Устройство для регулирования плотности промывочного раствора

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам и устройствам для регулирования плотности промывочных растворов в процессе их приготовления при ремонте скважин. Устройство включает раздельные линии с запорными органами для подачи промывочных растворов различной плотности, соединенные с осреднительной емкостью, рециркуляционную линию, имеющую кран и выполненную с возможностью соединения с агрегатом, обеспечивающим отбор из осреднительной емкости раствора с требуемой плотностью. Линия подачи раствора с пониженной плотностью снабжена дополнительной линией с запорным органом для подачи поверхностно-активного вещества. Упрощается конструкция устройства, расширяются функциональные возможности. 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для регулирования плотности промывочных растворов в процессе их приготовления при ремонте скважин.

Известно устройство для приготовления аэрированных буровых и тампонажных растворов (авторское свидетельство SU №685806, МПК 8 E21B 21/06; 21/14 от 15.09.1979 г.), включающее корпус, подвижную насадку, патрубок для ввода рабочего агента, камеру смешения, диффузор, неподвижную насадку и размещенный под ней патрубок для ввода эжектирующего агента, при этом неподвижная насадка и патрубок установлены между камерой смешения и подвижной насадкой, благодаря чему повышается качество приготовления буровых и тампонажных растворов за счет увеличения количества эжектируемого агента.

Недостатком этого устройства является то, что патрубок для ввода эжектируемого агента установлен между камерой смешения и подвижной насадкой и подает агент непосредственно в смесительную камеру (аналог байпаса), что позволяет готовить растворы или пониженной плотности, или растворы, плотность которых равна плотности первоначально приготовленного раствора.

Устройство для приготовления тампонажных и промывочных растворов (патент RU №2206706 МПК 8 E21B 21/06, опубл. в бюл. №17 от 20.06.2003 г.), включающее гидросмеситель струйного типа, содержащий приемную и смесительную камеры, сопло, установленное с возможностью регулирования зазора в проходном сечении эжектора, и ниппель для подачи жидкости через эжектор, при этом оно снабжено осреднительной емкостью, связанной гидроэлеватором со смесительной камерой гидросмесителя, и рециркуляционной линией, и выполнено с возможностью обеспечения подачи жидкости затворения через эжектор в приемную камеру с одновременной подачей сухого порошкообразного материала в нее одновременной подачей принудительно под давлением или за счет эжекции через рециркуляционную линию и сопло из осреднительной емкости раствора с плотностью ниже расчетной в гидросмеситель, а рециркуляционная линия имеет кран и выполнена с возможностью соединения с агрегатом, обеспечивающим отбор из осреднительной емкости раствора с плотностью ниже расчетной и указанную подачу через рециркуляционную линию и сопло в гидросмеситель при перекрытом кране.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;

- во-вторых, конструкция устройства, реализуемая с помощью данного устройства, не позволяет добавлять в промывочный раствор поверхностно-активные вещества например, облагораживающие в виде мыльного раствора МЛ-81Б, которые улучшают промывочные свойства жидкости.

Задачей изобретения является упрощение конструкции устройства с возможностью добавки в подаваемую жидкость различных поверхностно-активных веществ перед смешиванием промывочных жидкостей различной плотности.

Поставленная задача решается устройством для регулирования плотности промывочного раствора, включающим раздельные линии с запорными органами для подачи промывочных растворов различной плотности, соединенные с осреднительной емкостью, рециркуляционную линию имеющую кран и выполненную с возможностью соединения с агрегатом, обеспечивающим отбор из осреднительной емкости раствора с требуемой плотностью.

Новым является то, что линия подачи раствора с пониженной плотностью снабжена дополнительной линией с запорным органом для подачи поверхностно-активного вещества.

На фигуре изображена схема устройства для регулирования плотности промывочного раствора.

Устройство для регулирования плотности промывочного раствора включает осреднительную емкость 1 раздельные линии 2 и 3. Линия 2 для подачи раствора с пониженной плотностью гидравлически соединена с дополнительной линией 4 для подачи различных добавок.

Также устройство имеет рециркуляционную линию 5 имеющую кран 6 и выполнена с возможностью соединения с насосным агрегатом (на фигуре не показано), например ЦА-320, обеспечивающим отбор из осреднительной емкости 1 раствора с требуемой плотностью.

Устройство работает следующим образом.

В осреднительную емкость 1 сначала по линии 2 через открытый запорный орган, например задвижку 7 подают расчетный объем жидкости повышенной плотности - ρ_б в объеме не менее 10% от общего требуемого объема - V_т промывочного раствора.

Затем определяют объем жидкости V_м пониженной плотности ρ_м достаточный для получения раствора требуемой плотности - ρ_т и определяемый по следующей зависимости:

$$V_{м}=(V_{т}\times {\rho }_{т}-\mathrm{0,1}\times V_{т}\times {\rho }_{б})/{\rho }_{м},\left(1\right)$$

где, V_м - объем жидкости меньшей плотности, м³;

V_т - объем раствора требуемой плотности, м³;

0,1=(10%/100%) - коэффициент, определяющий объемное соотношение промывочной жидкости большей плотности к общему требуемому объему промывочной жидкости;

ρ_т - требуемая плотность раствора, кг/м³;

ρ_м - плотность жидкости с пониженной плотностью, кг/м³;

ρ_б - плотность жидкости с повышенной плотностью, кг/м³.

Затем по линии 3 через открытую задвижку 8 в осреднительную емкость 1 доливают жидкость пониженной плотности - ρ_м в объеме - V_м, подсчитанном по формуле 1, при этом закрывают кран 6, размещенный в рециркуляционной линии 5 и одновременно с подачей в осреднительную емкость раствора с пониженной плотностью по дополнительному каналу 4 подают поверхностно-активные вещества (ПАВ) в объеме 0,1-0,2% от требуемого объема - V_т приготовления промывочного раствора с целью облагораживания промывочной жидкости. Например, в качестве ПАВ добавляют МЛ-81 для улучшения промывочных свойств раствора.

Далее закрывают задвижки 7, 8 и 9 и открывают кран 6, после чего приготовленный промывочный раствор требуемой плотности из осреднительной емкости 1 по рециркуляционной линии 5 для подачи промывочного раствора требуемой плотности через открытый кран 6 подают в емкость насосного агрегата (на фигуре не показано).

После слива требуемого объема промывочного раствора требуемой плотности в емкость насосного агрегата кран 6 на рециркуляционной линии 5 закрывают.

Пример конкретного исполнения:

Необходимо приготовить промывочную жидкость в объеме V_т=10 м³ с требуемой плотностью - ρ_т=1,08 кг/м³.

В осреднительную емкость 1 например объемом V_E=20 м³ по линии 2 подают расчетный объем жидкости повышенной плотности - ρ_б соленую воду, у которой ρ_б=1,18 кг/м³ в объеме не менее 10% от общего требуемого объема - V_т промывочного раствора, т.е. объем жидкости повышенной плотности V_б составляет V_б=(10%/100%)×V_т=0,1×10 м³=1,0 м³.

Затем определяют объем жидкости пониженной плотности - V_м, достаточный для получения раствора требуемой плотности - ρ_т=1,08 кг/м³, который определяют, подставляя вышеприведенные значения в формулу 1:

Тогда V_м=(10 м³×1,08 кг/м³-0,1×10 м³×1,18 кг/м³)/1,00 кг/м³=9,62 м³.

Далее по линии 3 в осреднительную емкость 1 подают жидкость пониженной плотности - ρ_м пресную воду, у которой ρ_м=1,00 кг/м³ в объеме V_м=9,62 м³, при этом одновременно в дополнительную линию 4 добавляют ПАВ МЛ-81 в объеме:

V_п=(0,15%×10 м³)/100%=0,015 м³.

Таким образом, для приготовления промывочной жидкости в объеме V_т=10 м³ с требуемой плотностью - ρ_т=1,08 кг/м³, необходимо подать в осреднительную емкость 1 по линии 2 промывочную жидкость (соленую воду в объеме V_б=1 м³ и плотностью ρ_б=1,18 кг/м³) и по линии 3 промывочную жидкость (пресную воду в объеме V_м=9,62 м³ и плотностью ρ_м=1,00 кг/м³) и по дополнительной линии 4 ПАВ (МЛ-81 в объеме V_п=0,015 м³).

Аналогичным образом с помощью зависимости 1 можно приготовить промывочный раствор в необходимом объеме и требуемой плотностью в пределах ρ_т=1,00……1,18 кг/м³.

Предложенное устройство для регулирования плотности промывочного раствора имеет простую конструкцию и позволяет осуществлять добавки различных ПАВ в линию для подачи жидкости с пониженной плотностью перед смешиванием промывочных жидкостей различной плотности в осреднительной емкости, что расширяет функциональные возможности устройства.

Устройство для регулирования плотности промывочного раствора, включающее раздельные линии с запорными органами для подачи промывочных растворов различной плотности, соединенные с осреднительной емкостью, рециркуляционную линию, имеющую кран и выполненную с возможностью соединения с агрегатом, обеспечивающим отбор из осреднительной емкости раствора с требуемой плотностью, отличающееся тем, что линия подачи раствора с пониженной плотностью снабжена дополнительной линией с запорным органом для подачи поверхностно-активного вещества.