BRPI0418118B1 - aparelho para misturar sólidos e líquidos - Google Patents

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Abstract

"aparelho para misturar sólidos e líquidos, edutor para mistura de partículas sólidas em um fluido motor e método de mistura de um sólido e um líquido". um edutor para mistura de líquidos e partículas sólidas inclui um bocal, uma câmara de mistura inicial, um primeiro difusor, uma câmara de mistura intermediária e um segundo difusor. o bocal inclui uma saída de bocal semicircular que é deslocada de um primeiro eixo localizado centralmente. o fluido motor é acelerado através do bocal através de um primeiro e um segundo segmento de aceleração. as partículas sólidas são adicionadas ao fluido motor na câmara de mistura inicial e dirigidas para o primeiro difusor. cada difusor inclui um segmento de aceleração e um segmento de desaceleração, separados por uma garganta moldada elipticamente. a câmara de mistura intermediária está localizada entre o primeiro e o segundo difusores. um método para mistura de líquidos e sólidos inclui a introdução de um fluido motor em uma câmara de mistura inicial, a criação de um vácuo na câmara de mistura inicial, a fim de induzir sólidos no fluido motor, proporcionando uma região de turbulência para acentuar a mistura do fluido motor e das partículas sólidas e difusão do fluido motor para aumentar ainda mais a separação de fluxo limite conducente para a mistura.

Description

"APARELHO PARA MISTURAR SÓLIDOS E LÍQUIDOS" [001] O presente pedido reivindica prioridade para o pedido provisório dos Estados Unidos 60/532.159, depositado era 2 3 de dezembro de 2 003, intitulado "Device and Methodology for Improving Líquíd/Solíd Mixing", aqui incorporado através de referência.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] A mistura eficiente de fluidos e sólidos ê essencial para muitos setores da indústria. Os meios pelos quais essa mistura é empreendida são muitos, a escolha dos quais é dependente da natureza dos materiais que estão sendo misturados e do grau e da taxa de mistura requeridos.
[003] Numerosos conceitos e esforços frequentes têm sido feitos para aperfeiçoar a eficiência e a eficácia de sistemas de misturas de líquidos e sólidos. Diversos métodos notáveis que têm sido apresentados com relativo sucesso, dependendo da natureza dos materiais que estão sendo misturados, têm incluído: distorção da geometria do bocal, pulsação do fluxo motor e a introdução de um difusor como parte do sistema.
[004] A distorção dô bocal tenta criar fluxo turbulento através da alteração da geometria da interação do fluxo motor com a superfície do bocal, conforme mostrado nas figuras la e lb. O resultado dessa alteração é mudar a velocidade do fluido motor à medida que ele sai da saída do bocal, criando vórtices em que a mistura líquido-liquido ou líquido-sólido pode ocorrer. Fazendo referência à figura 2a, geometrias típicas geram um jato circular ou quase circular estreito 300, que minimiza o arrasto de sólidos, portanto, minimizando a eficácia da mistura de vórtices de líquido-líquido ou líquido-sólido. Conforme mostrado nas figuras 2a-d, as distorções de bocal 300 decairão rapidamente e, eventualmente, retornarão para uma forma circular ou quase circular. Além disso, quando sólidos 310 são introduzidos a partir do topo, através da gravidade, em uma cavidade maior, contendo a corrente de jato de líquido 300, apenas uma pequena porção dos sólidos fazem contato com o líquido.
[005] Fazendo referência à figura 3, um perfil de velocidade de fluido é mostrado para um bocal da técnica anterior. A corrente de jato de líquido 300, que emana da câmara de mistura inicial, alcança uma faixa superior de 53,6 a 67,0 pés/ seg (cerca de 16,3 m/seg a 20,4 m/seg) , representada como referência 320. Como pode ser visto, essa alta velocidade penetra através dos sólidos, que são introduzidos a partir de cima. Velocidades de fluido mais lentas, na faixa de 40,2 a 53,6 pés/seg (cerca de 12,3 a 16.3 m/seg) são representadas como referência 322 e estão presentes à frente da corrente de velocidade maior 320 e em uma camada limite em torno da corrente 320. A velocidade do fluido diminui mais a jusante, até uma faixa de 26,8 a 40,2 pés/seg (8,2 a 12,3 m/seg), conforme representado pela referência 324. Com a entrada na área constringida 312 e a área divergente 314, a velocidade é mais lenta, na faixa de 13.4 a 26,8 pés/seg (cerca de 4,1 a 8,0 m/seg), mostrada pela referência 326. É nesta entrada na área constringida 312 que o perfil de velocidade mostra uma única zona de mistura 330. A velocidade mais lenta, 0,00 a 13,4 pés/seg (cerca de 0 a 4,1 m/seg), mostrada pela referência 328, está presente ao longo das bordas da área divergente 314, bem como uma câmara de mistura inicial, onde sólidos 310 são adicionados em um ângulo normal, ou quase normal, à direção de fluido através do bocal.
[006] Na pulsação de fluxo motor, pulsar a velocidade do fluxo motor, com ou sem um bocal, muda a velocidade que cria fluxo turbulento, mas não permitirá a manutenção de um vácuo conducente para indução consistente e rápida do sólido secundário. Além disso, esses esforços requerem sistemas de controle adicionais e energia externa, reduzindo a eficiência do processo.
[007] Orna terceira metodologia, que tem visto resultados mais positivos, é aquela do fluxo motor utilizando a combinação de bocal e difusor, Essa combinação é referida como um edutor. A velocidade relativa do fluxo motor que passa através do vazio na saída do bocal, efetivamente, mantém o vácuo requerido para permitir a indução dos sólidos secundários, mas não cria zonas de recirculação suficientes em tamanho e intensidade para permitir mistura ótima.
[008] A ação do fluxo motor através do bocal no espaço vazio na saída do bocal conduz o sólido secundário para o edutor, mas não consegue a mistura dos dois em uma grande extensão. Todas as geometrias dos bocais criam vórtices no nível micro a jusante do bocal. Tem sido sugerido que algumas geometrias de bocais, tais como bocais lobados, podem criar esses vórtices mais rápido (isto é, em comprimentos menores de diâmetro de cano} para líquido em aplicações de líquido. Contudo, a intensidade dos vórtices não muda e aplicações em sólidos induzidos em líquido são desconhecidas. Além disso, a velocidade em que os micro vórtices são criados no edutor com base em aplicações de mistura de líquido-sólido não é crítica, visto que diversos diâmetros de cano estão disponíveis antes da descarga.
[009] A criação de um vácuo para induzir sólidos no fluido motor e grandes vórtices de correntes parasitas é necessária para arrastar e misturar os sólidos com o fluído motor. Portanto, sem a adição de um difusor a jusante, que é usado para criar vácuo e criar remoinhos curtos e grandes e intensos, a mistura é limitada e sólidos, simplesmente, conduzidos ao longo do plano do fluxo motor apenas para serem misturados, ineficientemente, diversos diâmetros de cano a jusante, em uma taxa muito lenta.
[0010] Um método eficaz de controle da localização de grandes zonas de mistura de recirculação e remoinhos, criadas entre a saída do bocal e a entrada do difusor é através da geometria e da posição do bocal e do difusor. Através da combinação· dessas geometrias e posições, diversos remoinhos grandes são gerados, que maximizam a indução de sólidos e a interface líquido-sólido ao mesmo tempo em que limita a queda de pressão. Tipicamente, bocais com ou sem geometrias distorcidas sâo colocados no centro do fluxo motor e produzem apenas contato limitado· com os sólidos e o fluido motor. Portanto, a turbulência e a consequente mistura ao longo do eixo linear do fluxo motor são limitadas. Ainda, os bocais projetantes podem ser um impedimento à indução dos sólidos. Esse impedimento reduzirá a taxa de indução e causará impacto negativo sobre o desempenho da mistura.
[0011] Esse problema tem sido direcionado com a introdução de um bocal circular de lobos múltiplos em conjunto com um difusor de garganta simples, ligeiramente afunilado. Embora eficaz, esse conceito pode ser aperfeiçoado de tal maneira que aumente a taxa em que sólidos secundários podem ser induzidos no fluxo· motor, aperfeiçoando o contato de superfície de sói idos-líquidos através de uma corrente de jato de perfil plano, aperfeiçoar a geração de três grandes correntes parasitas através do uso de geometria do difusor, manter o fluxo turbulento por todo o corpo de mistura através do bocal e da geometria do difusor, aumentar e manter o vácuo, o que facilita a rápida indução de sólidos, reduzir a perda de pressão através do sistema edutor através da geometria do bocal e aperfeiçoar o desempenho global da mistura, conforme medido pela taxa de hidratação de sólidos secundários.
SUMÁRIO
[0012] Em um aspecto, a matéria em questão reivindicada é, em geral, dirigida a um bocal aperfeiçoado de líquido-sólido em-linha. A presente invenção proporciona um bocal de mistura de fluido aperfeiçoado, que obtém um ou mais dos seguintes: acelera o fluido motor; proporciona mistura aperfeiçoada de fluidos e sólidos secundários; utiliza uma geometria de bocal semicircular única; aperfeiçoa o vácuo no vazio entre a saída do bocal e a entrada do difusor; aperfeiçoa a taxa de indução de sólido secundário,· permite o uso de uma seção de difusor mais curta; utiliza uma seção de difusor com ângulos de entrada de difusor não uniformes; utiliza um difusor com uma zona de mistura primária mais duas zonas de mistura adicionais no difusor; aperfeiçoa o pré-umedecimento de sólidos na zona de mistura primária; cria uma zona de fluxo turbulento; induz vórtices macro e micro no fluido motor; aperfeiçoa a taxa de hidratação de sólidos; aumenta as taxas de fluido motor através do bocal; permite o desempenho consistente com pressão de linha baixa ou inconsistente; reduz a queda de pressão através do edutor, além de outros benefícios que alguém de habilidade na técnica apreciará. O edutor inclui um bocal, uma área de mistura inicial e um difusor segmentado. 0 bocal é um orifício semicircular que está fora de centro de um eixo central. A saída de bocal alimenta fluido motor na área de mistura inicial. O material sólido também é dirigido para a área de mistura inicial. A área de mistura inicial é de um tamanho suficiente para criar um vácuo temporário dentro da área, acentuando a mistura nesta primeira zona de mistura. Da área de mistura inicial, o fluido motor combinado e o sólido arrastado são alimentados no difusor segmentado. O difusor tem dois segmentos, o primeiro dos quais contém uma entrada inclinada convergindo para uma garganta e uma saída inclinada divergindo para uma cavidade intermediária. A garganta do difusor é elíptica, consistente com a forma da corrente de jato. A segunda entrada de segmento também é inclinada, convergindo para uma garganta enquanto a saída é inclinada, divergindo para a saída de edutor. A cavidade intermediária serve como uma segunda zona de mistura, enquanto a saída do segundo difusor serve como uma terceira área de mistura.
[0013] Outro aspecto ilustrado da matéria em questão reivindicada é um método para mistura de 1íquido-sólido. Um fluido líquido, atuando como um fluido motor, passa através de um bocal para um vazio. 0 fluido motor através do bocal no vazio cria um vácuo temporário, o que permite a indução acentuada de um sólido separado arrastado no fluido motor externo ao bocal. 0 perfil plano da corrente de jato permite o arrasto aperfeiçoado de sólidos. Uma grande região turbulenta, tendo intensidade turbulenta em perda de pressão mínima é produzida pelo bocal. Essa região de turbulência ê conducente para misturar o fluxo motor e o sólido induzido. 0 fluido motor conduz o sólido induzido para a seção de difusor. Era cada uma das cavidades de difusor, grandes zonas de mistura de correntes parasitas e recirculação são criadas â medida que a velocidade aumenta e a separação de fluxo limite ocorre. Nessas zonas de mistura de recirculação e seções convergentes de difusor, existem áreas de fluxo turbulento conducentes para a mistura. O fluido misturado ê descarregado da unidade difusora.
[0014] Outros aspectos e vantagens da matéria em questão reivindicada serão evidentes da descrição seguinte e das reivindicações anexas.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0015] As figuras la e 1b são vistas de um bocal da técnica anterior.
[0016] As figuras 2a a 2d são contornos de frações volumétricas de sólidos através de um bocal da técnica anterior.
[0017] A figura 3 é um perfil de velocidade gerado em computador de fluido através de um bocal da técnica anterior e adição a jusante de um sólido.
[0018] A figura 4 ê uma vista posterior do bocal da invenção.
[0019] A figura 5 é uma vista lateral cortada do bocal da invenção.
[0020] A figura 6 é uma vista frontal do bocal da invenção.
[0021] A figura 7 é uma vista lateral cortada de um aparelho de mistura, incluindo o bocal.
[0022] As figuras 8a a 8d são contornos de frações volumétricas de partículas sólidas através do edutor.
[0023] A figura 9 é uma vista lateral do contorno da fraçao volumétrica de partículas sólidas através do edutor.
[0024] A figura 10 é um perfil de velocidade de fluido gerado por computador de através do edutor da invenção com partículas sólidas adicionadas a jusante do bocal.
[0025] A figura 11 é uma vista lateral de um bocal da técnica anterior.
[0026] A figura 12 ê uma vista frontal de um bocal da técnica anterior.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0027] A matéria em questão reivindicada se refere a um edutor 100 e a um método para mistura de líquidos com sólidos. Fazendo referência à figura 7, o edutor 100 inclui um bocal 110, uma câmara de mistura inicial 150, uma tremonha 154, um primeiro difusor 160, uma câmara de mistura intermediária 168 e um segundo difusor 170.
[0028] Voltando às figuras 4 - 6, três vistas de uma concretização de bocal 110 são representadas. Um fluido motor é introduzido na câmara de mistura inicial 150 através do bocal 110. Uma entrada de bocal 112 é circular em torno de um primeiro eixo 102 e tem um diâmetro de entrada de bocal 114. Em um segmento de entrada 116 do bocal 110, a superfície interna 118 tem um diâmetro interno 120, que é igual ao diâmetro de entrada de bocal 114. O bocal 110 tem uma saída de bocal 134, em que uma borda de saída superior 136 é plana e uma borda de saída inferior 138 é semicircular. As bordas de saída superior e inferior 136 e 138 compartilham pontos laterais comuns 142 e 144 e a borda de saída inferior 138 se estende pela altura de saída de bocal 14 6 da borda de saída superior 136 no ponto mais baixo, A borda de saída superior 136 ê deslocada do primeiro eixo 102 por uma distância deslocada 140. Entre a entrada de bocal 112 e a saída de bocal 134, um primeiro segmento de aceleração 122 é definido por uma área seccional transversal que se reduz gradualmente, em que uma porção superior 124 da superfície interna 118 se achata e se inclina, g radual mente, em direção a um plano que é a distância deslocada 140 abaixo do primeiro eixo 102, alinhado com a borda de saída superior 136. Em um segundo segmento de aceleração 128 do bocal 110, o comprimento radial 130 entre uma porção inferior 132 da superfície interna 118 e o primeiro eixo 102 também diminui para corresponder à forma da borda de saída inferior 138.
[0029] Um bocal redondo padrão 200 pode ser incorporado no edutor 100, em lugar do bocal 134. Conforme mostrado nas figuras 11 e 12, o bocal redondo 200 tem uma saída 210, que é circular em torno de um eixo de bocal 212. Quando sólidos inertes, tais como bentonita, são misturados com um fluido, o bocal semicircular 134 pode ser usado. Como será discutido, quando sólidos mais ativos e parcialmente hidrofílicos, tais como polímeros, são adicionados a um fluido, um bocal redondo 200 é preferido» [0030] Retornando à figura ?, uma câmara de mistura inicial 150 recebe fluido motor e partículas sólidas. O fluido motor é recebido da saída de bocal 134 ou 210 através de uma primeira entrada de câmara 152, enquanto as partículas sólidas são recebidas da tremonha 154 através de uma segunda entrada de câmara 156. Uma primeira zona de mistura 220, mostrada nas figuras 9 e 10, é criada dentro da câmara de mistura inicial 150, Quando o bocal semicircular 134 é usado para dirigir fluido para a câmara de mistura inicial ISO, a primeira zona de mistura 220 é mais turbulenta do que quando o bocal redondo 210 é usado para dirigir fluido para a câmara de mistura inicial 150. A primeira zona de mistura 220, frequentemente, se estende na segunda entrada de câmara 156, quando o bocal semicircular 134 é usado, devido â velocidade de fluido criada pelo bocal 134. Por essa razão, quando sólidos ativos e parcialmente hidrofílicos são adicionados ao fluido motor, o bocal redondo 210 é referido para minimizar a entrada de fluido para a segunda entrada de câmara 156 e acumular partículas sólidas dentro da mesma. Quando partículas sólidas mais inertes sâo adicionadas ao fluido motor, o bocal semicircular 134 pode ser usado.
[0031] Uma saída de câmara 158 dirige a mistura inicial do fluido motor e partículas sólidas para os segmentos de difusor do edutor 100. A saída de câmara 158 é alinhada com a salda de bocal 134, assim, minimizando a energia perdida pelo fluído motor à medida que as partículas sólidas são recebidas na câmara de mistura inicial 150 em um ângulo substancialmente normal à corrente do fluido motor, [0032] A saída de câmara 158 alimenta a mistura inicial para um primeiro difusor 160* O primeiro difusor 160 inclui uma primeira seção convergente 162 e uma primeira seção divergente 166, entre as quais está uma primeira garganta 164. A primeira garganta 164 tem uma forma seccional transversal elíptica (não mostrada) , consistente com a forma da corrente de jato. As seções convergente e divergente 162, 166 do primeiro difusor 160 servem para induzir turbulência no fluxo, acentuando a mistura do fluido motor e das partículas sólidas, [0033] A primeira seção divergente 166 alimenta a mistura inicial na câmara de mistura intermediária 168, que está em alinhamento· com o primeiro difusor 160. Dentro da câmara de mistura intermediária 168, uma segunda zona de mistura 222, mostrada nas figuras 3 e 10, é criada pelos remoinhos que se formam na mesma, antes do fluido motor e das partículas sólidas serem dirigidas mais a jusante.
[0034] Da câmara de mistura intermediária 168, a mistura intermediária é alimentada em um segundo difusor 170. 0 segundo difusor 170 é similar ao primeiro difusor 160, tendo uma segunda seção convergente 172, uma segunda garganta 174 e uma segunda seção divergente 176. A mistura adicional é acentuada pela turbulência criada pelo segundo difusor 170. A jusante do segundo difusor 170, uma terceira zona de mistura 224 forma, conforme mostrado nas figuras 9 e 10, causando mistura adicional do fluido e dos sólidos.
[0035] Fazendo referência às vistas seccionais transversais do fluxo através do edutor 100 mostrado nas figuras 8a-8d, a extensão de mistura em pontos por todo o edutor 100 pode ser vista. A figura 8a mostra o contorno do fluido de fluxo motor 180 que vem através da saída de bocal 134 (mostrada na figura 5) . Essa fluido é, virtualmente, isento de sólidos e é denotado como referência 180 por toda esta descrição. A adição de sólidos da tremonha 154 ao fluxo motor é mostrada na figura 8b, com o número de referência 188 denotando uma área seccional transversal, que é principalmente de sólidos. É compreendido por alguém habilitado na técnica que pode haver uns traços de sólidos no fluido 180 por todo o edutor 100, enquanto pode haver traços de fluidos nas ãreas que são principalmente sólidos 188 * [0036] Para essa descrição, incrementos adicionais da mistura entre o fluido isento de sólidos 180 e os sólidos 188 são incluídos. A referência 184 se refere a uma mistura, em que os sólidos são, efetivamente, arrastados no fluido. Camadas de limitação de fluido misturado ineficazmente 182 e sólidos misturados ineficazmente 186 também são representados.
[0037] Na figura 8b, pode ser visto que uma área de misturas eficaz 184 começou a se formar centralmente entre o fluido isento de sólidos 180 € as partículas de sólidos 188. Uma camada de limitação de sólidos misturados ineficazmente 186 está localizada em torno da área de mistura eficaz 184, enquanto uma camada de limitação de fluido misturado ineficazmente está localizada abaixo do fluido isento de sólidos 180.
[0038] Fazendo referência à figura 8c, as ãreas de mistura eficaz 184 incluem a área em direção ao centro da área seccional transversal e acima da corrente de fluido 180, que emana do bocal 110. Correntes de partículas, principalmente, sólidas 188 estão presentes ao longo dos lados da área seccional transversal, Outras camadas de limitação de fluido misturado eficazmente 184 estão presentes no topo e no fundo da área seccional transversal e em torno da corrente de fluido isenta de sólidos 180. As camadas de limitação de sólidos misturados ineficazmente 186 estão presentes em torno das correntes de partículas sólidas 188.
[0039] Fazendo referência à figura 8d, a corrente de fluido isento de sólidos 180 foi alongada muito em torno da área seccional transversal. A corrente de partículas sólidas 188 se fundiu em uma corrente única, que estã ligeiramente fora de centro. Uma camada de limitação de sólidos misturados ineficazmente 186 circunda a corrente de partículas sólidas 188. Um anel de fluido misturado eficazmente 184 circunda os sólidos misturados ineficazmente 186. Uma camada de limitação de fluido misturado ineficazmente 182 fica entre a camada de limitação de fluido misturado eficazmente 184 e o fluido isento de sólidos 180.
[0040] Fazendo referência à figura 9, pode ser visto mais claramente que a corrente de partículas sólidas 188 e a corrente de fluido isento de sólidos 180 são misturadas na câmara de mistura inicial 150. A jusante, a camada isenta de sólidos 180 diminui, gradualmente em altura e circula perto do fundo do edutor 100. Mais remoinhos de mistura podem ser vistos na câmara de mistura intermediária 168.
[0041] O perfil de velocidade da água gerado por computador, mostrado na figura 10, tem diversas faixas de velocidade de fluido representadas. A referência 190 representa velocidade de fluido na faixa de cerca de 33,1 a 41,4 pés/seg (cerca de 10,1 a 12,6 m/seg). A faixa representada por 190 inclui o fluxo de fluido fora do bocal 110 e através da câmara de mistura inicial 150. Do perfil, parece que a velocidade de fluido permanece nessa faixa mais alta até na primeira garganta 164. A faixa de velocidade representada pela referência 192 é cerca de 24,9 a 33,3 pés/seg (7,6 a 10,1 m/seg). A faixa mostrada pela referência 192 está em uma camada de limitação em torno da faixa de 190, bem como na segunda garganta 174. A referência 194 mostra velocidade de fluido na faixa de 16,6 a 24,9 pés/seg (cerca de 5,01 a 7,6 m/seg). A faixa 194 está presente em uma camada de limitação em torno da faixa 192 e através do primeiro difusor 160, da câmara de mistura intermediária 168 e do segundo difusor 170. A faixa de velocidade de fluido representada por 196 está na faixa de 8,29 a 16,6 pés/seg (cerca de 2,5 a 5,1 m/seg), que está, principalmente, nos remoinhos de mistura da câmara de mistura inicial 150 e na câmara de mistura intermediária 168, bem como a jusante do segundo difusor 170. A velocidade de fluido na faixa de 0,0164 a 8,29 pés/seg (cerca de 0,005 a 2,5 m/seg) é mostrada como expansor de feixe 198 e está na área onde as partículas sólidas são adicionadas em um ângulo normal ou quase normal à direção de fluxo de fluido do bocal 110. As velocidades de fluido mais lentas 194, 196, 198 através do primeiro difusor 160, da câmara de mistura intermediária 168 e o segundo difusor 170 ajudam a acentuar a mistura do líquido e dos sólidos através da criação de turbulência» Teste [0042] Um teste foi conduzido usando uma variedade de materiais em pó representativos de sólidos que seriam misturados com liquido de base para formar uma lama de perfuração. A mesma tremonha foi utilizada, com a exceção de que os bocais de mistura indicados foram usados. Bentonita, celulose polianiônica e polímero XC foram introduzidos, cada um, no liquido de base através dos vários bocais. Essas partículas são representativas de outras partículas tendo as mesmas densidades ou similares.
[0043] As propriedades reológicas das lamas de perfuração resultantes foram medidas e registradas. Essas propriedades incluíam "olhos-de-peixe", limite de escoamento e viscosidade de funil. "Olhos-de-peixe" são conhecidos por aqueles de habilidade na técnica como sendo um glóbulo de polímero parcialmente hidratado, causado por dispersão pobre durante o processo de mistura. O limite de escoamento é a tensão de escoamento extrapolada até uma taxa de císalhamento de zero. 0 limite de escoamento ê usado para avaliar a capacidade de uma lama para levantar cortes do anel do furo do poço. Um limite de escoamento elevado implica em um fluido não-Newtoniano, que realiza cortes melhores do que um fluido de densidade similar, mas limite de escoamento menor. A viscosidade de funil é o tempo, em segundos, para um quarto de lama circular através de um funil de Marsh. Essa não é uma viscosidade verdadeira, mas serve como uma medida qualitativa de quão espessa é a amostra de lama. A viscosidade de funil é útil apenas para comparações relativas. A comparação de cada uma dessas propriedades reológicas pode ser vista na Tabela 1 abaixo: Propriedades Reológieas Olhos-de-peixe Limite de LSRV Viscosidade de Escoamento Funil Bentonita PAC XCD Bentonita PAC XCD XCD Bentonita PAC XCD ΰ,ÜlLb/Bbl ôr OILb/bbl O.OILb/bbl Bocal íí.iSxlÜ : (2,05x1o1 (2,85x10 YP YP YP Cp seg seg seg kg/m') kg/m*) kg/m1!
Invenção 14 66 1,9 6 23 11 6.599 31 112 3S
Técnica 22 56 0,1 4 26 13 3.399 34 36 3S
Anterior#l Técnica 109 2 0,6 4 45 7 1.700 13 N/A 33 Anteríor#2 Láb 6 57 67 [0044] Como pode ser visto, os olhos-de-peixe na lama feita de bentonita misturados com o bocal de invenção pesaram menos por volume do que aqueles misturados com os bocais da técnica anterior. Ainda, o limite de escoamento da lama foi maior do que a lama misturada com os bocais da técnica anterior.
[0045] As propriedades mecânicas das lamas de perfuração resultantes também foram medidas e registradas. Essas propriedades incluíam energia de mistura, queda de pressão, fluxo motor, vácuo e indução de sólidos.
Propriedades Mecânicas do Fluido Bnergia da Queda da Fluxo Vácuo Indução de Mistura PressÍo Motor Sílidoi Bocal .kw/rti3/h Fsi gpm Foi de Hg Lb/h ÍX 6,B9kPai (X 3,39 kPAJ (X 1,26X10 ' kg/s) InvtnçSo 95 49,2 573 26,6 25,992 Técnica Anterior #1 106 35,7 513 21, S 26.171 Técnica Anterior #1 110 57.3 486 16,5 13.846 [0046] Da tabela é visto que o edutor 100 pode arrastar quase o mesmo volume de sólidos por hora na corrente motora em uma energia de mistura menor do que o misturador da técnica anterior.
[0047] Um método de mistura de partículas de sólidos cora ura fluxo motor inclui a introdução de um fluido motor era uraa câmara de mistura inicial 150. Isso pode ser feito através do bocal 110, previamente descrito. No interior da câmara de mistura inicial 150, um vácuo é criado pelo fluido motor. Os sólidos são introduzidos na câmara de mistura inicial 150 e são induzidos no fluido motor pelo vácuo que foi criado. Uma região de turbulência é proporcionada para misturar, inicialmente, o fluido motor e os sólidos induzidos. O fluido motor, agora conduzindo os sólidos induzidos, é difundido para arrastar mais as partículas sólidas. A mistura inicial é ainda misturada em uma câmara de mistura intermediária. A mistura intermediária é, então, difundida, mais uma vez, para proporcionar turbulência adicional a fim de acentuar a mistura. Antes de cada difusão, a mistura pode ser submetida a uma taxa de fluxo aumentada por meio da redução da área seccional transversal através da qual a mistura circula.
[0048] Embora a matéria em questão reivindicada tenha sido descrita com relação a um número limitado de concretizações, aqueles habilitados na técnica, tendo o benefício desta exposição, apreciarão que outras concretizações podem ser consideradas, as quais não se afastara do escopo da matéria em questão reivindicada, conforrae aqui divulgado. Consequentemente, o escopo da matéria em questão reivindicada será limitado apenas pelas reivindicações anexas.
SEϊVIHDICAÇÕES

Claims (7)

1. Aparelho para misturar sólidos e líquidos caracterizado pelo fato de que compreende: um bocal tendo uma entrada de bocal e uma saída de bocal; uma câmara de mistura inicial tendo uma primeira entrada de câmara, uma segunda entrada de câmara e uma saída de câmara, em que a primeira entrada de câmara está em comunicação de fluido com a saída de bocal; uma tremonha operãvel para proporcionar partículas sólidas para a câmara de mistura inicial através da segunda entrada de câmara; um primeiro difusor tendo uma primeira entrada de difusor em comunicação de fluido com a saída de câmara, uma primeira garganta de difusor e uma primeira saída de difusor; um segundo difusor tendo uma segunda entrada de difusor, uma segunda garganta de difusor e uma segunda saída de difusor; uma câmara de mistura intermediária proporcionando comunicação de fluido entre os primeiro e segundo difusores *
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a saída do bocal ê semicircular, e em que a entrada redonda é centralizada em torno de ura primeiro eixo e a salda do bocal é deslocada do primeiro eixo.
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a saída do bocal ainda compreende; uma borda de saída superior plana localizada a uma distância deslocada abaixo do primeiro eixo; e uma borda inferior semicircular compartilhando pontos laterais comuns com a borda superior e definindo uma abertura entre eles, tendo uma altura de bocal de saída.
4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o bocal ainda compreende: uma superfície interna que se estende da entrada do bocal até a saída do bocal; um primeiro segmento de aceleração, em que uma porção superior da superfície interna se inclina para baixo e se achata em direção a um plano co-extensivo com a borda de saída superior,· e um segundo segmento de aceleração, em que uma porção inferior da superfície interna se inclina para cima e para dentro, para corresponder à borda inferior da salda de bocal.
5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, carac ter i zado pelo fato de que a primeira garganta de difusor e a segunda garganta de difusor possuem uma forma seccional transversal elíptica.
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, carac ter i zado pelo fato de que o primeiro difusor ainda compreende: uma primeira seção convergente entre a primeira entrada de difusor e a primeira garganta de difusor; e uma primeira seção divergente entre a primeira garganta de difusor e a primeira saída de difusor.
7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o segundo difusor ainda compreende: uma segunda seção convergente entre a segunda entrada do difusor e a segunda garganta do difusor; e uma segunda seção de difusão entre a segunda garganta do difusor e a segunda saída do difusor.
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