Способ обработки бурового раствора и устройство для его осуществления
Владельцы патента RU 2255199:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) (RU)
Изобретение относится к области бурения гидрогеологических скважин. Обработку бурового раствора осуществляют комплексным прибором, смонтированным на нагнетательном шланге бурового насоса и обеспечивающим турбулентный режим течения бурового раствора. Воздействуют на буровой раствор акустическим полем с частотой колебаний 20-24 кГц для измельчения глинистых частиц и разрушения водородных связей между молекулами воды. Затем воздействуют магнитным полем напряженностью 2000 Э, создаваемым постоянными магнитами для образования кластерных структур. Устройство для обработки бурового раствора включает полихлорвиниловую трубу для пропускания бурового раствора с расположенными внутри нее отражателями и ультразвуковым излучателем. Постоянные магниты выполнены П-образными и установлены снаружи полихлорвиниловой трубы. Ультразвуковой излучатель установлен перед постоянными магнитами. Повышается качество бурового раствора. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области бурения гидрогеологических скважин, в частности к вскрытию водоносных пластов, представленных разнозернистыми песками. Обеспечивает повышение качества вскрытия водоносных пластов, представленных песчаными отложениями.
Известны способы воздействия на жидкость магнитным полем RU 02091565, С1, 19970927, МПК Е 21 В 43/00 и акустическим RU 02047729, С1, 19951110, МПК Е 21 В 28/00, RU 02121568, C1, 19981110, МПК Е 21 В 43/25.
Недостатком этих способов при обработке буровых растворов является то, что воздействие на буровой раствор одним полем (магнитным или акустическим) является недостаточным для получения приемлемых параметров (вязкости и водоотдачи).
Известны устройства для воздействия на жидкость магнитным полем RU 02098604, C1, 19971210, МПК C 02 F 1/48, RU 02083503, C1, 19970710, МПК C 02 F 1/48, RU 95110583, A1, 19970620, МПК C 02 F 1/48 и акустическим RU 02161244, C1, 20001227, МПК Е 21 В 43/00, RU 95107913, A1, 19970420, МПК Е 21 В 28/00, RU 02140519, C1, 19991027, МПК Е 21 В 28/00, RU 02152513, C1, 20000710, МПК Е 21 В 47/00.
Недостатком этих устройств при обработке буровых растворов является то, что в них используется только одно физическое поле (либо магнитное, либо акустическое), что, в свою очередь, не позволяет добиться приемлемых параметров бурового раствора.
Известен способ обработки бурового раствора, включающий воздействие акустическим и магнитным полями (Марамзин А.В. "Техника и технология геологоразведочных работ; организация производства". М., ВИЭМС, 1983, с.32-33). Он взят за прототип. Недостатком этого способа является то, что при его применении не удается достичь необходимых параметров бурового раствора (вязкости и водоотдачи).
Известно устройство, предназначенное для обработки бурового раствора (SU 1208176, 1986, 2 с), включающее постоянные магниты. Оно взято за прототип. Недостатком этого устройства является то, что оно позволяет осуществлять только магнитную обработку бурового раствора, которая сама по себе малоэффективна.
Изобретение направлено на повышение качества бурового раствора для вскрытия водоносного пласта, представленного песчаными отложениями. Задача повышения качества бурового раствора решается за счет снижения водоотдачи и увеличения вязкости до приемлемых параметров с помощью комплексной обработки двумя физическими полями акустическим и магнитным, что достигается за счет применения комплексного прибора, смонтированного на нагнетательном шланге бурового насоса и обеспечивающего турбулентный режим течения и последовательную обработку бурового раствора вначале акустическим, а затем магнитным полями.
Эффективное снижение водоотдачи и увеличение вязкости происходит за счет комплексного использования акустического и магнитного полей. При этом под действием акустического поля происходит измельчение глинистых частиц, а также разрушение водородных связей между молекулами воды, что в свою очередь позволяет магнитному полю более эффективно образовывать кластерные структуры, улучшая параметры бурового раствора до приемлемых величин.
На чертеже изображено устройство для обработки бурового раствора.
Устройство состоит из:
1 - полихлорвиниловой трубы;
2 - отражателей;
3 - ультразвукового излучателя;
4 - набора П-образных постоянных магнитов.
Буровой раствор пропускают по полихлорвиниловой трубе 1 через отражатели 2, которые придают раствору турбулентный режим течения, ультразвуковой излучатель 3, в области которого происходит измельчение глинистых частиц и разрушение водородных связей между молекулами воды и через пять П-образных постоянных магнитов 4, магнитное поле которых создает в буровом растворе кластерные структуры. Частота ультразвуковых колебаний лежит в диапазоне 20-24 кГц, мощность - 1,0-3,5 кВт. Напряженность магнитного поля составляет 2000 Э. Оптимальное количество и расположение постоянных магнитов были определены экспериментально.
Комплексный прибор монтируется на нагнетательном шланге бурового насоса и работает в замкнутом цикле.
Выполнение экспериментальных исследований позволило получить следующие параметры малоглинистого полимерного раствора для вскрытия неустойчивых песчаных отложений (см. таблицу).
Полученные параметры малоглинистого полимерного раствора (плотность - 1,08 г/см3, вязкость - 27 с, водоотдача - 6 см3/30 мин) позволяют успешно вскрывать водоносные горизонты, представленные неустойчивыми мелко- и разнозернистыми песками в условиях юга Ростовской области, при этом добиваться увеличения удельного дебита гидрогеологических скважин на 30-50% по сравнению с известной технологией.
| Таблица | ||||
| № п/п | Наименование способа воздействия на раствор | Состав | Параметры раствора до воздействия | Параметры раствора после воздействия |
| 1 | Акустический | КМЦ - 0,5%, | Плотность - 1,1 г/см3, | Плотность - 1,1 г/см3, |
| Гипан - 1%, | Вязкость – 25 с, | |||
| Бентонитовая глина - 3%, | Вязкость – 22 с, | Водоотдача - 10 см3/30 мин | ||
| Водоотдача - 12 см3/30 мин | ||||
| Остальное - вода | ||||
| 2 | Магнитный | КМЦ - 0,5%, | Плотность - 1,1 г/см3, | Плотность - 1,1 г/см3, |
| Гипан - 1%, | Вязкость - 25 с, | |||
| Бентонитовая глина - 3%, | Вязкость – 22 с, | Водоотдача - 10 см3/30 мин | ||
| Водоотдача - 12 см3/30 мин | ||||
| Остальное - вода | ||||
| 3 | Комплексный | КМЦ - 0,5%, | Плотность - 1,1 г/см3, | Плотность - 1,08 г/см3, |
| Гипан - 1%, | ||||
| Бентонитовая глина - 3%, | Вязкость – 22 с, | Вязкость – 27 с, | ||
| Водоотдача - 12 см3/30 мин | Водоотдача - 6 см3/30 мин | |||
| Остальное - вода |
1. Способ обработки бурового раствора, включающий воздействие на буровой раствор акустическим и магнитным полем, при этом обработку бурового раствора осуществляют комплексным прибором, смонтированным на нагнетательном шланге бурового насоса и обеспечивающим турбулентный режим течения бурового раствора, воздействие на буровой раствор акустическим полем с частотой колебаний 20-24 кГц для измельчения глинистых частиц и разрушения водородных связей между молекулами воды, а затем – воздействие магнитным полем напряженностью 2000 Э, создаваемым постоянными магнитами, для образования кластерных структур.
2. Устройство для обработки бурового раствора, включающее постоянные магниты, отличающееся тем, что оно снабжено полихлорвиниловой трубой для пропускания бурового раствора с расположенными внутри нее отражателями и ультразвуковым излучателем, при этом постоянные магниты выполнены П-образными и установлены снаружи полихлорвиниловой трубы, а ультразвуковой излучатель установлен перед постоянными магнитами.
