RU130231U1

RU130231U1 - Degasser

Info

Publication number: RU130231U1
Application number: RU2013104031/05U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Мищенко; Александр Александрович Добик
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Техномехсервис"
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2013-07-20

Abstract

Дегазатор, содержащий вертикальный центробежный насос, снабженный газоотводной трубкой и направляющими лопатками на входе потока дегазируемой жидкости, а также вертикальную пустотелую цилиндрическую дегазационную емкость, соединенную с насосом питающей трубой, причем газоотводная трубка и дегазационная емкость сообщены с устройством для откачки газа, отличающийся тем, что питающая труба выполнена раздваивающейся на два трубопровода, при этом оба трубопровода расположены внутри верхней части дегазационной емкости и имеют форму двойной спирали, причем выходные концы трубопроводов размещены в противоположных сторонах внутренней стенки дегазационной емкости и выполнены направленными по касательной к ней, а входы трубопроводов оснащены регулирующими задвижками.A degasser comprising a vertical centrifugal pump equipped with a gas outlet pipe and guide vanes at the inlet of a degassed liquid stream, and also a vertical hollow cylindrical degassing vessel connected to the pump by a supply pipe, the gas outlet pipe and degassing vessel in communication with a gas evacuation device, characterized in that the supply pipe is split into two pipelines, while both pipelines are located inside the upper part of the degassing tank and have the form of two hydrochloric spiral, wherein the output ends of the conduits are arranged in opposite sides of the inner wall of the degassing container and formed tangentially directed thereto, and inputs piping equipped with regulating valves.

Description

Предлагаемое устройство относится к дегазационной технике и может быть использовано для дегазации буровых растворов при бурении нефтяных и газовых скважин.The proposed device relates to a degassing technique and can be used for the degassing of drilling fluids when drilling oil and gas wells.

Известно устройство аналогичного назначения, применяемое для дегазации буровых растворов (патент США №4326863 от 27.04.1982 г., Day R.W. Dunavent S.W. Rich E. Centrifugal degasser). Оно содержит вертикальный пустотелый цилиндрический корпус, снабженный газоотводными каналами и направляющими лопатками на входе потока дегазируемой жидкости. Внутри цилиндрического корпуса соосно с ним установлен с возможностью вращения вал с лопастями и лопастным рабочим колесом в нижней части вала. Газоотводные каналы сообщены с устройством для откачки газа из корпуса. Во время работы нижняя часть корпуса и вала погружены в дегазируемую жидкость, например, газированный буровой раствор. Жидкость через направляющие лопатки поступает на вход лопастного рабочего колеса, которое, подобно колесу центробежного насоса, направляет жидкость к вращающимся лопастям, которые придают жидкости вращательное движение. За счет возникающей во время этого движения центробежной силы пузырьки газа всплывают к центру цилиндрического корпуса и отводятся устройством для откачки газа через газоотводные каналы за пределы корпуса. Дегазированная жидкость под действием центробежной силы выбрасывается в накопитель. Однако из-за сильного перемешивающего действия лопастей эффективность дегазации низкая и в жидкости на выходе из дегазатора остаются газовые включения.A device for a similar purpose, used for the degassing of drilling fluids (US patent No. 4326863 from 04/27/1982, Day R.W. Dunavent S.W. Rich E. Centrifugal degasser). It contains a vertical hollow cylindrical body equipped with venting channels and guide vanes at the inlet of the degassed liquid flow. A shaft with blades and a blade impeller in the lower part of the shaft is coaxially mounted inside the cylindrical housing. The gas outlet channels are in communication with a device for pumping gas from the housing. During operation, the lower body and shaft are immersed in a degassed fluid, such as aerated drilling fluid. The liquid through the guide vanes enters the inlet of the impeller, which, like a centrifugal pump wheel, directs the fluid to the rotating blades, which give the fluid a rotational movement. Due to the centrifugal force arising during this movement, gas bubbles float to the center of the cylindrical body and are diverted by a device for pumping gas through the gas outlet channels outside the body. Degassed liquid under the action of centrifugal force is ejected into the drive. However, due to the strong mixing action of the blades, the degassing efficiency is low and gas inclusions remain in the liquid at the outlet of the degasser.

Известно также устройство аналогичного назначения (патент США №4046528 от 6.09.1977 г., W.E.Liljestrand Degassing system), принятое за прототип. Оно имеет вертикальный центробежный насос, снабженный газоотводной трубкой и направляющими лопатками на входе потока дегазируемой жидкости, а также вертикальную пустотелую цилиндрическую дегазационную емкость. Дегазационная емкость соединена с насосом питающей трубой. Газоотводная трубка и дегазационная емкость сообщены с известным устройством для откачки газа, например, газодувкой. Питающая труба входит в центральную часть дегазационной емкости и на выходе снабжена разбрызгивающим устройством в виде подпружиненной тарелки, а дегазационная емкость имеет лоток для отвода дегазированной жидкости в накопитель. Во время работы нижняя часть насоса погружена в дегазируемую жидкость, например, газированный буровой раствор. Жидкость через направляющие лопатки предварительно закручивается и поступает в центробежный насос, лопастное колесо которого еще более закручивает жидкость на входе в насос. За счет возникающей центробежной силы пузырьки газа всплывают к центру входного патрубка насоса и отводятся вверх устройством для откачки газа через газоотводную трубку за пределы рабочей зоны. Далее насос направляет частично дегазированную жидкость по питающей трубе в дегазационную емкость, где жидкость разбрызгивается на внутренние стенки емкости. За счет разбрызгивания пузырьки газа разрушаются и происходит дополнительная дегазация жидкости. Отделившийся газ отводится устройством для откачки газа. Далее дегазированная жидкость стекает по стенкам дегазационной камеры, собирается в нижней части дегазационной емкости и по лотку отводится в по назначению. В конструкции прототипа частично устраняется недостаток упомянутого выше устройства, так как центробежная дегазация дополняется дегазацией за счет разбрызгивания дегазируемой жидкости в дегазационной емкости. Однако разбрызгивание сопровождается не только разрушением пузырьков газа, но и образованием новых пузырьков из-за дробления жидкости на капли, сопровождающегося повторным смешением жидкости с газом. Кроме того, стекание жидкости по стенкам происходит не тонким равномерным слоем, а отдельными струями. Это препятствует выходу на поверхность жидкости и разрушению мелких пузырьков газа. Указанные явления снижают степень извлечения газа, то есть снижают эффективность дегазации.A device of a similar purpose is also known (US patent No. 4046528 from 09/06/1977, W.E. Liljestrand Degassing system), adopted as a prototype. It has a vertical centrifugal pump equipped with a gas outlet tube and guide vanes at the inlet of the degassed liquid flow, as well as a vertical hollow cylindrical degassing tank. The degassing tank is connected to the pump by a supply pipe. The vent pipe and degassing vessel are in communication with a known gas evacuation device, for example, gas blower. The supply pipe enters the central part of the degassing tank and is equipped with a spray device in the form of a spring-loaded plate at the outlet, and the degassing tank has a tray for draining the degassed liquid into the drive. During operation, the bottom of the pump is immersed in a degassed fluid, such as carbonated drilling fluid. The liquid through the guide vanes is pre-screwed and enters the centrifugal pump, the impeller of which further twists the liquid at the inlet to the pump. Due to the emerging centrifugal force, gas bubbles float to the center of the inlet of the pump and are taken up by a device for pumping gas through the vent pipe outside the working area. The pump then directs the partially degassed liquid through the supply pipe to the degassing tank, where the liquid is sprayed onto the inner walls of the tank. Due to spraying, gas bubbles are destroyed and additional degassing of the liquid occurs. The separated gas is discharged by a gas evacuation device. Next, the degassed liquid flows down the walls of the degassing chamber, is collected in the lower part of the degassing tank, and is discharged to the destination according to the purpose. The design of the prototype partially eliminates the disadvantage of the aforementioned device, since centrifugal degassing is supplemented by degassing by spraying a degassed liquid in a degassing vessel. However, spraying is accompanied not only by the destruction of gas bubbles, but also by the formation of new bubbles due to crushing of the liquid into droplets, accompanied by repeated mixing of the liquid with gas. In addition, the flow of liquid along the walls does not occur in a thin uniform layer, but in separate jets. This prevents the exit to the surface of the liquid and the destruction of small gas bubbles. These phenomena reduce the degree of gas extraction, that is, reduce the degassing efficiency.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели - повышение эффективности дегазации.The technical result that can be obtained by implementing a utility model is to increase the efficiency of degassing.

Предлагаемый дегазатор состоит из вертикального центробежного насоса, снабженного газоотводной трубкой и направляющими лопатками на входе потока дегазируемой жидкости, а также вертикальной пустотелой цилиндрической дегазационной емкости. Дегазационная емкость соединена с насосом питающей трубой. Газоотводная трубка и дегазационная емкость сообщены с устройством для откачки газа. Поставленная цель достигается тем, что, в отличие от прототипа, питающая труба выполнена раздваивающейся на два трубопровода. Оба трубопровода расположены внутри верхней части дегазационной емкости и имеют форму двойной спирали. Выходные концы трубопроводов размещены в противоположных сторонах внутренней стенки дегазационной емкости и выполнены направленными по касательной к ней. Кроме того, входы трубопроводов оснащены регулирующими задвижками. Такая совокупность признаков предлагаемого дегазатора позволяет проводить основную дегазацию в закрытом криволинейном канале за счет приложения к дегазируемой жидкости центробежных сил. В закрытом криволинейном канале отделившиеся пузырьки газа коалесцируют в крупные газовые пробки, не смешивающиеся с жидкостью. Плавное истечение жидкости по касательной из выходных концов трубопроводов в дегазационную камеру исключает брызгообразование и повторное смешение жидкости с отделившимся газом. Спиралевидное движение жидкости после выхода из трубопроводов в противоположных сторонах внутренней стенки дегазационной емкости обеспечивает заполнение всей внутренней поверхности дегазационной емкости предельно тонким слоем жидкости, находящимся под действием центробежной силы, что увеличивает вероятность выхода на поверхность жидкости и разрушения остаточных пузырьков.The proposed degasser consists of a vertical centrifugal pump equipped with a gas pipe and guide vanes at the inlet of the degassed liquid stream, as well as a vertical hollow cylindrical degassing tank. The degassing tank is connected to the pump by a supply pipe. The gas outlet pipe and degassing tank are in communication with a device for pumping gas. This goal is achieved in that, in contrast to the prototype, the supply pipe is made bifurcated into two pipelines. Both pipelines are located inside the upper part of the degassing tank and have the form of a double helix. The output ends of the pipelines are placed on opposite sides of the inner wall of the degassing tank and are made tangential to it. In addition, the pipeline inlets are equipped with control valves. This set of features of the proposed degasser allows for the main degassing in a closed curved channel due to the application of centrifugal forces to the degassed liquid. In a closed curved channel, the separated gas bubbles coalesce into large gas plugs that are not miscible with the liquid. Smooth fluid outflow along the tangent from the outlet ends of the pipelines to the degassing chamber eliminates spray formation and repeated mixing of the liquid with the separated gas. The spiral movement of the liquid after exiting the pipelines on opposite sides of the inner wall of the degassing vessel ensures that the entire inner surface of the degassing vessel is filled with an extremely thin layer of liquid under the action of centrifugal force, which increases the likelihood of liquid exit and destruction of residual bubbles.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где показан общий вид дегазатора и вид снизу на двойную спираль внутри дегазационной емкости.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a General view of the degasser and a bottom view of a double spiral inside the degassing tank.

Предлагаемый дегазатор состоит из вертикального центробежного насоса 1 и вертикальной пустотелой цилиндрической дегазационной емкости 2. На входе насоса установлены направляющие лопатки 3, имеющие, например, спиралевидную форму для предварительной закрутки потока дегазируемой жидкости на входе в насос 1. Насос 1 имеет газоотводную трубку 4. Насос 1 соединен с дегазационной емкостью 2 питающей трубой 5. Газоотводная трубка 4 и дегазационная емкость 2 сообщены с помощью трубопровода 6 с устройством для откачки газа 7, например, вентилятором или турбогазодувкой. Питающая труба 5 выполнена раздваивающейся на два трубопровода 8 и 9. Трубопроводы 8 и 9 входят внутрь верхней части дегазационной емкости 2 и внутри емкости имеют форму двойной спирали 10. Выходные концы 11 и 12 трубопроводов размещены в противоположных сторонах внутренней стенки дегазационной емкости и выполнены направленными по касательной к ней. Кроме того, трубопроводы оснащены регулирующими задвижками 13 и 14. Насос 1 частично погружен в газированную жидкость, например, газированный буровой раствор на выходе из скважины, а сброс дегазированной жидкости происходит в накопитель 15 через сливной патрубок 16. Газ устройством для откачки газа 7 выводится за пределы рабочей зоны по трубопроводу (не показан).The proposed degasser consists of a vertical centrifugal pump 1 and a vertical hollow cylindrical degassing tank 2. At the pump inlet, guide vanes 3 are installed, having, for example, a spiral shape for pre-twisting the flow of degassed liquid at the inlet to pump 1. Pump 1 has a gas pipe 4. Pump 1 is connected to the degassing tank 2 by a supply pipe 5. The gas outlet pipe 4 and the degassing tank 2 are communicated via a pipe 6 with a device for pumping gas 7, for example, a fan or turbo. The supply pipe 5 is bifurcated into two pipelines 8 and 9. The pipelines 8 and 9 enter the upper part of the degassing vessel 2 and inside the vessel are in the form of a double spiral 10. The output ends 11 and 12 of the pipelines are located on opposite sides of the inner wall of the degassing vessel and are directed along tangent to it. In addition, the pipelines are equipped with control valves 13 and 14. The pump 1 is partially immersed in a carbonated fluid, for example, a carbonated drilling fluid at the outlet of the well, and the degassed fluid is discharged into the reservoir 15 through the drain pipe 16. Gas is discharged by the gas evacuation device 7 beyond the limits of the working area through a pipeline (not shown).

Предлагаемый дегазатор работает следующим образом. Подлежащая дегазации жидкость, например, буровой раствор из газопроявляющей скважины, самотеком поступает на вход вертикального насоса 1. Под действием направляющих лопаток 3 на входе в насос 1, а также вращающихся частей насоса, жидкость на входе в насос получает вращательное движение, вследствие которого, под действием центробежной силы, крупные пузырьки газа всплывают по направлению к центру насоса и вверх с последующим отсасыванием его через газоотводную трубку 4 по трубопроводу 6. Далее жидкость поступает под давлением из насоса 1 в питающую трубу 5, где раздваивается на два потока и нагнетается в спиральную часть 10 трубопроводов 8 и 9. При движении в криволинейном закрытом спиральном канале жидкость, содержащая газовые пузырьки, под действием центробежной силы расслаивается на жидкостный и газовый потоки. Из выходных концов 11 и 12 трубопроводов газ устремляется вверх на отсос через трубопровод 6, а жидкость плавно по касательной поступает на внутреннюю стенку дегазационной емкости 2. По внутренней стенке жидкость растекается в форме спиралевидного равномерного тонкослойного потока, где оставшиеся наиболее мелкие пузырьки газа под действием центробежной силы выходят на поверхность потока жидкости и уходят в виде свободного газа вверх на откачку. Дегазированная жидкость самотеком сливается через сливной патрубок 16 в накопитель 15, откуда отбирается насосами по назначению. Регулирование производительности дегазатора производится задвижками 13 и 14. Благодаря тому, что дегазируемая жидкость в предлагаемом дегазаторе, в отличие от прототипа, поступает в закрытый криволинейный спиральный канал, то отделившиеся пузырьки газа коалесцируют в крупные газовые пробки, не смешивающиеся с жидкостью. В то же время плавное истечение жидкости по касательной через выходные концы 11 и 12 трубопроводов на стенку дегазационной камеры 2 исключает брызгообразование и повторное смешение жидкости с отделившимся газом. Спиралевидное движение жидкости после выхода из трубопроводов 8 и 9 в противоположных сторонах внутренней стенки дегазационной емкости 2 обеспечивает заполнение всей внутренней поверхности дегазационной емкости 2 предельно тонким слоем жидкости и, кроме того, создает центробежную силу. Это приводит к всплытию пузырьков на поверхность потока жидкости, где пузырьки разрушаются, что увеличивает степень удаления из жидкости остаточных самых мелких пузырьков газа. Таким образом, предложенная совокупность признаков способствует значительному увеличению степени извлечения газа из жидкости по сравнению с прототипом при той же производительности, то есть ведет к увеличению эффективности дегазации.The proposed degasser works as follows. The fluid to be degassed, for example, a drilling fluid from a gas developing well, flows by gravity to the inlet of the vertical pump 1. Under the action of the guide vanes 3 at the inlet to the pump 1, as well as the rotating parts of the pump, the fluid at the inlet to the pump receives a rotational movement, due to which, under the action of centrifugal force, large gas bubbles float up towards the center of the pump and upward, followed by its suction through the exhaust pipe 4 through the pipe 6. Then, the liquid flows under pressure from pump 1 to pi a melting pipe 5, where it is bifurcated into two streams and injected into the spiral part 10 of pipelines 8 and 9. When moving in a curved closed spiral channel, the liquid containing gas bubbles under the action of centrifugal force is stratified into liquid and gas flows. From the outlet ends 11 and 12 of the pipelines, the gas rushes up to the suction through the pipe 6, and the fluid flows tangentially to the inner wall of the degassing tank 2. The liquid flows in the form of a spiral thin uniform layer flow along the inner wall, where the remaining smallest gas bubbles under the action of centrifugal forces go to the surface of the fluid flow and go up in the form of free gas to pump out. Degassed fluid is drained by gravity through the drain pipe 16 into the reservoir 15, from where it is selected by pumps for the purpose. The degasser performance is controlled by valves 13 and 14. Due to the fact that the degassed liquid in the proposed degasser, in contrast to the prototype, enters a closed curved spiral channel, the separated gas bubbles coalesce into large gas plugs that are not miscible with the liquid. At the same time, a smooth outflow of fluid tangentially through the outlet ends 11 and 12 of the pipelines to the wall of the degassing chamber 2 eliminates spray formation and repeated mixing of the fluid with the separated gas. The spiral movement of the liquid after exiting the pipelines 8 and 9 on opposite sides of the inner wall of the degassing vessel 2 ensures that the entire inner surface of the degassing vessel 2 is filled with an extremely thin layer of liquid and, in addition, creates a centrifugal force. This leads to the emergence of bubbles on the surface of the fluid flow, where the bubbles are destroyed, which increases the degree of removal of the residual smallest gas bubbles from the liquid. Thus, the proposed combination of features contributes to a significant increase in the degree of extraction of gas from the liquid compared with the prototype at the same performance, that is, leads to an increase in the efficiency of degassing.

Пример применения предлагаемого дегазатора представлял собой экспериментальный образец дегазатора. В качестве вертикального центробежного насоса использовали серийный насос ВШН-150 (ТУ 3631-022-55837096-2007), у которого заменили рабочее колесо на колесо с более широкими лопатками, при этом снизили частоту вращения рабочего колеса с помощью частотного регулятора. Получили низконапорный высокопроизводительный насос, нечувствительный к избытку газа в жидкости. В качестве дегазационной камеры использовали корпус серийного дегазатора Каскад 40 (ТУ 3661-006-10147164-04), в который вставили двойную спираль, выполненную из стальных труб диаметром 89 мм. Питающая стальная труба имела диаметр 133 мм. В месте раздваивания питающей трубы установили поворотные затворы Ду80. В качестве устройства для откачки газа использовали серийный вентилятор ВР-280 (ТУ 4861-034-04614058-05). Испытания проводили на модельном буровом растворе (глинистая суспензия), вязкостью по воронке 40 с. Газирование раствора до 9% производили эжектором (гидросмеситель СГМ-100). Наблюдение за потоком внутри емкости, выполненное через смотровой проем, показало равномерное растекание жидкости по внутренней стенке дегазационной камеры. Контрольные замеры выявили отсутствие остаточного газа на выходе жидкости из дегазатора.An example of the application of the proposed degasser was an experimental sample of the degasser. As a vertical centrifugal pump, the VSHN-150 serial pump (TU 3631-022-55837096-2007) was used, in which the impeller was replaced with a wheel with wider blades, while the rotor speed was reduced using a frequency controller. Got a low-pressure high-performance pump, insensitive to excess gas in the liquid. The cascade 40 serial degasser case (TU 3661-006-10147164-04), in which a double spiral made of steel pipes with a diameter of 89 mm was inserted, was used as a degassing chamber. The steel feed pipe had a diameter of 133 mm. In the place of bifurcation of the supply pipe, butterfly valves Du80 were installed. As a device for pumping gas, a serial fan BP-280 (TU 4861-034-04614058-05) was used. The tests were carried out on a model drilling fluid (clay suspension) with a funnel viscosity of 40 s. Aeration of the solution up to 9% was carried out by an ejector (SGM-100 hydraulic mixer). Observation of the flow inside the tank, performed through the inspection opening, showed a uniform spreading of fluid along the inner wall of the degassing chamber. Control measurements revealed the absence of residual gas at the outlet of the liquid from the degasser.

Из примера применения видно, что предлагаемый дегазатор может быть изготовлен с помощью известных технических средств и обеспечивает технический результат. Следовательно, он обладает промышленной применимостью.From the application example it is seen that the proposed degasser can be manufactured using known technical means and provides a technical result. Therefore, it has industrial applicability.

Патент США №4326863 Центробежный дегазатор М. Кл. 19/00US patent No. 4326863 Centrifugal degasser M. Cl. 19/00

Авторы: R.W.Day, S.W.Dunavent, E.RichAuthors: R.W.Day, S.W.Dunavent, E.Rich

Патентообладатель: Geosource Inc., Houston, Тех.Patentee: Geosource Inc., Houston, Tech.

Внесен в реестр 21 июля 1980 г.It is entered in the register on July 21, 1980.

Краткий перечень рисунков.Short list of drawings.

Дополнительные характеристики и преимущества настоящего изобретения будут представлены в детальном описании изобретения вместе с рисунками со сквозной нумерацией, на которых изображены:Additional characteristics and advantages of the present invention will be presented in the detailed description of the invention along with drawings with continuous numbering, which depict:

Фиг.1. Поперечное сечение дегазатора в соответствии с настоящим изобретением со входом сверху.Figure 1. The cross section of the degasser in accordance with the present invention with an entrance from above.

Фиг.2. Поперечное сечение устройства, изображенного на фиг.1, оснащенного лопастным колесом.Figure 2. The cross section of the device depicted in figure 1, equipped with a paddle wheel.

Фиг.3. Поперечное сечение центробежного дегазатора в соответствии с настоящим изобретением, включающего средство вакуумирования для удаления пузырьков газа.Figure 3. A cross section of a centrifugal degasser in accordance with the present invention, including a vacuum means for removing gas bubbles.

Фиг.4. Вид на поперечное сечение лопастей по линии 4-4 фиг.3.Figure 4. A view of the cross section of the blades along the line 4-4 of Fig.3.

Фиг.5. Поперечное сечение предпочтительного исполнения центробежного дегазатора по данному изобретению.Figure 5. A cross section of a preferred embodiment of a centrifugal degasser according to this invention.

Фиг.6. Вид на поперечное сечение переливной камеры, показанной на фиг.5, взятое по линии 6-6.6. A cross-sectional view of the overflow chamber shown in FIG. 5 taken along line 6-6.

Фиг.7. Вид на поперечное сечение нижней камеры и лопасти предпочтительного исполнения, взятое по линии 7-7.7. A view of the cross section of the lower chamber and the blade of the preferred embodiment, taken along line 7-7.

Фиг.8. Укрупненный вид дна лопаток и дна корпуса.Fig. 8. An enlarged view of the bottom of the blades and the bottom of the body.

Фиг.9. Поперечное сечение предпочтительного исполнения центробежного дегазатора, включающего направляющие лопатки.Fig.9. A cross section of a preferred embodiment of a centrifugal degasser, including guide vanes.

Подробное описание предпочтительного исполнения.A detailed description of the preferred embodiment.

Дегазатор по данному изобретению конструктивно приспособлен к размещению в емкости бурового раствора 10, как показано на фиг.1. Дегазатор 12 включает корпус 14. Корпус 14 выполнен в форме пустотелого кольца и включает входную часть 16 и выгрузочную часть 18. Корпус 14 может изготавливаться из прочных материалов, таких, как сталь, высокопрочный пластик или чугун.The degasser according to this invention is structurally adapted to be placed in the reservoir of the drilling fluid 10, as shown in figure 1. The degasser 12 includes a housing 14. The housing 14 is made in the form of a hollow ring and includes an inlet part 16 and an unloading part 18. The housing 14 can be made of durable materials, such as steel, high-strength plastic or cast iron.

Вращающийся полый вал 20 размещен вдоль оси корпуса 14. Вращающийся вал 20 имеет ряд отверстий 22, выполненных с интервалами вдоль продольной оси вала 20.The rotating hollow shaft 20 is placed along the axis of the housing 14. The rotating shaft 20 has a series of holes 22 made at intervals along the longitudinal axis of the shaft 20.

К вращающемуся валу болтами прикреплено множество лопаток 24, имеющими возможность вращать суспензию внутри цилиндрического корпуса 14. Приводной двигатель 26 соединен с вращающимся валом 20 с возможностью вращения вала и лопаток 24, соединенных с ним, в направлении, указанном стрелкой 28. И вал, и лопатки изготавливаются из прочных материалов, таких, как сталь. Лопатки 24 обычно имеют прямоугольную форму, но могут также быть продолговатыми и иметь размеры в пределах 4-6 дюймов в ширину и 3-4 фута в длину.A plurality of blades 24 are attached to a rotating shaft by bolts, having the ability to rotate the suspension inside the cylindrical body 14. The drive motor 26 is connected to the rotating shaft 20 to rotate the shaft and the blades 24 connected to it in the direction indicated by arrow 28. Both the shaft and the blades made from durable materials such as steel. The blades 24 are usually rectangular in shape, but can also be oblong and measure 4-6 inches wide and 3-4 feet long.

Согласно фиг.2 с целью увеличения подачи суспензии в корпус 14 с вращающимся валом может быть дополнительно соединено лопастное колесо 30. Лопасти колеса 30 могут иметь плоскую лопаткообразную форму.According to figure 2, in order to increase the flow of the suspension into the housing 14, the impeller 30 can be additionally connected to the rotary shaft. The blades of the wheel 30 may have a flat blade shape.

Имеется также конический растекатель потока 32, который соединен внутри с вращающимся валом и функционально связан с лопатками 24.There is also a conical flow spreading device 32, which is connected internally to the rotating shaft and is operatively connected to the vanes 24.

Во время работы центробежный дегазатор 12 заполняется суспензией 34, содержащей газовую среду, обозначенную на рисунке в виде газовых пузырьков 36. Газированная жидкость 34 поступает в дегазатор 12 через входную часть 16 самотеком. Двигатель 26 вращает лопастное колесо 30 и лопатки 24. Вращение лопастного колеса 30 увеличивает подачу газированной жидкости 34 в корпус 14. Когда суспензия поступает в корпус, она растекается по коническому растекателю 32 к внутренней стенке цилиндрического корпуса 38. Лопатки 24 вращаются с той же скоростью, что и лопастное колесо 30 посредством двигателя 26 и вынуждают суспензию 34 вращаться в направлении стрелки 28. Результатом этого вращательного движения является центробежное поле. Центробежная сила, действующая на суспензию, создает вихрь так, что суспензия течет кольцевым вращающимся слоем. Это поле сил вызывает разделение суспензии 34 на более тяжелую жидкостно-твердую часть, направляемую к стенке 38 корпуса 14, и газовую часть суспензии 34, вынуждая газовые пузырьки 36 выходить через отверстия 22 в полый вал 20. Газовые пузырьки затем выходят через полый вал в атмосферу. Возможны также утечки газа через центральную часть вихря за пределами полого вала. Поэтому может использоваться вакуумное устройство 40 для содействия высасыванию газовых пузырьков 36 в атмосферу. Жидкая фаза 42 выбрасывается через выгрузочную часть 18 в корпус 14 и в конце концов течет в емкость бурового раствора 10.During operation, the centrifugal degasser 12 is filled with a suspension 34 containing a gaseous medium, indicated in the figure as gas bubbles 36. The carbonated liquid 34 enters the degasser 12 through the inlet part 16 by gravity. The engine 26 rotates the impeller 30 and the blades 24. The rotation of the impeller 30 increases the supply of carbonated liquid 34 to the housing 14. When the suspension enters the housing, it flows along the conical spreader 32 to the inner wall of the cylindrical housing 38. The blades 24 rotate at the same speed. as the impeller 30 through the engine 26 and cause the suspension 34 to rotate in the direction of the arrow 28. The result of this rotational movement is a centrifugal field. The centrifugal force acting on the suspension creates a vortex so that the suspension flows in an annular rotating layer. This force field causes the separation of the suspension 34 into a heavier liquid-solid part directed to the wall 38 of the housing 14, and the gas part of the suspension 34, forcing the gas bubbles 36 to escape through the openings 22 into the hollow shaft 20. The gas bubbles then exit through the hollow shaft into the atmosphere . Gas leaks through the central part of the vortex outside the hollow shaft are also possible. Therefore, a vacuum device 40 can be used to facilitate the exhaustion of gas bubbles 36 into the atmosphere. The liquid phase 42 is discharged through the discharge part 18 into the housing 14 and finally flows into the drilling fluid reservoir 10.

Донная перегородка 44 обеспечивает защиту отделенных газовых пузырьков 36 от столкновения с жидкой фазой 42 суспензии 34.The bottom wall 44 protects the separated gas bubbles 36 from collision with the liquid phase 42 of the suspension 34.

Представленный на фиг.3 центробежный дегазатор 12, аналогичен дегазатору, изображенному на фиг.2, но с тем отличием, что он включает направляющие лопатки 45 [в тексте ошибочно указана позиция 44, прим. переводчика]. Направляющие лопатки 45 соединены с дном корпуса 14 с целью преобразования вращательного движения дегазированного бурового раствора 42 в осевое движение. Это преобразование увеличит расход жидкости через корпус 14.The centrifugal degasser 12 shown in FIG. 3 is similar to the degasser shown in FIG. 2, but with the difference that it includes guide vanes 45 [position 44, approx. translator]. The guide vanes 45 are connected to the bottom of the housing 14 in order to convert the rotational movement of the degassed drilling fluid 42 into axial motion. This conversion will increase fluid flow through the housing 14.

Фиг.4 - это разрез изображения на фиг.3 с целью показать соединение лопаток 24 с вращающимся валом 20 и их положение по отношению к цилиндрическому кольцевому корпусу 14. Кроме того фиг.4 показывает соотношение между направляющими лопатками 45 и узлом вала. Газовые пузырьки 36 показаны всплывающими к центру полого вала 20. Газовые пузырьки 36 радиально движутся к поверхности раствора в кольцевом пространстве из-за силы всплытия в центробежном поле и собираются в центре в виде свободного газа.Fig. 4 is a sectional view of the image in Fig. 3 in order to show the connection of the blades 24 with the rotating shaft 20 and their position with respect to the cylindrical annular body 14. In addition, Fig. 4 shows the relationship between the guide vanes 45 and the shaft assembly. Gas bubbles 36 are shown to pop up to the center of the hollow shaft 20. Gas bubbles 36 radially move toward the surface of the solution in the annular space due to the ascent force in the centrifugal field and collect at the center as free gas.

Предпочтительное исполнение центробежного дегазатора по данному изобретению иллюстрируется фиг.5-9. Фиг.5 - это поперечное сечение центробежного дегазатора 50, включающего цилиндрический пустотелый кольцевой корпус 52 со входом 54 и выходом 56. Как и у исполнения, показанного на фиг.1-4, предпочтительное исполнение также имеет вращающийся полый вал 58, приводимый во вращение двигателем 60 в направлении, указанном стрелкой 62. Полый вал 58 снабжен рядом отверстий 64. Отверстия 64 обеспечивают путь для выхода газовых пузырьков в атмосферу. Путь для выхода пузырьков существует также снаружи вала в центре вихря, создаваемого центробежным полем. Лопатки 66 соединены с вращающимся валом 58 для обеспечения вращательного движения газовых включений внутри корпуса 52. В предпочтительном исполнении лопатки 66 соединены фланцами 68 с вращающимся валом 58. Дегазатор 50 кроме того включает кольцевую переливную камеру 70, имеющую размер на 8-10 дюймов больше, чем диаметр цилиндра корпуса 14. Переливная камера 70 принимает дегазированный буровой раствор, имеющий вращательную скорость от действия вращательного движения лопаток 66. Эта вращательная скорость используется для ускорения сброса дегазированного раствора через выход 56.A preferred embodiment of the centrifugal degasser of the present invention is illustrated in FIGS. 5-9. FIG. 5 is a cross section of a centrifugal degasser 50 including a cylindrical hollow annular body 52 with an input 54 and an output 56. As with the embodiment shown in FIGS. 1-4, the preferred embodiment also has a rotating hollow shaft 58 driven by a motor 60 in the direction of arrow 62. Hollow shaft 58 is provided with a series of holes 64. Holes 64 provide a path for gas bubbles to escape into the atmosphere. A path for the exit of bubbles also exists outside the shaft in the center of the vortex created by the centrifugal field. The blades 66 are connected to a rotating shaft 58 to provide rotational movement of gas inclusions inside the housing 52. In a preferred embodiment, the blades 66 are connected by flanges 68 to a rotating shaft 58. The degasser 50 also includes an annular overflow chamber 70, which is 8-10 inches larger than the barrel diameter of the casing 14. The overflow chamber 70 receives a degassed drilling fluid having a rotational speed from the rotational movement of the blades 66. This rotational speed is used to accelerate the discharge of degassers solution through exit 56.

В процессе работы центробежный дегазатор 50 принимает газированный буровой раствор 72 из емкости бурового раствора 74 и направляет его в корпус 52. Газированный буровой раствор 72 при этом вращается внутри корпуса под действием лопаток 66 так, что жидкая и твердая части суспензии движутся к внутренней стенке 76 корпуса 52, тогда как газовая фаза раствора 72 отделяется под действием центробежной силы и через проход в центре вращающегося вала 58 а также через проход в центре вихря снаружи вала отводится к отверстию 80 для выхода в атмосферу.During operation, the centrifugal degasser 50 receives aerated drilling fluid 72 from the drilling fluid reservoir 74 and sends it to the body 52. The aerated drilling fluid 72 rotates inside the body under the influence of the blades 66 so that the liquid and solid parts of the suspension move to the inner wall 76 of the body 52, while the gas phase of the solution 72 is separated by centrifugal force and is discharged through the passage in the center of the rotary shaft 58 and also through the passage in the center of the vortex outside the shaft to the hole 80 for entering the atmosphere.

Буровой раствор 72, принимаемый дегазатором 50 через вход 54, содержит газ, то есть является текучим материалом, имеющим вовлеченные в течение газовые пузырьки. Вращающийся вал 58 имеет полый участок с рядом отверстий 64, позволяющим этим газовым пузырькам 78 выходить в атмосферу. Отверстия 64 предотвращают образование на входе 54 пробки из паровой фазы, которая накапливается у входа 54, если у вовлеченного газа нет выхода в атмосферу.The drilling fluid 72, received by the degasser 50 through the inlet 54, contains gas, that is, is a fluid material having gas bubbles involved in the flow. Rotating shaft 58 has a hollow portion with a series of holes 64 allowing these gas bubbles 78 to escape into the atmosphere. The holes 64 prevent the formation of a plug at the inlet 54 from the vapor phase, which accumulates at the inlet 54 if the gas involved has no outlet to the atmosphere.

Брызгозащитные элементы 65 соединены с вращающимся валом 58 для предотвращения уноса текучего материала на выход газа 80. Брызгозащитные элементы 65 установлены на валу с образованием малых зазоров между переливной камерой 70 и валом 58 для прохода газа.The spray protection elements 65 are connected to the rotating shaft 58 to prevent entrainment of fluid material to the gas outlet 80. The spray protection elements 65 are mounted on the shaft to form small gaps between the overflow chamber 70 and the gas passage shaft 58.

Донная перегородка 82 предотвращает обратный проход уже отделенных газовых пузырьков 78 назад в газированную суспензию 72.The bottom wall 82 prevents the backward separation of the already separated gas bubbles 78 back into the carbonated suspension 72.

Фиг.6 представляет собой разрез выше показанного дегазатора 50 по переливной камере 70, соединенной с выходной частью 56.6 is a section above the shown degasser 50 through an overflow chamber 70 connected to the outlet portion 56.

Фиг.7 иллюстрирует движение газовых пузырьков 78 в направлении вращающегося вала 58 и через отверстия 64 в валу 58.7 illustrates the movement of gas bubbles 78 in the direction of the rotating shaft 58 and through the holes 64 in the shaft 58.

Фиг.8 демонстрирует установку 50 без донной перегородки 82 так, что вал 58 и лопатки 66 подходят ко дну корпуса 52, используя, таким образом, дно корпуса для предотвращения утечек отсепарированных газовых пузырьков 78.Fig. 8 shows an installation 50 without a bottom baffle 82 so that the shaft 58 and vanes 66 fit to the bottom of the housing 52, thereby using the bottom of the housing to prevent leakage of the separated gas bubbles 78.

Так как раствор и газ вращаются под действием лезвий лопаток 66, то центробежная сила вызывает течение раствора 72 вместе с газом периферийном направлении, как в центробежном насосе. Высокая скорость течения бурового раствора имеет как радиальную, так и тангенциальную составляющие и существует выше перегородки 82, изображенной на фиг.5 в области лопаток 66. Вращающиеся лопатки поддерживают вращательное движение и формируют вихрь. Этот вихрь поддерживается по всей высоте корпуса и вызывает течение раствора вверх в форме кольцевого потока. Газовые пузырьки 78 будут продвигаться вдоль оси вращения благодаря большой силе всплытия, действующей в центробежном поле. Свободный газ 78 собирается в центре вихря и течет либо через отверстия 64, либо снаружи вала в центре вихря в атмосферу. Вакуумное устройство, показанное на фиг.1-4, может также быть в исполнении 50 для усиления извлечения газовых пузырьков 78 в атмосферу.Since the solution and the gas rotate under the action of the blades of the blades 66, the centrifugal force causes the solution 72 to flow along with the gas in the peripheral direction, as in a centrifugal pump. The high flow rate of the drilling fluid has both radial and tangential components and exists above the baffle 82 shown in FIG. 5 in the region of the blades 66. The rotating blades maintain rotational motion and form a vortex. This vortex is maintained along the entire height of the housing and causes the solution to flow upward in the form of an annular flow. Gas bubbles 78 will move along the axis of rotation due to the large ascent force acting in a centrifugal field. Free gas 78 is collected in the center of the vortex and flows either through holes 64 or outside the shaft at the center of the vortex into the atmosphere. The vacuum device shown in figures 1-4, may also be performed 50 to enhance the extraction of gas bubbles 78 into the atmosphere.

Фиг.9 показывает предпочтительное исполнение центробежного дегазатора по данному изобретению, показанное на фиг.5-8 дополнительно включающее рабочее колесо центробежного насоса 84, используемый так же, как лопастное колесо 30, показанное выше на фиг.3. Рабочее колесо 84 направляет газированный буровой раствор 72 из емкости бурового раствора 74 в корпус 52 для осуществления процесса дегазации. Рабочее колесо 84 соединено с вращающимся валом 52 посредством крепления к донной перегородке 82.FIG. 9 shows a preferred embodiment of the centrifugal degasser of the present invention shown in FIGS. 5-8 further comprising an impeller of a centrifugal pump 84 used in the same way as the impeller 30 shown above in FIG. 3. Impeller 84 directs aerated drilling fluid 72 from drilling fluid reservoir 74 to housing 52 for a degassing process. The impeller 84 is connected to the rotating shaft 52 by fastening to the bottom partition 82.

Лопатки 66 в комбинации с рабочим колесом 84 обеспечивают высокую вращательную скорость буровому раствору на входе в корпус, индуцируя не только вихрь, но и вращательное движение газированного бурового раствора 72 уже снаружи входного отверстия 54. Для ослабления влияния вращения рабочего колеса 84 и лопаток 66 на газированный буровой раствор 72 снаружи за пределами дегазатора 50 могут устанавливаться направляющие лопатки 86, обеспечивающие осевое движение газированного бурового раствора внутри корпуса 52 под действием рабочего колеса 84.The blades 66 in combination with the impeller 84 provide a high rotational speed of the drilling fluid at the entrance to the casing, inducing not only a whirlwind, but also the rotational movement of the aerated drilling fluid 72 already outside the inlet 54. To reduce the effect of rotation of the impeller 84 and the blades 66 on the aerated drilling fluid 72, outside the outside of the degasser 50, guide vanes 86 can be installed to provide axial movement of the carbonated drilling fluid inside the housing 52 under the influence of the impeller 84.

Другие разделы описания данного патента не переводятся, так как характерные признаки патентуемого устройства ясны из представленного перевода.Other sections of the description of this patent are not translated, since the characteristic features of the patented device are clear from the presented translation.

Claims

A degasser comprising a vertical centrifugal pump equipped with a gas outlet pipe and guide vanes at the inlet of a degassed liquid stream, and also a vertical hollow cylindrical degassing vessel connected to the pump by a supply pipe, the gas outlet pipe and degassing vessel in communication with a gas evacuation device, characterized in that the supply pipe is split into two pipelines, while both pipelines are located inside the upper part of the degassing tank and have the form of two hydrochloric spiral, wherein the output ends of the conduits are arranged in opposite sides of the inner wall of the degassing container and formed tangentially directed thereto, and inputs piping equipped with regulating valves.