Многосекционное внутритрубное смесительное устройство

Задача положенная в основу полезной модели, заключается в создании компактного и удобного в эксплуатации многосекционного внутритрубного смесительного устройства, обеспечивающего расширение технологических и функциональных возможностей с одновременным сокращением затрат на проведение работ по приготовлению технологических жидкостей с заданными свойствами.

Новым является то, что полый корпус дополнительно снабжен штуцером с резьбой быстроразъемного соединения, муфта снабжена ниппелем с резьбой быстроразъемного соединения, торцы полого корпуса имеют резьбы для монтажа ниппеля и штуцера быстроразъемного соединения, с торцов полый корпус ограничен цилиндрическими торцовыми деструктураторами с центральными отверстиями для двухсторонней шпильки и отверстиями одинакового диаметра по периферии, цилиндрическими гидроимпульсными камерами с переменными внутренними диаметрами, цилиндрическими внутрикорпусными деструктуризаторами потока с центральными отверстиями, по периферии которых просверлины отверстия одинакового диаметра под некоторым углом к центральной части полого корпуса, двухсторонней шпилькой и гайками, которые обеспечивают жесткое соединение полого корпуса с цилиндрическими торцевыми деструктуризаторами потока, цилиндрическими распорными кольцами, цилиндрическими гидроимпульсными камерами и цилиндрическими внутрикорпусными деструктураторами потока.

Настоящее техническое решение основано на экспериментально установленных фактах, что с введением новых заявленных признаков обеспечивается достижение технического результата - создание многосекционного внутритрубного смесительного устройства простой конструкции, обеспечивающее получение более гомогенной смеси реагентов за меньший интервал времени и получение рабочих жидкостей с заданными свойствами в процессе ее закачки в скважину. 4 з.п.ф. 2 илл.

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для интенсификации растворения реагентов буровых растворов и технологических жидкостей для интенсификации добычи нефти и газа с использованием кислотных, гелькислотных, пенокислотных систем или при капитальном и текущем ремонте скважин.

Техническим результатом является создание многосекционного внутритрубного смесительного устройства простой конструкции, обеспечивающего получение смесей реагентов с заданными технологическими параметрами за меньший интервал времени.

Известно устройство для приготовления бурового раствора и регулирования его свойств, содержащее корпус, установленный на колонне бурильных труб и размещенный в корпусе отражательный узел, выполненный в виде клиновидной перегородки с углом наклона 3-10°, в качестве которой использована металлокерамическая вставка [Авторское свидетельство 465469 (СССР), МПК Е21В 21/00 // В01F 5/00, опубликовано 30.03.1975, Бюл. 12].

Однако это устройство обладает недостатками, заключающимся в том, что раствор поступает через специальные сопла, которые быстро изнашиваются и забиваются, и кроме того, их размер должен быть 5-6 мм. Это чрезвычайно увеличивает перепад давления и нагрузку в буровой насос, что в итоге значительно снижает эффективность работы данного смесительного устройства.

Наиболее близким, по технической сущности и достигаемому результату, является многокамерный диспергатор, содержащий полый корпус, и размещенный в корпусе экран-отражатель, выполненный в виде множества дисков, по периферии первого из них выполнены выходные отверстия [Авторское свидетельство СССР 715766, МПК Е21В 21/00, опубликовано 25.02.1980, Бюл. 6].

Указанный многокамерный диспергатор принят в качестве прототипа.

Однако известное техническое решение не обеспечивает эффективного диспергирования рабочих растворов до требуемых показателей качества (степень дисперсности, однородность).

Задача положенная в основу полезной модели, заключается в создании компактного и удобного в эксплуатации многосекционного внутритрубного смесительного устройства, обеспечивающего расширение технологических и функциональных возможностей с одновременным сокращением затрат на проведение работ по приготовлению технологических жидкостей с заданными свойствами.

Задача решается предлагаемым многосекционным внутритрубным смесительным устройством, включающим полый корпус, муфту цилиндрические распорные кольца и диски с отверстиями.

Новым является то, что полый корпус дополнительно снабжен штуцером с резьбой быстроразъемного соединения, муфта снабжена ниппелем с резьбой быстроразъемного соединения, торцы полого корпуса имеют резьбы для монтажа ниппеля и штуцера быстроразъемного соединения, с торцов полый корпус ограничен цилиндрическими торцовыми деструктураторами с центральными отверстиями для двухсторонней шпильки и отверстиями одинакового диаметра по периферии, цилиндрическими гидроимпульсными камерами с переменными внутренними диаметрами, цилиндрическими внутрикорпусными деструктуризаторами потока с центральными отверстиями, по периферии которых просверлены отверстия одинакового диаметра под некоторым углом к центральной части полого корпуса, двухсторонней шпилькой и гайками, которые обеспечивают жесткое соединение полого корпуса с цилиндрическими торцевыми деструктуризаторами потока, цилиндрическими распорными кольцами, цилиндрическими гидроимпульсными камерами и цилиндрическими внутрикорпусными деструктураторами потока.

Альтернативными признаками предлагаемого технического решения являются:

- цилиндрические торцовые деструктураторы потока имеют кольцевые выступы большего диаметра, чем внутренний диаметр полого корпуса, но меньше диаметра полого корпуса;

- цилиндрические гидроимпульсные камеры с переменными внутренними диаметрами выполнены в виде сходящихся раструбов с максимальным диаметром в торцовых частях и минимальным в центре, при этом минимальный диаметр цилиндрических гидроимпульсных камер превосходит по диаметру двухстороннюю шпильку, что обеспечивает создание кольцевого зазора для протекания рабочей жидкости;

- соотношение числа элементов размещенных в полом корпусе - (цилиндрические распорные кольца):(цилиндрические гидроимпульсные камеры):(цилиндрические внутрикорпусные деструктураторы потока) равно n:n:[n+(1-3)], где n - целое число более 2-х.

На фигурах 1-5 представлено предлагаемое устройство.

На фигуре 1 (общий вид), на фигуре 2 (вид в разрезе А-А), на фигуре 3 (вид в разрезе Б-Б), на фигуре 4 (вид в разрезе В-В) и на фигуре 5 (вид в разрезе Г-Г) изображено многосекционное внутритрубное смесительное устройство.

Многосекционное внутритрубное смесительное устройство содержит полый корпус 1, состоящий из 3-х частей, ниппельной с резьбой быстроразъемного соединения 2 с муфтой 3 и штуцерной с резьбой быстроразъемного соединения 4, с помощью которых они соединены.

В корпус многосекционного внутритрубного смесительного устройства 1 установлены цилиндрические торцовые деструктуризаторы потока 7 с центральными отверстиями для двухсторонней шпильки 5 и отверстиями одинакового диаметра по периферии, цилиндрические распорные кольца 8, цилиндрические гидроимпульсные камеры с переменным внутренним диаметром 9 и цилиндрические внутрикорпусные деструктураторы потока 10 с центральным отверстием для двухсторонней шпильки, по периферии которого просверлины отверстия одинакового диаметра под некоторым углом к центральной части полого корпуса 1.

Жесткое соединение корпуса многосекционного внутритрубного смесительного устройства 1 и входящих в его состав конструктивных элементов осуществляют с использованием двухсторонней шпильки 5 и гаек 6.

Многосекционное внутритрубное смесительное устройство работает следующим образом. Его вставляют в собранном виде, как изображено на фиг.1 в разрыв нагнетальной линии между силовым агрегатом, например ЦА-320 или СИН-35 и трубным или затрубным пространством скважины с помощью быстроразъемного соединения, например, в соответствии с техническими условиями ТУ 1327-001-70991699-2010.

Жидкость, содержащую частицы, гранулы или гелеобразные компоненты, подают под высоким давлением в многосекционное внутритрубное смесительное устройство, в котором энергия давления преобразуется в скоростной напор. Струя жидкости, проходящая на входе устройства цилиндрический торцовый деструктуризатор потока 7 с центральными отверстиями для двухсторонней шпильки 5 и отверстиями одинакового диаметра по периферии разрывается на число потоков равное числу отверстий по периферии, при этом часть жидкости ударяется как о наковальню. При ударе и разрыве струи кинетическая энергия струи жидкости частично переходит в тепловую энергию, что способствует нагреву среды и ускорению процесса диспергирования частиц или растворению компонентов рабочей жидкости. Поток жидкости после удара и разрыва на несколько потоков поступает в полость цилиндрическое распорного кольца 8, в котором происходит интенсивное смешение потоков. Далее поток рабочей жидкости после смешения в цилиндрическом распорном кольце 8 проходит цилиндрический внутрикорпусной деструктуратор потока 10 с центральным отверстием для двухсторонней шпильки, по периферии которого просверлены отверстия одинакового диаметра под некоторым углом к центральной части полого корпуса 7, что приводит к высокой турбулизации потока и весьма сильному соударению и истиранию твердых частиц или компонентов гелевых систем. После прохождения внутрикорпусного деструктуратора потока 10 с центральным отверстием для двухсторонней шпильки, по периферии которого просверлены отверстия одинакового диаметра, под некоторым углом к центральной части полого корпуса 1 струи жидкости, направленные к центральной части поступают в цилидрическую гидроимпульсную камеру с переменным внутренним диаметром 9. Прохождение рабочей жидкости через гидроимпульсную камеру с переменным внутренним диаметром 9 приводит к изменению скоростного режима потока и его пульсации с определенной частотой, зависящей от реологических характеристик рабочей жидкости, температуры, наличия механических включений и степени ее аэрирования (воздухом, азотом).

Соотношение числа элементов диспергирования в многосекционном внутритрубном смесительном устройстве определено соотношением в полом корпусе - (цилиндрические распорные кольца):(цилиндрические гидроимпульсные камеры):(цилиндрические внутрикорпусные деструктураторы потока) равно n:n:[n+(1-3)], где n - целое число более 2-х.

После прохождения всех внутрикорпусных элементов предлагаемого устройства процесс измельчения твердых частиц, а также растворение химических реагентов в растворах заканчивается. Готовая рабочая жидкость по линии высокого давления подается в скважину в зависимости от типа решаемых задач в трубное или в затрубное пространство.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем:

- многократные удары разной интенсивности об элементы конструкции, а также о стенки с созданием теплового эффекта обеспечивают ускорение процесса диспергирования твердых частиц и растворение химических реагентов;

- обеспечивается ведение процесса без повторения процесса;

- элементы конструкции (цилиндрические торцевые деструктураторы потока 7 с центральными отверстиями для двухсторонней шпильки с отверстиями одинакового диаметра по периферии, цилиндрические распорные кольца 8, цилиндрические гидроимпульсные камеры 9, цилиндрические внутрикорпусные деструктураторы потока 10) обеспечивают защиту внутренней поверхности полого корпуса 1 от разрушительного действия давления и абразивными веществами;

- наличие элементов крепления (двухсторонняя шпилька 5 и гаек 6) обеспечивают быструю разборку и сборку устройства, а также замену внутренних элементов.

Настоящее техническое решение основано на экспериментально установленных фактах, что с введением новых заявленных признаков обеспечивается достижение технического результата - создание многосекционного внутритрубного смесительного устройства простой конструкции, обеспечивающее получение более гомогенной смеси реагентов за меньший интервал времени и получение рабочих жидкостей с заданными свойствами в процессе ее закачки в скважину.

На дату составления заявки предлагаемое многосекционное внутритрубное смесительное устройство прошло промысловые испытания в системе предприятий по капительному ремонту скважин ООО «Газпром Добыча Оренбург». Результаты испытаний положительные.

1. Многосекционное внутритрубное смесительное устройство, содержащее полый корпус, муфту, цилиндрические распорные кольца и диски с отверстиями, отличающееся тем, что полый корпус дополнительно снабжен штуцером с резьбой быстроразъемного соединения, муфта снабжена ниппелем с резьбой быстроразъемного соединения, торцы полого корпуса имеют резьбы для монтажа ниппеля и штуцера быстроразъемного соединения, с торцов полый корпус ограничен цилиндрическими торцевыми деструктураторами потока с центральными отверстиями для двухсторонней шпильки и отверстиями одинакового диаметра по периферии, цилиндрическими гидроимпульсными камерами с переменными внутренними диаметрами, цилиндрическими внутрикорпусными деструктураторами потока с центральными отверстиями для двухсторонней шпильки, по периферии которых просверлены отверстия одинакового диаметра под некоторым углом к центральной части полого корпуса, двухсторонней шпилькой и гайками, обеспечивающими жесткое соединение полого корпуса с цилиндрическими торцевыми деструктураторами потока, цилиндрическими распорными кольцами, цилиндрическими гидроимпульсными камерами и цилиндрическими внутрикорпусными деструктураторами потока.

2. Многосекционное внутритрубное смесительное устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндрические торцевые деструктураторы потока имеют кольцевые выступы большего диаметра, чем внутренний диаметр полого корпуса, но меньше диаметра полого корпуса.

3. Многосекционное внутритрубное смесительное устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндрические гидроимпульсные камеры с переменными внутренними диаметрами выполнены в виде сходящихся раструбов с максимальным диаметром в торцевых частях и минимальным в центре.

4. Многосекционное внутритрубное смесительное устройство по п.1 и 3, отличающееся тем, что минимальный диаметр цилиндрических гидроимпульсных камер превосходит по диаметру двухстороннюю шпильку, что обеспечивает создание кольцевого зазора для протекания рабочей жидкости.

5. Многосекционное внутритрубное смесительное устройство по п.1, отличающееся тем, что соотношение числа элементов, размещенных в полом корпусе - (цилиндрические распорные кольца):(цилиндрические гидроимпульсные камеры):(цилиндрические внутрикорпусные деструктураторы потока) равно n:n:n (1-3), где n - целое число более 2.