка, подается в рабочую камеру 7. Затем включается генератор импульсных напряжений и происходит зарядка конденсаторной батареи 5, за время зарядки которой до величины напряжения необходимого для пробоя воздушного промежутка разрядника 6, раствор в рабочей камере 7 подвергается активирующему воздействию зарядного тока. В это же время высшие гармоники напряжения выделенные из низковольтной сети фильтром 2, включенным на вход повысительно-выпрямительного устройства подаются на электрод 10, оказывая дополнительное активирующее воздействие на обрабатываемый раствор. Одновременно с этим на обрабатываемый раствор действуют вращающиеся магнитные поля, созданные токами высших гармоник напряжения, протекающими по индуктивным элементам фильтров высших гармоник 3 и 4, которые ускоряют массообменные процессы в системе глина - вода. После того как напряжение на конденсаторной батарее 5 достигнет пробивного значения воздушного промежутка шарового разрядника 6, он срабатывает и происходит пробой между электродами 8 и 9 в рабочей камере 7.
Таким образом в одной рабочей камере имеет место протекания четырех процессов, а именно:
- активирующее воздействие на раствор тока зарядки конденсаторов генератора импульсных напряжений,
- измельчение частиц глинопорошка мощными гидроударами, возникающими при пробое раствора,
- активирующее воздействие на жидкую и твердую фазы раствора токов 3-ей гармоники напряжения,
- обработка раствора вращающимися магнитными полями, создаваемыми токами 5 и 9 гармоник напряжения.
Сравнительный анализ испытаний показал, что при обработке 20 литров глинистого раствора с применением известной и предлагаемой установок при практически одинаковых свойствах, полученных после обработки растворов: водоотдачи, условной вязкости, статического напряжения сдвига, дисперсности частиц, затраты времени составили соответственно 6,6 и 4,8 минуты при прочих равных условиях. Таким образом, длительность обработки раствора на предлагаемой установке на 27,3% меньше, чем на известной установке.