RU2179928C1

RU2179928C1 - Mixing apparatus for preparing solutions

Info

Publication number: RU2179928C1
Application number: RU2000125603/03A
Authority: RU
Inventors: боконь С.А. Р; С.А. Рябоконь; Н.И. Макушев; В.Г. Кармолин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Бурение"
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2002-02-27

Abstract

FIELD: petroleum and gas industry, geological exploration. SUBSTANCE: apparatus for preparing plugging up or drilling fluid has mixing unit provided with vehicle having receiver and compressor, mixer with mixing device, volume measuring devices, netted vessel, hydraulic pressure mixer, jet-type hydraulic mixer with detachable sprinkler and discharge branch pipe, liquid reservoir with locking devices, pump, hopper adapted for storage of bulk materials and equipped with closure, manhole, shutter arranged in lower part of conical bottom, apron and feeding-dispensing device, pipelines, branch pipes locking devices. Mixer has central pipeline for transportation of drilling or plugging up fluid. Upper part of pipeline is sealingly connected to drain pipe of jet-type hydraulic mixer. Rotating mixing device of Segner's wheel type is mounted in lower part of pipeline and equipped with sprinkler heads. Aerator is arranged in lower part of mixer in the vicinity of pipeline and communicated with compressor receiver. Hopper has netted vessel. Pipeline of feeding device has detachable branch pipe directed into cavity of hopper netted vessel. EFFECT: increased efficiency and wider operational capabilities. 3 dwg

Description

Изобретение относится к смесительной технике и может быть использовано при строительстве и ремонте скважин в нефтяной и газовой промышленности, в геологоразведке и в гражданском строительстве для приготовления тампонажных, буровых и подобных растворов, буферных жидкостей, суспензий, эмульсий и т.д. The invention relates to a mixing technique and can be used in the construction and repair of wells in the oil and gas industry, in geological exploration and in civil engineering for the preparation of grouting, drilling and similar solutions, buffer fluids, suspensions, emulsions, etc.

Известен пескосмесительный агрегат 4 ПА, предназначенный для приготовления смеси жидкости с песком, применяемой при гидроразрыве пластов в скважинах для повышения их дебита, для приготовления цементных растворов, а также для выполнения других операций по приготовлению различных типов растворов с транспортированием необходимых сыпучих и порошковых материалов к месту проведения работ. Агрегат включает следующие основные узлы, смонтированные на шасси автомобиля: бункер со шнеком и вибраторами (побудителями истечения сыпучих материалов), манифольд, струйный гидросмеситель со сбросным стволом, сообщающимся с полостью лопастной механической мешалки, получающей привод от гидромотора посредством маслонасоса, песковый центробежный насос с приводом через коробку передач, коробку отбора мощности и карданные валы от тягового двигателя автомобиля ("Справочное руководство по цементировочному оборудованию" О. И. Бездробный, А.И. Булатов, В.Д. Барановский и др. М., "Недра", 1979, с.162-163). Known sand mixing unit 4 PA, designed to prepare a mixture of liquid with sand used in hydraulic fracturing in wells to increase their flow rate, to prepare cement mortars, as well as to perform other operations for the preparation of various types of solutions with the transportation of the necessary bulk and powder materials to the place carrying out work. The unit includes the following main assemblies mounted on the car chassis: a hopper with a screw and vibrators (inducers of the outflow of bulk materials), a manifold, a jet hydraulic mixer with a waste barrel communicating with the cavity of a vane mechanical mixer, which is driven by a hydraulic motor through an oil pump, a centrifugal sand pump through the gearbox, power take-off and cardan shafts from the vehicle’s traction engine ("Reference Guide to Cementing Equipment" O. I. Bezdrobny, A. . Bulatov, VD Baranowski et al., Moscow, "Nedra", 1979, s.162-163).

Основными недостатками данной конструкции агрегата являются:
- невозможность осуществления самозагрузки сыпучих и порошковых материалов в бункер агрегата, что очень важно в условиях промыслов и требуется наличие дополнительного загрузочного оборудования;
- ненадежность работы агрегата при подаче сыпучих материалов на смешение с жидкостью и не достигается эффективное их перемешивание из-за наличия сложного механического привода шнека и вращающихся в абразивных сыпучих материалах деталей и узлов, а также громоздкого и сложного привода пескового центробежного насоса и маслонасоса;
- невозможность подачи приготовленных растворов с высоким давлением и регулируемой производительностью непосредственно в нефтяную или газовую скважину центробежным песковым насосом, обеспечивающим давление нагнетания до 0,4 МПа.The main disadvantages of this design of the unit are:
- the impossibility of self-loading of bulk and powder materials into the hopper of the unit, which is very important in the field and requires the presence of additional loading equipment;
- the unreliability of the unit when feeding bulk materials to mix with liquid and their effective mixing is not achieved due to the presence of a complex mechanical drive of the screw and parts and assemblies rotating in abrasive bulk materials, as well as a bulky and complex drive of a sand centrifugal pump and oil pump;
- the impossibility of supplying the prepared solutions with high pressure and adjustable performance directly to the oil or gas well by a centrifugal sand pump, providing a discharge pressure of up to 0.4 MPa.

Известна также смесительная установка для приготовления цементных растворов при цементировании и капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин. Установка содержит транспортное средство с входящими в его состав ресивером и компрессором и размещенные на нем бункер с вибраторами (побудителями истечения сыпучих материалов), лопастную мешалку с гидромотором, струйный гидросмеситель со сбросным стволом и сливным патрубком, сообщающимся с верхней частью мешалки, манифольд, насос, приемная гидравлическая часть которого сообщается с нижней частью мешалки, и маслонасос, соединенные посредством коробки перемены передач, коробки отбора мощности и карданных валов с тяговым двигателем транспортного средства. Установка оснащена резервуаром для жидкости, разделенным пополам, с измерителями объема и запорными органами в каждой половине, а бункер снабжен установленным в его верхней части приемно-распределительным устройством (ПРУ) в виде тройника, один патрубок 1 которого соединен со струйным гидросмесителем, второй патрубок 2 направлен вниз и снабжен запорным органом и вакуумным рукавом, свободный конец которого расположен в нижней части бункера, а третий патрубок 3 оборудован крутоизогнутым фитингом, конец которого направлен вверх и снабжен пылевым фильтром и запорно-открывающимся устройством. Кроме этого, бункер вверху снабжен крышкой с герметично закрывающимся люком и патрубком 4 с вакуумным рукавом для загрузки порошка в бункер, в нижней части которого выполнено выгрузочное отверстие, оборудованное герметично закрывающейся заслонкой, а к внутренней стороне крышки прикреплен фартук, разделяющий верхнюю часть бункера на две части, в одной из которых размещен пылевой фильтр и запорно-открывающееся устройство, а во второй части - патрубки 1, 2 и 4. Мешалка вверху снабжена сетчатой емкостью, установленной под сливным патрубком сбросного ствола струйного гидросмесителя. При этом напорная гидравлическая часть насоса соединена со струйным гидросмесителем, а его приемная гидравлическая часть - с резервуаром для жидкости трубопроводами с запорными органами. (Патент на изобретение РФ 2150381 кл. В 28 С 5/33, 13.04.1999 - прототип). Also known is a mixing plant for the preparation of cement mortars during cementing and overhaul of oil and gas wells. The installation comprises a vehicle with a receiver and a compressor included in it and a hopper with vibrators (impulses for the outflow of bulk materials), a paddle mixer with a hydraulic motor, a jet mixer with a discharge barrel and a drain pipe communicating with the upper part of the mixer, a manifold, a pump, the receiving hydraulic part of which communicates with the lower part of the mixer, and the oil pump connected by a gearbox, power take-off and cardan shafts with a traction motor nsportnogo means. The installation is equipped with a liquid reservoir, divided in half, with volume meters and locking elements in each half, and the hopper is equipped with a receiving and distributing device (PRU) installed in its upper part in the form of a tee, one pipe 1 of which is connected to a jet hydraulic mixer, the second pipe 2 directed downward and equipped with a locking body and a vacuum sleeve, the free end of which is located at the bottom of the hopper, and the third pipe 3 is equipped with a steeply bent fitting, the end of which is directed upward and provided with filter and left shutoff-opening device. In addition, the hopper at the top is equipped with a lid with a hermetically sealed hatch and a nozzle 4 with a vacuum sleeve for loading powder into the hopper, in the lower part of which a discharge opening is made, equipped with a hermetically sealed shutter, and an apron is attached to the inside of the lid, dividing the upper part of the hopper into two parts, in one of which there is a dust filter and a locking and opening device, and in the second part - pipes 1, 2 and 4. The mixer at the top is equipped with a mesh container installed under the drain pipe waist trunk jet hydraulic mixer. At the same time, the pressure head hydraulic part of the pump is connected to the jet hydraulic mixer, and its receiving hydraulic part is connected to the liquid reservoir by pipelines with locking elements. (Patent for the invention of the Russian Federation 2150381 class. In 28 C 5/33, 04/13/1999 - prototype).

Основными недостатками смесительной установки, приведенной в качестве прототипа, являются:
- сложность и ненадежность привода лопастной мешалки посредством гидромотора, маслонасоса, коробки перемены передач, коробки отбора мощности и карданных валов от тягового двигателя транспортного средства (особенно это проблемно в жаркий период времени, когда при работе установки масло в маслонасосе теряет вязкость и у лопастной мешалки снижаются обороты или она совсем останавливается);
- невозможность оперативного регулирования и поддержания регулируемой подачи порошковых материалов в струйный гидросмеситель и соответственно приготовление тампонажных растворов с необходимой плотностью, являющейся одним из основных контролируемых параметров приготавливаемых растворов.The main disadvantages of the mixing plant, given as a prototype, are:
- the complexity and unreliability of the drive of the paddle mixer by means of a hydraulic motor, oil pump, gearbox, power take-off and cardan shafts from the vehicle’s traction motor (this is especially problematic during the hot period when the oil in the oil pump loses viscosity and decreases at the paddle mixer speed or it stops completely);
- the impossibility of operational regulation and maintenance of the regulated supply of powder materials to a jet hydraulic mixer and, accordingly, the preparation of cement slurries with the required density, which is one of the main controlled parameters of the prepared solutions.

Задача, достигаемая изобретением, заключается в упрощении конструкции перемешивающего устройства и его привода с одновременным повышением надежности его работы и установки в целом в процессе приготовления растворов путем использования для привода перемешивающего устройства энергии потока приготавливаемого раствора, сопутствующего с ним воздуха и сжатого воздуха, поступающего из ресивера компрессорной установки транспортного средства, барбатируя раствор и эффективно его перемешивая. The objective achieved by the invention is to simplify the design of the mixing device and its drive while increasing the reliability of its operation and installation as a whole during the preparation of solutions by using the flow energy of the prepared solution, the accompanying air and compressed air coming from the receiver to drive the mixing device compressor installation of the vehicle, barbating the solution and mixing it effectively.

Поставленная задача достигается тем, что в смесительной установке для приготовления растворов, содержащей транспортное средство с входящими в его состав ресивером и компрессором и размещенные на нем мешалку с перемешивающим устройством, с измерителем объема и с установленной над ней сетчатой емкостью, в полость которой направлен сливной патрубок трубопровода гидронапорного смесителя, и струйный гидросмеситель со сбросным стволом и сливным патрубком, резервуар для жидкости, разделенный пополам, с запорными органами и измерителями объема в каждой его половине, насос, приемная часть которого посредством трубопроводов и запорных органов сообщается с нижней частью мешалки и с резервуаром для жидкости, а его напорная часть сообщается со струйным гидросмесителем, бункер для сыпучих материалов с измерителем их объема, с приемным устройством с рукавом и трубопроводом с запорным органом, с крышкой, герметично закрывающимся люком и заслонкой в нижней части конусного днища, фартуком, прикрепленным изнутри к крышке, с приемно-распределительным устройством ПРУ, выполненным в виде тройника, один патрубок которого соединен со струйным гидросмесителем, второй патрубок направлен вверх и снабжен запорно-открывающимся устройством, а третий патрубок направлен вниз и снабжен запорно-регулирующим устройством, в центре мешалки вертикально установлен растворопровод, верхняя часть которого герметично соединена со сливным патрубком струйного гидросмесителя, а нижняя его часть оснащена вращающимся перемешивающим устройством типа сегнерово колесо с закрепленными на торцах крутоизогнутых фитингов насадками, установленным на опорное устройство, при этом рядом с растворопроводом в нижней части мешалки расположено аэрирующее устройство, сообщающееся с ресивером компрессора транспортного средства воздухопроводом через вентиль, бункер сверху дополнительно оснащен сетчатой емкостью, а трубопровод приемного устройства оборудован сбросным патрубком, направленным в полость этой сетчатой емкости. The problem is achieved in that in a mixing installation for the preparation of solutions containing a vehicle with a receiver and compressor included in it and an agitator with a mixing device placed on it, with a volume meter and with a mesh tank installed above it, into the cavity of which a drain pipe is directed a hydraulic mixer pipe, and a jet hydraulic mixer with a discharge barrel and a drain pipe, a liquid tank, divided in half, with shut-off bodies and volume meters in each half, a pump, the receiving part of which through pipelines and locking elements communicates with the lower part of the mixer and the liquid reservoir, and its pressure part communicates with the jet hydraulic mixer, a bunker for bulk materials with a volume meter, with a receiving device with a sleeve and a pipeline with a locking body, with a lid, a hermetically sealed hatch and a shutter in the lower part of the conical bottom, an apron attached internally to the lid, with a switchgear made in e tee, one nozzle of which is connected to the jet hydraulic mixer, the second nozzle is directed upward and equipped with a locking-opening device, and the third nozzle is directed downward and equipped with a locking-regulating device, a solution pipe is installed vertically in the center of the mixer, the upper part of which is hermetically connected to the drain nozzle of the jet of the hydraulic mixer, and its lower part is equipped with a rotating mixing device of the Segner wheel type with nozzles fixed to the ends of the bent fittings, installed supported by a support device, while an aeration device is located near the mud pipe in the lower part of the mixer, which communicates with the receiver of the compressor of the vehicle with an air pipe through the valve, the hopper is additionally equipped with a mesh tank at the top, and the receiver pipe is equipped with a discharge pipe directed into the cavity of this mesh tank.

На фиг. 1, 2 представлен общий вид смесительной установки, а на фиг.3 - фрагмент узла I. In FIG. 1, 2 shows a General view of the mixing plant, and figure 3 is a fragment of the node I.

Смесительная установка содержит транспортное средство 1 с входящими в ее состав ресивером 2 и компрессором. На транспортном средстве 1 установлен резервуар 3 для аккумулирования жидкости, разделенный пополам, с запорными органами 4 и измерителями объема 5 в каждой его половине и заливным трубопроводом 6, насос 7 (плунжерного или поршневого типов), приемной частью сообщающийся с нижними частями резервуара 3 и мешалки 8 посредством приемных трубопроводов 9 с запорными органами 10, а его напорная часть сообщается трубопроводом 11 со струйным гидросмесителем 12, включающим сбросной ствол 13, сливной патрубок 14 и регулятор 15 ввода атмосферного воздуха, бункер 16 для сыпучего материала, имеющий крышку 17 с герметично закрывающимся люком 18, фартук 19, прикрепленный к крышке 17 изнутри и разделяющий полость бункера 16 на две части: часть, куда подается сыпучий материал и часть, откуда отсасывается воздух из него, аэрирующие клапаны 20, установленные на конусной части днища бункера 16, заслонку 21 в нижней его части, приемное устройство 22 с рукавом, трубопроводом, запорным органом и загрузочным патрубком 23 с запорным органом, направленными в полость сетчатой емкости 24, установленной сверху бункера 16, приемно-распределительное устройство (ПРУ), выполненное в виде тройника, первый патрубок 25 которого соединен со струйным гидросмесителем 12, второй патрубок 26 направлен вверх и снабжен запорно-открывающимся устройством 27, а третий патрубок 28 направлен вниз, конец которого оборудован запорно-регулирующим устройством, выполненным в виде конфузора 29, а его запорный орган 30 имеет форму конуса, соответствующего размеру конфузора 29, с уплотнительным эластичным и прижимными металлическими дисками у основания конуса, прикрепленными к нижнему концу штока 31, проходящему соосно с патрубками 26 и 28 через запорно-открывающееся устройство 27, жестко и герметично прикрепленному к нему через уплотнительное устройство в крышке 17, и снабжен стопорным устройством для фиксации их в определенном положении. Причем запорно-открывающееся устройство 27 и запорный орган 30 расположены на определенном расстоянии друг от друга, обеспечивая одновременное открывание и закрывание патрубков 26 и 28, а также изменение зазора между входным отверстием конфузора 8 и конусом запорного органа 30. The mixing plant comprises a vehicle 1 with its receiver 2 and a compressor. A vehicle 3 has a tank 3 for accumulating liquid, divided in half, with shut-off bodies 4 and volume meters 5 in each half and an inlet pipe 6, a pump 7 (plunger or piston type), which is connected with the lower parts of the tank 3 and the mixer 8 by means of receiving pipelines 9 with shut-off bodies 10, and its pressure part is connected by a pipe 11 with a jet hydraulic mixer 12, including a discharge barrel 13, a drain pipe 14 and an atmospheric air input regulator 15, a bunker Ep 16 for bulk material, having a cover 17 with a hermetically sealed hatch 18, an apron 19, attached to the cover 17 from the inside and dividing the cavity of the hopper 16 into two parts: the part where the bulk material is supplied and the part from which air is sucked out, aeration valves 20 mounted on the conical part of the bottom of the hopper 16, a shutter 21 in its lower part, a receiving device 22 with a sleeve, a pipeline, a locking member and a loading nozzle 23 with a locking member directed into the cavity of the mesh tank 24 mounted on top of the hopper 16, reception but-distribution device (PRU), made in the form of a tee, the first pipe 25 of which is connected to the jet hydraulic mixer 12, the second pipe 26 is directed upward and equipped with a locking and opening device 27, and the third pipe 28 is directed downward, the end of which is equipped with a locking and control device made in the form of a confuser 29, and its locking body 30 has the shape of a cone corresponding to the size of the confuser 29, with elastic sealing and pressing metal discs at the base of the cone, attached to the lower end of eye 31 that passes coaxially with nozzles 26 and 28 through the shut-off opening device 27 fixedly and sealingly attached thereto through a sealing device in the lid 17 and is provided with a locking device for locking them in position. Moreover, the locking-opening device 27 and the locking member 30 are located at a certain distance from each other, providing simultaneous opening and closing of the nozzles 26 and 28, as well as changing the gap between the inlet of the confuser 8 and the cone of the locking member 30.

Мешалка 8, оснащенная заслонкой 32 в днище и пробоотборником 33, включает растворопровод 34, установленный вертикально по центру ее, к верхней части которого герметично подсоединен сливной патрубок 14 сбросного ствола струйного гидросмесителя 12, а к нижней части скользящей посадкой герметично присоединено перемешивающее устройство 35 типа сегнерово колесо с насадками 36 определенного диаметра, прикрепленными к торцам крутоизогнутых фитингов 37 с опорой всей конструкции на опорное устройство 38. Рядом с растворопроводом 34 в нижней части мешалки 8 расположено аэрирующее устройство 39, сообщающееся с ресивером 2 компрессора транспортного средства 1 воздухопроводом 40 через вентиль 41. The mixer 8, equipped with a shutter 32 in the bottom and a sampler 33, includes a solution pipe 34 mounted vertically in the center of it, to the upper part of which the drain pipe 14 of the discharge barrel of the jet mixer 12 is hermetically connected, and a mixing device 35 of segner type is hermetically connected to the bottom of the sliding fit a wheel with nozzles 36 of a certain diameter attached to the ends of steeply curved fittings 37 with the entire structure resting on a support device 38. Near the mud pipe 34 at the bottom of the mixer and 8, an aeration device 39 is located, communicating with the receiver 2 of the compressor of the vehicle 1 through the air duct 40 through the valve 41.

Установка также снабжена гидронапорным смесителем 42 с рукавом 43 и трубопроводом 44 со сливным патрубком 45, направленным в полость сетчатой емкости 46, устанавливаемой в верхней части мешалки 8, с измерителем объема 47 жидкости и измерителем объема 48 сыпучих материалов в бункере 16, домкратами 49 для снятия нагрузки с шасси транспортного средства 1 в процессе приготовления растворов, траповыми лестницами 50 и площадками обслуживания 51. The installation is also equipped with a hydraulic mixer 42 with a sleeve 43 and a pipe 44 with a drain pipe 45 directed into the cavity of the mesh tank 46 installed in the upper part of the mixer 8, with a volume meter 47 of the liquid and a volume meter 48 of the bulk materials in the hopper 16, jacks 49 for removal loads from the chassis of the vehicle 1 in the process of preparing solutions, ladder ladders 50 and service areas 51.

Смесительная установка для приготовления растворов работает следующим образом. Mixing installation for the preparation of solutions works as follows.

На месте проведения работ для снятия нагрузки с шасси транспортного средства 1 в рабочее положение устанавливаются домкраты 49. В резервуар 3 (в обе его половины) набирается расчетное количество воды, ориентируясь по показаниям измерителей объема 5. В бункер 16, ориентируясь по показаниям измерителя объема 48, загружается необходимое количество цемента посредством автоцементовоза с пневматической разгрузкой через загрузочный патрубок 23 или самозагрузкой с использованием серийно выпускаемой смесительной установки типа УС6-3 с подачей цемента из бункера двумя дозирующими шнеками в приемное устройство 22 по рукаву и трубопроводу. Подача цемента в обеих случаях осуществляется в сетчатую емкость 24, обеспечивающую отделение от него комкообразных включений. Для самозагрузки цемента в бункер 16 необходимо поднять шток 31 вверх до упора и застопорить в этом положении. Запорным органом 30 при этом закрывается вход цемента в конфузор 29 и открывается вход воздуху, находящемуся в полости бункера 16 (при герметично закрытых люке 18 и заслонке 21) в патрубок 26 при одновременно поднятом запорно-открывающемся устройстве 27 и запорном органе 30. Открывается запорный орган 10 и вода, находящаяся в резервуаре 3, за счет гидростатического напора поступает в мешалку 8 в количестве, необходимом для заполнения приемной гидравлической части насоса 7 и обеспечения его работы методом рециркуляции: отбирая воду из мешалки 8, подавая ее под давлением до 5,0 МПа в струйный гидросмеситель 12 и возвращая ее опять в мешалку 8. При этом в приемно-распределительном устройстве (ПРУ) и в патрубке 26 обеспечивается пониженное давление за счет эжекционного эффекта, создаваемого струей воды, выходящей из насадки с большой скоростью, увлекающей воздух, находящийся в корпусе струйного гидросмесителя 12 и в полости бункера 16, выбрасывая его вместе с потоком воды в мешалку 8. Цемент при этом за счет пониженного давления, создаваемого в бункере 16, засасывается в его полость из приемного устройства 22 по рукаву и трубопроводу с отделением комкообразных включений в сетчатой емкости 24. Для исключения превышения пониженного давления в бункере 16 выше допустимого (не допуская его смятия атмосферным давлением) и обеспечения обрушения образующихся сводов цемента на его конусном днище автоматически срабатывают аэрирующие клапаны 20, отрегулированные на определенное пониженное давление, впуская атмосферный воздух в полость бункера 16,тем самым снижая величину пониженного давления в нем. At the place of work, to relieve the load from the chassis of the vehicle 1, jacks 49 are installed in the working position. The calculated amount of water is collected in the tank 3 (in both its halves), being guided by the readings of the volume meters 5. Into the hopper 16, being guided by the readings of the volume meter 48 , the required amount of cement is loaded by means of a cement truck with pneumatic unloading through loading port 23 or self-loading using a commercially available mixing plant of type US6-3 with cement supply that from the hopper with two metering screws to the receiving device 22 along the sleeve and the pipeline. The supply of cement in both cases is carried out in a mesh tank 24, which ensures the separation of lumpy inclusions from it. For self-loading cement in the hopper 16, it is necessary to raise the rod 31 up to the stop and lock in this position. The locking body 30 closes the cement inlet to the confuser 29 and opens the air inlet in the cavity of the hopper 16 (with hermetically sealed hatch 18 and the shutter 21) into the pipe 26 with the locking-opening device 27 and the locking body 30 raised simultaneously. The locking body opens 10 and the water in the tank 3, due to hydrostatic pressure, enters the mixer 8 in the amount necessary to fill the receiving hydraulic part of the pump 7 and ensure its operation by the recirculation method: taking water from the mixer 8, feeding feeding it under a pressure of up to 5.0 MPa to the jet hydraulic mixer 12 and returning it again to the mixer 8. At the same time, a reduced pressure is provided in the receiving and distribution device (PRU) and in the nozzle 26 due to the ejection effect created by the jet of water leaving the nozzle at high speed, entrainment of the air in the housing of the jet mixer 12 and in the cavity of the hopper 16, throwing it along with the water flow into the mixer 8. In this case, the cement is sucked into its cavity from the receiving unit due to the reduced pressure created in the hopper 16 22 along the sleeve and the pipe with the separation of lumpy inclusions in the mesh tank 24. To prevent excess pressure in the hopper 16 from being exceeded (without allowing it to be crushed by atmospheric pressure) and to ensure collapse of the resulting cement arches on its conical bottom, aerated valves 20, adjusted at a certain reduced pressure, letting in atmospheric air into the cavity of the hopper 16, thereby reducing the magnitude of the reduced pressure in it.

Загрузка цемента в бункер 16 осуществляется до необходимого его объема, ориентируясь по измерителю объема 48. Пополнение цемента в бункер 16 может обеспечиваться в процессе приготовления раствора. Но для этого необходимо открывать вход в конфузор 29 для поступления цемента в корпус струйного гидросмесителя 12 на смешение с водой и закрыть вход в патрубок 26, опустив вниз шток 31, переместив тем самым вниз запорно-открывающееся устройство 27 и запорный орган 30. Приготавливаемый при этом раствор из струйного гидросмесителя 12 по сбросному стволу 13 и сливному патрубку 14 под избыточным давлением поступает в растворопровод 34, в крутоизогнутые фитинги перемешивающего устройства 35 типа сегнерово колесо и в насадки 36. Раствор, вытекая из насадков 36 с большой скоростью, вращает перемешивающее устройство 35 и тем самым механически перемешивает приготавливаемый раствор. Одновременно эффективное перемешивание раствора обеспечивается: гидравлически - раствором, вытекающим из насадков 36, пневматически - сопутствующим в растворе воздухом, перемешивая его методом барбатажа, а также воздухом, поступающим по воздухопроводу 40 от ресивера 2 компрессора транспортного средства 1 в аэрирующее устройство 39, дополнительно барбатируя и перемешивая весь объем приготавливаемого раствора, открыв вентиль 41. The cement is loaded into the hopper 16 to its required volume, being guided by the volume meter 48. The cement replenishment into the hopper 16 can be provided during the preparation of the solution. But for this it is necessary to open the entrance to the confuser 29 for cement to enter the body of the jet hydraulic mixer 12 for mixing with water and close the entrance to the pipe 26 by lowering the stem 31, thereby moving the locking and opening device 27 and locking element 30 downward. the solution from the jet hydraulic mixer 12 through the discharge barrel 13 and the drain pipe 14 under excessive pressure enters the solution pipe 34, into the bent fittings of the mixing device 35 of the Söngner wheel type and into nozzles 36. The solution flowing out of the nozzle 36 at high speed, rotates the mixing device 35 and thereby mechanically mixes the prepared solution. At the same time, effective mixing of the solution is ensured: hydraulically - with the solution flowing out of the nozzles 36, pneumatically - with the air accompanying the solution in the solution, mixing it using the sparging method, and also with the air flowing through the air duct 40 from the receiver 2 of the compressor of the vehicle 1 to the aeration device 39, additionally sparging and mixing the entire volume of the prepared solution, opening the valve 41.

Регулирование плотности приготавливаемого раствора осуществляется изменением подачи цемента в струйный гидросмеситель 12, изменяя величину зазора между конусом запорного органа 30 и входным отверстием в конфузор 29, а также снижением величины вакуума в корпусе струйного гидросмесителя с помощью регулятора 15 вводом атмосферного воздуха, тем самым снижая отбор цемента из бункера 16 и подачу его на смешение с водой. The density of the prepared solution is controlled by changing the cement supply to the jet hydraulic mixer 12, changing the gap between the cone of the shut-off element 30 and the inlet to the confuser 29, as well as by reducing the vacuum in the housing of the jet hydraulic mixer using the regulator 15 by atmospheric air inlet, thereby reducing cement extraction from the hopper 16 and feeding it to mix with water.

Контроль плотности приготавливаемого раствора осуществляется отбором проб из пробоотборника 33 и измерением ее с помощью плотномера. The density control of the prepared solution is carried out by sampling from the sampler 33 and measuring it using a densitometer.

При необходимости приготовления раствора с большей производительностью или выхода из строя системы: насос - струйный гидросмеситель в работу может включаться последовательно со струйным гидросмесителем 12 и одновременно гидронапорный смеситель 42. Подача воды в него может осуществляться от серийно выпускаемой насосной установки типа УНБ-160, а цемента в его воронку - из бункера дозирующими шнеками серийно выпускаемой установкой типа УС6-30. Приготавливаемый при этом цементный раствор за счет скоростного напора по рукаву 43, трубопроводу 44 из сливного патрубка 45 поступает непосредственно в сетчатую емкость 46, где от него отделяются комкообразные включения, а из нее сливается в полость мешалки 8. Объем раствора в мешалке 8 контролируется по измерителю объема 47. If it is necessary to prepare a solution with higher productivity or failure of the system: the pump - jet hydraulic mixer can be switched on in series with the jet hydraulic mixer 12 and at the same time a hydraulic mixer 42. Water can be supplied to it from a commercially available pumping unit of the type UNB-160, and cement into its funnel - from the hopper by metering augers of a commercially available unit type US6-30. The cement mortar prepared at the same time due to the high-pressure head along the sleeve 43, the pipe 44 from the drain pipe 45 enters directly into the mesh tank 46, where lumpy inclusions are separated from it, and merged from it into the mixer cavity 8. The volume of the solution in the mixer 8 is controlled by the meter volume 47.

Приготавливаемый цементный раствор отбирается из мешалки 8 и нагнетается в скважину или в другое место назначения с регулируемой производительностью насосом 7. Слив остатков цементного раствора и обмыва, получаемого после мойки мешалки 8 водой, осуществляется в определенное место их утилизации насосом 7 или открыв заслонку 32 в днище мешалки 8. The prepared cement mortar is taken from the mixer 8 and injected into the well or to another destination with a controlled capacity by the pump 7. The residual cement mortar and washings obtained after washing the mixer 8 with water are drained to a specific place for their disposal by pump 7 or by opening the shutter 32 in the bottom mixers 8.

Обслуживание установки осуществляется с помощью траповых лестниц 50 и площадок обслуживания 51. Maintenance of the installation is carried out using ladder ladders 50 and service platforms 51.

Использование предлагаемой смесительной установки позволит надежно и автономно приготавливать и нагнетать в скважины качественные тампонажные растворы с заданными регулируемыми производительностью, плотностью и другими свойствами при капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин (при установке цементных мостов), при цементировании различных обсадных колонн (в том числе аэрированными тампонажными растворами), а также при проведении различных профилактических работ в скважинах и в строительной индустрии. Using the proposed mixing plant will allow reliable and autonomous preparation and injection into wells of high-quality cement slurries with specified adjustable performance, density and other properties during the overhaul of oil and gas wells (when installing cement bridges), while cementing various casing strings (including aerated cement slabs) solutions), as well as during various preventive works in wells and in the construction industry.

Наряду с этим применение смесительной установки с более простой конструкцией перемешивающего устройства и его привода позволит упростить ее обслуживание и ремонт, применять серийно выпускаемое мобильное оборудование (например, автоцементовозы с пневматической разгрузкой) вместо специального дорогостоящего оборудования (например, смесительных установок типа УС6-30, используя их только для транспортирования цемента). In addition, the use of a mixing plant with a simpler design of the mixing device and its drive will simplify its maintenance and repair, use commercially available mobile equipment (for example, cement carriers with pneumatic unloading) instead of special expensive equipment (for example, mixing plants of the US6-30 type, using them only for transporting cement).

Claims

A mixing plant for the preparation of solutions, containing a vehicle with a receiver and compressor included in it, an agitator with a mixing device, a volume meter and a mesh tank installed above it, into the cavity of which a drain pipe of the hydraulic pressure mixer pipe is directed, a jet hydraulic mixer with a discharge barrel and a drain pipe, a liquid tank divided in half, with shut-off bodies and volume meters in each half, a pump, a receiving part to by means of pipelines and locking bodies it communicates with the lower part of the mixer and with the liquid tank, and its pressure part communicates with a jet hydraulic mixer, a hopper for bulk materials with a volume meter, a receiving device, a sleeve and a pipeline with a locking body, with a lid that is hermetically closed a hatch and a shutter in the lower part of the conical bottom, an apron attached internally to the lid, with a receiving and distributing device made in the form of a tee, one nozzle of which is connected to the jet with a hydraulic mixer, the second pipe is directed upward and equipped with a locking-opening device, and the third pipe is directed downward and equipped with a locking-adjustable device, characterized in that a solution pipe is vertically installed in the center of the mixer, the upper part of which is hermetically connected to the drain pipe of the jet hydraulic mixer, and the lower part equipped with a rotating mixing device of the Segner wheel type with nozzles fixed to the ends of the curved fittings mounted on a support device, while An aerating device is located near the solution pipe in the lower part of the mixer, which communicates with the vehicle compressor receiver via an air pipe through the valve, the hopper is additionally equipped with a mesh tank on top, and the receiving device pipe is equipped with a discharge pipe directed into the cavity of this mesh container.