RU2261147C2 - Method and device for separation of suspensions by classes of particles - Google Patents

Method and device for separation of suspensions by classes of particles Download PDF

Info

Publication number
RU2261147C2
RU2261147C2 RU2003119651/03A RU2003119651A RU2261147C2 RU 2261147 C2 RU2261147 C2 RU 2261147C2 RU 2003119651/03 A RU2003119651/03 A RU 2003119651/03A RU 2003119651 A RU2003119651 A RU 2003119651A RU 2261147 C2 RU2261147 C2 RU 2261147C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
suspension
sieve
precipitation
plates
suspensions
Prior art date
Application number
RU2003119651/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003119651A (en
Inventor
В.И. Иванников (RU)
В.И. Иванников
И.В. Иванников (RU)
И.В. Иванников
Original Assignee
Иванников Владимир Иванович
Иванников Иван Владимирович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иванников Владимир Иванович, Иванников Иван Владимирович filed Critical Иванников Владимир Иванович
Priority to RU2003119651/03A priority Critical patent/RU2261147C2/en
Publication of RU2003119651A publication Critical patent/RU2003119651A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2261147C2 publication Critical patent/RU2261147C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: regeneration of drilling muds and flushing fluids; concentration of minerals; separation of various suspensions and emulsions; purification of waste water and circulating water.
SUBSTANCE: proposed method includes delivery of suspension at pressure differential to device of separation of suspensions by means of sieving classification on filtering surface under flooded conditions at oscillation of suspension, discharge of filtrate, precipitation and discharge of solid phase sediment. Suspension in form of horizontal flow is first passed through labyrinth of oscillating plates and then is directed for sieving classification performed in pulse-wave mode of pumping the suspension through sieve due to reflected waves. Proposed method is performed by means of device having closed reservoir with stack of precipitation plates, sieve, branch pipe for delivery of suspension inside reservoir, suspension oscillation source, screw feeder for discharge of sediment and gas and filtrate discharge branch pipes. Precipitation plates are rigidly secured to housing by two fins and are hermetically fastened with housing and cover of reservoir; they are coupled together on opposite sides in form of combs, thus forming labyrinth in plan for passage of suspension; they have different sizes: minimum size at inlet and maximum size at outlet; plate of maximum size is used as reflecting shield. Sieve is placed in perforated rigid cassette and oscillation source is brought in contact with flexible wall of reservoir.
EFFECT: enhanced efficiency of separation, clay and sludge suspensions in particular which are used as drilling muds.
8 cl, 4 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области регенерации буровых растворов и может быть использовано при обогащении полезных ископаемых, разделении различного рода суспензий и эмульсий.The invention relates to the field of drilling fluid regeneration and can be used in mineral processing, separation of various kinds of suspensions and emulsions.

Уровень техникиState of the art

Известен способ классификации волокнистых материалов в жидкой среде [1], включающий подачу исходного потока суспензии в зону разделения его на крупную и мелкую фракции при движении вдоль одной поверхности вертикальной перфорированной перегородки под действием низкочастотных колебаний, направленных перпендикулярно к ее поверхности и вывод полученных фракций в противоположные стороны.There is a method of classifying fibrous materials in a liquid medium [1], which includes feeding the initial suspension stream into a zone of its separation into coarse and fine fractions when moving along one surface of a vertical perforated septum under the action of low-frequency vibrations directed perpendicular to its surface and outputting the obtained fractions in opposite side.

Указанный способ принят нами за аналог.The specified method is accepted by us as an analog.

К его общим недостаткам относятся следующие:Its common disadvantages include the following:

1) разделение суспензий на фракции осуществляют в вертикальном нисходящим потоке, невыгодном для разделения глино-шламовых суспензий,1) the separation of the suspensions into fractions is carried out in a vertical downward flow, disadvantageous for the separation of clay-slurry suspensions,

2) по технологическим причинам данный способ не годится для очистки буровых растворов, обладающих внутренней тиксотропной структурой.2) for technological reasons, this method is not suitable for cleaning drilling fluids with an internal thixotropic structure.

Известно устройство для очистки буровых растворов (вертикальный шламовый отстойник) [2]. Он представляет собой емкость, содержащую внутри перегородки (перекрывающие друг друга пластины) и коническое днище с задвижкой для выпуска шламового осадка. Буровой раствор (глинистая суспензия) подается насосом через входной патрубок в нижнюю часть емкости и выходит через верхнюю часть емкости. Это устройство является наиболее близким аналогом к заявляемому.A device for cleaning drilling fluids (vertical slurry sump) [2]. It is a container containing inside the partition (overlapping plates) and a conical bottom with a valve for the release of sludge. Drilling fluid (clay suspension) is pumped through the inlet to the lower part of the tank and exits through the upper part of the tank. This device is the closest analogue to the claimed.

Недостатки известного устройства:The disadvantages of the known device:

1) буровой раствор из-за тиксотропии движется вверх струей и поэтому полностью не освобождается от шлама;1) due to thixotropy, the drilling fluid moves upstream and therefore is not completely freed from sludge;

2) для обеспечения движения бурового раствора требуется остаточно мощный насос;2) to ensure the movement of the drilling fluid requires a residually powerful pump;

3) при выгрузке шлама из конической части емкости теряется часть раствора, т.к. осадок слабо уплотняется.3) when unloading sludge from the conical part of the tank, part of the solution is lost, because the precipitate is slightly condensed.

Известен способ разделения суспензий по классам частиц, включающий подачу суспензии под перепадом давления в устройство для разделения суспензий методом ситовой классификации на фильтровальной поверхности в затопленных условиях с колебанием суспензии, вывод фильтрата, осаждение и вывод осадка твердой фазы [3]. Отличается тем, что подачу суспензии осуществляют движущимся сверху вниз потоком, разделение суспензии производят на двух фильтровальных поверхностях, при этом возбуждение низкочастотных колебаний производят синфазно с двух сторон, перпендикулярно периферийным слоям потока суспензии, а после разделения суспензии на фильтровальных поверхностях пески подвергают перечистки в расширяющейся камере гравитационного осаждения.A known method of separating suspensions into classes of particles, including feeding the suspension under a differential pressure into a device for separating suspensions by a screen classification method on a filter surface in flooded conditions with suspension fluctuations, filtrate withdrawal, precipitation and precipitation of a solid phase [3]. It differs in that the suspension is supplied by a flow moving from top to bottom, the suspension is separated on two filter surfaces, while low-frequency oscillations are excited in-phase from two sides, perpendicular to the peripheral layers of the suspension flow, and after separation of the suspension on the filter surfaces, the sands are subjected to scrubbing in an expanding chamber gravitational deposition.

Данный способ, как наиболее близкий к заявленному, принят нами за прототип.This method, as the closest to the claimed, adopted by us as a prototype.

К недостаткам прототипа можно отнести следующее:The disadvantages of the prototype include the following:

1) разделение суспензии по классам частиц на фильтрованных поверхностях производятся в вертикальном нисходящем потоке, который не благоприятствует разделению глино-шламовых суспензий;1) the separation of the suspension into classes of particles on filtered surfaces is carried out in a vertical downward flow, which does not favor the separation of clay-slurry suspensions;

2) для привода поршней, совершающих синфазные возвратно-поступательные движения, требуется достаточно сложный механизм;2) for the drive of pistons performing in-phase reciprocating movements, a rather complicated mechanism is required;

3) при большой производительности потока суспензии, часть ее не успевает фильтроваться на ситах;3) with a large flow rate of the suspension, part of it does not have time to filter on sieves;

4) осадительные пластины, расположенные в емкости на выходе потока суспензии, не выполняют свою роль.4) precipitation plates located in the tank at the outlet of the suspension flow do not fulfill their role.

Известно устройство для разделения суспензий по классам частиц, содержащее закрытую емкость с набором осадительных пластин, сито, патрубок подачи суспензии внутрь емкости, источник колебаний суспензии, шнек с приводом для вывода осадка, патрубок вывода фильтрата [3], которое является наиболее близким к предложенному изобретению по совокупности признаков и назначению, и принято в прототипа.A device for separating suspensions according to particle classes, comprising a closed container with a set of precipitation plates, a sieve, a suspension supply pipe inside the container, a suspension oscillation source, a screw with a drive for removing sediment, a filtrate outlet pipe [3], which is closest to the proposed invention on the basis of the characteristics and purpose, and adopted in the prototype.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей изобретения является повышение эффективности разделения суспензий, в частности глино-шламовых суспензий, используемых в качестве буровых растворов.The objective of the invention is to increase the efficiency of separation of suspensions, in particular clay-slurry suspensions used as drilling fluids.

Техническим результатом является упрощение, удешевление и снижение энергозатрат процесса очистки буровых растворов от выбуренной породы.The technical result is to simplify, reduce the cost and reduce the energy consumption of the process of cleaning drilling fluids from drill cuttings.

Технический результат достигается тем, что в способе, включающем подачу суспензии под перепадом давления в устройство для разделения суспензий методом ситовой классификации на фильтровальной поверхности в затопленных условиях с колебанием суспензии, вывод фильтрата, осаждение и вывод осадка твердой фазы, согласно изобретению, суспензию сначала пропускают в виде горизонтального потока через лабиринт пластин различного размера, расставленных перпендикулярно направлению потока, которые вынуждают колебаться, а затем направляют на ситовую классификацию, осуществляемую в импульсно-волновом режиме прокачки суспензии через сито за счет отраженных волн. Отделение осадка от сита осуществляют за счет прямых волн от источника колебаний суспензии. Амплитуду, частоту и виброускорение источника колебаний суспензии регулируют в зависимости от просветности сита и производительности прокачки суспензии.The technical result is achieved by the fact that in a method comprising supplying a suspension under a differential pressure to a device for separating suspensions by a screen classification method on a filter surface in flooded conditions with a fluctuation of the suspension, the filtrate is withdrawn, the precipitate and the solid precipitate are withdrawn, according to the invention, the suspension is first passed into horizontal flow through a maze of plates of various sizes, arranged perpendicular to the direction of flow, which force to oscillate, and then sent to a sieve The first classification is carried out in the pulse-wave mode of pumping a suspension through a sieve due to reflected waves. The precipitate is separated from the sieve by direct waves from the source of oscillation of the suspension. The amplitude, frequency and vibration acceleration of the source of oscillation of the suspension is regulated depending on the transparency of the sieve and the performance of pumping the suspension.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для разделения суспензий по классам частиц, содержащем закрытую емкость с набором осадительных пластин, сито, патрубок подачи суспензии внутрь емкости, источник колебаний суспензии, шнек с приводом для вывода осадка; патрубок вывода фильтрата, отличающееся тем, что снабжено патрубком вывода газа, при этом осадительные пластины двумя ребрами жестко и герметично скреплены с корпусом и крышкой емкости, и сочленены между собой с противоположных сторон в виде гребенок, образуя в плане лабиринт для протока суспензии, и выполнены разных размеров - минимальный на входе и максимальный на выходе суспензии, причем пластина максимального размера служит, как отражательный экран, сито помещено в перфорированную жесткую кассету, а источник колебаний контактирует со стенкой емкости, выполненной гибкой.The technical result is achieved in that in a device for separating suspensions into classes of particles, containing a closed container with a set of precipitation plates, a sieve, a pipe for supplying the suspension inside the container, a source of oscillation of the suspension, a screw with a drive for outputting sediment; a filtrate outlet pipe, characterized in that it is equipped with a gas outlet pipe, while the precipitation plates with two ribs are rigidly and hermetically fastened to the body and the tank lid, and are interconnected from opposite sides in the form of combs, forming a labyrinth for the suspension flow, and made different sizes - the minimum at the entrance and the maximum at the exit of the suspension, and the plate of maximum size serves as a reflective screen, the sieve is placed in a perforated rigid cassette, and the vibration source is in contact with about the wall of the tank, made flexible.

Виброосадительная емкость имеет подвижность в направлении передачи колебаний на нее.Vibro-settling capacity has mobility in the direction of transmission of vibrations to it.

Стенки емкости выполнены жесткими кроме одной торцевой, через которую осуществляется передача колебаний суспензии внутрь емкости. Устройство снабжено дополнительными ситами, заключенными в перфорированные жесткие кассеты и установленными между гибкой стенкой емкости и отражательным экраном. Нижняя часть емкости имеет сужающееся днище, оборудованное внизу рассекателем осадка и шнеком для выгрузки осадка твердой фазы.The walls of the tank are made rigid except for one end wall, through which the suspension vibrations are transmitted inside the tank. The device is equipped with additional screens enclosed in perforated rigid cassettes and installed between the flexible wall of the tank and the reflective screen. The lower part of the tank has a tapering bottom, equipped at the bottom with a sediment divider and a screw for unloading the sediment of a solid phase.

Совокупность признаков, характеризующая изобретение, включает все существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения технического результата.The set of features that characterize the invention includes all the essential features, each of which is necessary, and all together are sufficient to achieve a technical result.

Вариант выполнения изобретенияAn embodiment of the invention

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства сбоку в разрезе, на фиг.2 показан вид сверху со снятой крышкой, на фиг.3 - вид с торца в разрезе по в-в, на фиг.4 показан волновой перепад давлений на сите.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a General view of the device from the side in section, in Fig. 2 shows a top view with the cover removed, in Fig. 3 - an end view in section in a cc, in Fig. 4 shows the wave difference pressure on the sieve.

Способ осуществляется в устройстве, включающем емкость (1) с крышкой (2), которая герметично соединяется с корпусом емкости. Емкость (1) выполнена в виде прочной и жесткой конструкции параллелепипеда с одной гибкой торцевой стенкой (3), соединяется внизу с коническим днищем (4), в котором расположен конический рассекатель осадка (5), на концах жестко соединенный с торцевыми стенками днища (4). Днище (4) соединяется с трубой (6), внутри которой расположен шнек (7) для выгрузки осадка твердой фазы с одной стороны, оборудованной приводом (8), с другой стороны - запорной шиберной задвижкой (9). В торце емкости (1) с гибкой стенкой (3) контактирует излучатель колебаний (10) последний может иметь привод, совмещенный с приводом шнека (7).The method is carried out in a device including a container (1) with a cover (2), which is hermetically connected to the container body. Capacity (1) is made in the form of a strong and rigid parallelepiped construction with one flexible end wall (3), connected to the bottom with a conical bottom (4), in which there is a conical draft divider (5), rigidly connected to the end walls of the bottom (4) at the ends ) The bottom (4) is connected to the pipe (6), inside which there is a screw (7) for unloading the solid phase sediment on one side equipped with a drive (8), and on the other hand, with a shut-off slide gate valve (9). At the end of the tank (1) with a flexible wall (3) the oscillation emitter (10) is in contact, the latter can have a drive combined with a screw drive (7).

Внутри емкости (1) расположены: одно или несколько сит (11), заключенных в жесткие перфорированные кассеты (12) и набор осадительных пластин (13). Осадительные пластины (13) имеют ступенчато уменьшающуюся высоту: минимальную на входе суспензии и максимальную на выходе. Осадительная пластина максимального размера (14) служит как отражательная. Осадительные пластины (13) жестко и герметично двумя ребрами соединены со стенками емкости (1) и крышкой (2) и сочленяются в плане между собой в виде гребенок, образуя лабиринт для протока суспензии, как показано на фиг.2. Подача глино-шламовой суспензии в емкость (1) осуществляется самотеком через патрубок (15) под действием перепада высот между устьем скважины и уровнем емкости (1), который составляет минимум 2 м. Выход фильтрата происходит через сливной патрубок (16), расположенный на одном уровне с входным отверстием.Inside the container (1) are located: one or more screens (11) enclosed in rigid perforated cassettes (12) and a set of precipitation plates (13). Precipitation plates (13) have a stepwise decreasing height: minimum at the inlet of the suspension and maximum at the outlet. The precipitation plate of maximum size (14) serves as a reflective plate. The deposition plates (13) are rigidly and hermetically connected by two ribs to the walls of the container (1) and the lid (2) and are joined together in plan view in the form of combs, forming a labyrinth for the suspension flow, as shown in Fig. 2. The clay-slurry suspension is fed into the tank (1) by gravity through the pipe (15) under the influence of the height difference between the wellhead and the tank level (1), which is at least 2 m. The filtrate is released through the drain pipe (16) located on one level with inlet.

В крышке (2) имеется патрубок (17) для выхода газа, поднятый на высоту устья скважины.In the cover (2) there is a pipe (17) for the gas outlet, raised to the height of the wellhead.

Пример практической реализации предлагаемого способаAn example of the practical implementation of the proposed method

Буровой раствор (глино-шламовая суспензия) подается в виброосадительную емкость самотеком через наливной патрубок (15) и вытекает после очистки и классификации через сливной патрубок (16). Течение суспензии регламентировано системой осадительных пластин и происходит змейкой в лабиринтном канале. Расстояние между осадительными пластинами составляет примерно 0,1 м, чтобы заставить суспензию растекаться по площади пластин.Drilling fluid (clay-slurry suspension) is fed into the vibratory sedimentation tank by gravity through the filler pipe (15) and flows after cleaning and classification through the filler pipe (16). The suspension flow is regulated by a system of precipitation plates and occurs as a snake in the labyrinth channel. The distance between the settling plates is approximately 0.1 m to cause the suspension to spread over the area of the plates.

Колебания от виброисточника направлены перпендикулярно положению осадительных пластин и передаются через корпус емкости. Это заставляет осадительные пластины колебаться. При совпадении частоты вынужденных колебаний и собственной частоты колебаний одной из осадительных пластин, последняя будет входить в резонансный режим и таким образом усиливать механические колебания других пластин.The vibrations from the vibration source are directed perpendicular to the position of the precipitation plates and are transmitted through the container body. This causes the precipitation plates to oscillate. If the frequency of the forced oscillations and the natural frequency of the oscillations of one of the precipitation plates coincide, the latter will enter the resonant mode and thus enhance the mechanical vibrations of the other plates.

Проходя между вибрирующими осадительными пластинами, глинистая суспензия будет разжижаться и освобождаться от песка, а также дегазироваться.Passing between the vibrating settling plates, the clay suspension will liquefy and be freed from sand, as well as degassed.

После выхода потока из-за последней осадительной пластины (она же является отражательной) суспензия тангенциально поступает на фильтрующий экран (сито, заключенное в жесткую перфорированную кассету). Процесс фильтрования здесь происходит под действием волновых импульсов давления, создаваемых виброисточником (10) через гибкую стенку осадительной емкости (1). Волна давления проходит через сито (11) и отражается от плоскости отражательной пластины (14). Отраженная волна давления осуществляет прокачку суспензии сквозь сито, оставляя не проходящие частицы твердой фазы в виде осадка на сите, а следующая за ней прямая волна отделяет осадок от сита. В результате перед ситом образуется завеса из частиц шлама, которая по мере накопления последних, опускается вниз в накопительную часть осадительной емкости и оттуда вмести с песками удаляется шнеком (7) в виде сгущенной и обезвоженной массы.After the flow leaves due to the last settling plate (it is also reflective), the suspension tangentially enters the filter screen (a sieve enclosed in a rigid perforated cassette). The filtering process here occurs under the influence of pressure wave pulses created by a vibration source (10) through a flexible wall of a precipitation tank (1). The pressure wave passes through a sieve (11) and is reflected from the plane of the reflective plate (14). The reflected pressure wave carries out the pumping of the suspension through the sieve, leaving non-passing particles of the solid phase in the form of a precipitate on the sieve, and the next direct wave separates the sediment from the sieve. As a result, a curtain of sludge particles is formed in front of the sieve, which, as the latter accumulates, falls down into the storage part of the sedimentation tank and from there together with the sands is removed by the screw (7) in the form of a condensed and dehydrated mass.

Волновая картина в фильтровальном отсеке формируется в соответствии с его размерами и частотой вынужденных колебаний гибкой стенки осадительной емкости.The wave pattern in the filter compartment is formed in accordance with its size and the frequency of the forced vibrations of the flexible wall of the sedimentation tank.

Волновой перепад давлений на сите показан на фиг.4.The wave differential pressure on the sieve is shown in Fig.4.

В зависимости от того какую просветность (размер ячеек) имеет сито нужно формировать перепад давления в отраженной волне, чтобы обеспечить необходимую скорость фильтрации суспензии. Последняя должна соответствовать или быть выше, чем производительность насосов, работающих на скважину. В свою очередь перепад давления в волне зависит от ее амплитуды, которая определяется показателями виброускорения источника колебаний и коэффициента отражения волны, а также условиями совмещения фаз прямых и отраженных волн. Эти условия обеспечивают образование стоячих волн, характерной особенностью которых является удвоение амплитуды волны, а стало быть учетверения перепада давлений на сите.Depending on what transparency (mesh size) the sieve has, it is necessary to form a pressure drop in the reflected wave in order to provide the necessary suspension filtration rate. The latter should correspond to or be higher than the performance of pumps operating on the well. In turn, the pressure drop in the wave depends on its amplitude, which is determined by the vibration acceleration of the source of oscillation and the reflection coefficient of the wave, as well as the conditions for combining the phases of direct and reflected waves. These conditions ensure the formation of standing waves, a characteristic feature of which is the doubling of the wave amplitude, and therefore the quadrupling of the pressure drop across the sieve.

В расчетах волнового поля источника колебаний суспензии кроме всего прочего следует учитывать собственную частоту колебаний фильтровального отсека и его частей для возможности использования или исключения резонансного режима.In calculations of the wave field of the suspension oscillation source, among other things, one should take into account the natural frequency of the filter compartment and its parts to allow the use or exclusion of the resonance mode.

Подвижность всего аппарата в направлении передачи колебаний достигается тем, что он опирается на колеса, которые в свою очередь опираются на рельсы.The mobility of the entire apparatus in the direction of transmission of vibrations is achieved by the fact that it is supported by wheels, which in turn are supported by rails.

Движение аппарата с периодичностью собственных колебаний усиливает общую динамику и расширяет спектр вынужденных колебаний системы осадительных пластин, а также способствует выталкиванию осадка из аппарата.The movement of the apparatus with the frequency of natural vibrations enhances the overall dynamics and expands the spectrum of forced vibrations of the system of precipitation plates, and also contributes to the expulsion of sediment from the apparatus.

Преимущество горизонтального потока суспензии против вертикального для осаждения песков.The advantage of a horizontal slurry flow versus a vertical flow for sand deposition.

Для гравитационной высадки песков из глинистых суспензий (которые относятся к наиболее употребляемым видам буровых растворов), требуется определенное время для осаждения частиц из потока, отсутствие перемешивания потока и разжижение текущего раствора, чтобы полностью исключить структурообразование глинистой фазы и получить растекание потока в виде плоской струи.Gravitational planting of sands from clay suspensions (which are the most commonly used types of drilling fluids) requires a certain time for sedimentation of particles from the stream, the absence of mixing of the stream and dilution of the current solution in order to completely exclude the formation of the clay phase and get the stream spreading in the form of a flat stream.

Эти условия наиболее полно удовлетворяются в аппаратах с горизонтальным потоком суспензии, несущей выбуренную породу в виде песков различных фракций.These conditions are most fully satisfied in apparatuses with a horizontal flow of a suspension carrying cuttings in the form of sands of various fractions.

В камере осаждения происходит высадка песков. Буровой раствор, проходя зигзагом в лабиринте вибрирующих пластин, освобождается от песка, т.е. частиц крупного размера до 0,1 мм. Вибрации, передаваемые на пластины, резко снижают структурную вязкость суспензии и тем самым ускоряют осаждение песков. Лабиринт, создаваемый пластинами удлиняет путь движения суспензии и за счет этого создает запас времени для осаждения песков.In the deposition chamber, sand is disembarked. Drilling fluid, zigzagging through the labyrinth of the vibrating plates, is freed from sand, i.e. large particles up to 0.1 mm. Vibrations transmitted to the plates sharply reduce the structural viscosity of the suspension and thereby accelerate the deposition of sand. The labyrinth created by the plates lengthens the path of movement of the suspension and thereby creates a reserve of time for the deposition of sand.

Набор осадительных пластин различных размеров позволяет получить широкий резонансный спектр: на определенной частоте возбуждаемых колебаний одна из пластин будет вступать в резонансный режим и тем самым усиливать эффект осаждения песков.A set of precipitation plates of various sizes allows one to obtain a wide resonance spectrum: at a certain frequency of excited vibrations, one of the plates will enter the resonance mode and thereby enhance the effect of sand deposition.

В затопленных условиях фильтрация суспензии через сито идет за счет двух силовых факторов: стационарного перепада давления на сите и волнового перепада давлений. Стационарный перепад давления (в нашем случае он составляет 0,2 атм) определяет направление потока суспензии в аппарате и некоторую скорость фильтрации через сито, затухающую по мере отложения осадка на сите. Волновой перепад давления на сите может достигать больших величин, если правильно организована волновая картина в заданном объеме от излучателя волн до отражающей пластины, между которыми расположено сито.In flooded conditions, the suspension is filtered through a sieve due to two force factors: stationary pressure drop across the sieve and wave pressure drop. The stationary pressure drop (in our case it is 0.2 atm) determines the direction of the suspension flow in the apparatus and a certain filtration rate through the sieve, which decays as the precipitate settles on the sieve. The wave pressure drop across the sieve can reach large values if the wave pattern in the given volume is correctly organized from the wave emitter to the reflecting plate, between which the sieve is located.

Волновое движение суспензии, инициируемое излучателем через гибкую стенку емкости аппарата обеспечивает не только высокое значение перепада давлений отраженных волн на сите, но и не дает образоваться осадку на сите за счет прямых волн, отбрасывающих частицы твердой фазы, которые не проходят через сито.The wave motion of the suspension, initiated by the emitter through the flexible wall of the apparatus’s capacity, provides not only a high pressure drop of the reflected waves on the sieve, but also prevents sludge from forming on the sieve due to direct waves, which reject solid particles that do not pass through the sieve.

Для селективного выделения утяжелителей из буровых растворов по предлагаемой технологии виброаппарат должен быть оснащен системой нескольких сит и конструктивно решен вопрос вывода осадка утяжелителя отдельно от шлама.For the selective separation of weighting agents from drilling fluids according to the proposed technology, the vibrating device must be equipped with a system of several screens and the question of removing the weighting agent sludge separately from the sludge should be structurally solved.

Для отделения эмульсии углеводородов сита должны быть покрыты слоем гидрофобного материала и конструктивно решен вопрос вывода углеводородной фазы.To separate the hydrocarbon emulsion, the sieves must be coated with a layer of hydrophobic material and the question of the removal of the hydrocarbon phase is structurally resolved.

Промышленная полезностьIndustrial utility

В настоящее время для очистки и регенерации буровых растворов (глинистых суспензий) применяются сложные многоступенчатые системы оборудования, включающие: линейные вибросита, гидроциклонные пескоотделители, гидроциклонные илоотделители и центрифуги, оснащенные центробежными и винтовыми насосами для подачи суспензии, а также погружные перемешиватели, дегазаторы и другие вспомогательные механизмы. Эти системы задалживают большую энергомощность для привода всех механизмов в действие, нуждаются в согласованной работе всех элементов системы, требуют соответствующего обслуживающего персонала и имеют высокую продажную стоимость.Currently, complex multi-stage equipment systems are used for cleaning and regenerating drilling fluids (clay slurries), including linear vibrating screens, hydrocyclone sand separators, hydrocyclone desilters and centrifuges equipped with centrifugal and screw pumps for feeding the suspension, as well as submersible mixers, degassers and other auxiliary mechanisms. These systems lend a lot of power to drive all the mechanisms into action, they need the coordinated work of all the elements of the system, they require appropriate maintenance personnel and have a high selling price.

Поиски альтернативных технических решений, одним из которых является предлагаемое изобретение, открывают возможность использовать волновую динамику самого рабочего тела (бурового раствора) для фильтрации его через тонкие сита, а также осаждения инородной твердой фазы за счет вибровоздействия на тиксотропную глинистую суспензию.The search for alternative technical solutions, one of which is the proposed invention, makes it possible to use the wave dynamics of the working fluid itself (drilling fluid) to filter it through thin sieves, as well as to precipitate a foreign solid phase due to vibration exposure to a thixotropic clay suspension.

Опыт показал, что кассетированные сита в затопленных условиях имеют стойкость более 1000 часов, тогда как вибрирующие сита (вибросита) выдерживают не более 100 часов до порыва.Experience has shown that cassette sieves in flooded conditions have a resistance of more than 1000 hours, while vibrating sieves (vibrating screens) can withstand no more than 100 hours before a rush.

При выводе твердой фазы суспензии через гидроциклонные аппараты теряется до 10% жидкой фазы, содержащей химреагенты, что вредит экологической обстановке на бурящихся скважинах.When the solid phase of the suspension is removed through hydrocyclone devices, up to 10% of the liquid phase containing chemicals is lost, which harms the ecological situation in the wells being drilled.

Предлагаемый виброосадительный модуль исключает указанные выше негативы.The proposed vibration control module eliminates the above negatives.

Источники информацииSources of information

1. Авторское свидетельство СССР № 1417928 А1, кл. В 035/02, 1986.1. USSR copyright certificate No. 1417928 A1, cl. B 035/02, 1986.

2. Иванников В.И. «Опыт применения отечественной системы тонкой очистки бурового раствора при бурении Кольской сверхглубокой скважины.», НТЖ «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море», М., ВНИИОЭНГ, № 4, 2003, с.14-18.2. Ivannikov V.I. “The experience of using the domestic system of fine cleaning of drilling mud during drilling of the Kola superdeep well.”, NTZ “Construction of oil and gas wells on land and at sea”, Moscow, VNIIOENG, No. 4, 2003, p.14-18.

3. Патент РФ 2114698, кл. В 03 В 5/14, опубликованный 10.07.1998.3. RF patent 2114698, cl. B 03 B 5/14, published July 10, 1998.

Claims (8)

1. Способ разделения суспензий по классам частиц, включающий подачу суспензии под перепадом давления в устройство для разделения суспензий методом ситовой классификации на фильтровальной поверхности в затопленных условиях с колебанием суспензии, вывод фильтрата, осаждение и вывод осадка твердой фазы, отличающийся тем, что суспензию сначала пропускают в виде горизонтального потока через лабиринт пластин различного размера, расставленных перпендикулярно направлению потока, которые вынуждают колебаться, а затем направляют на ситовую классификацию, осуществляемую в импульсно-волновом режиме прокачки суспензии через сито за счет отраженных волн.1. A method for separating suspensions into particle classes, including feeding the suspension under a differential pressure into a device for separating suspensions by a screen classification method on a filter surface in flooded conditions with suspension fluctuations, filtrate withdrawal, precipitation and precipitation of a solid phase, characterized in that the suspension is first passed in the form of a horizontal flow through a maze of plates of various sizes, arranged perpendicular to the direction of flow, which are forced to oscillate, and then sent to a sieve lassifikatsiyu carried out in pulsed wave mode, pumping slurry through a screen due to the reflected waves. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделение осадка от сита осуществляют за счет прямых волн от источника колебаний суспензии.2. The method according to claim 1, characterized in that the separation of the precipitate from the sieve is carried out due to direct waves from the oscillation source of the suspension. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что амплитуду, частоту и виброускорение источника колебаний суспензии регулируют в зависимости от просветности сита и производительности прокачки суспензии.3. The method according to claim 1, characterized in that the amplitude, frequency and vibration acceleration of the source of oscillation of the suspension is regulated depending on the transparency of the sieve and the performance of pumping the suspension. 4. Устройство для разделения суспензий по классам частиц, содержащее закрытую емкость с набором осадительных пластин, сито, патрубок подачи суспензии внутрь емкости, источник колебаний суспензии, шнек с приводом для вывода осадка, патрубок вывода фильтрата, отличающееся тем, что снабжено патрубком вывода газа, при этом осадительные пластины двумя ребрами жестко и герметично скреплены с корпусом и крышкой емкости и сочленены между собой с противоположных сторон в виде гребенок, образуя в плане лабиринт для протока суспензии, и выполнены разных размеров - минимальный на входе и максимальный на выходе суспензии, причем пластина максимального размера служит как отражательный экран, сито помещено в перфорированную жесткую кассету, а источник колебаний контактирует со стенкой емкости, выполненной гибкой.4. A device for separating suspensions into classes of particles, containing a closed container with a set of precipitation plates, a sieve, a suspension feed pipe into the container, a suspension oscillation source, a screw with a sediment discharge drive, a filtrate output pipe, characterized in that it is equipped with a gas outlet pipe, in this case, the precipitation plates with two ribs are rigidly and hermetically bonded to the body and the lid of the tank and are interconnected from opposite sides in the form of combs, forming in plan a labyrinth for the suspension flow, and p of various sizes - the minimum at the inlet and the maximum at the outlet of the suspension, the plate of maximum size serving as a reflective screen, the sieve is placed in a perforated rigid cassette, and the oscillation source is in contact with the wall of the container, made flexible. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что виброосадительная емкость имеет подвижность в направлении передачи колебаний на нее.5. The device according to claim 4, characterized in that the vibrational settling capacity has mobility in the direction of transmission of vibrations to it. 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что стенки емкости выполнены жесткими кроме одной торцевой, через которую осуществляется передача колебаний суспензии внутрь емкости.6. The device according to claim 4, characterized in that the walls of the tank are made rigid except for one end wall, through which the oscillation of the suspension is transmitted inside the tank. 7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительными ситами, заключенными в перфорированные жесткие кассеты и установленными между гибкой стенкой емкости и отражательным экраном.7. The device according to claim 4, characterized in that the device is equipped with additional screens enclosed in perforated rigid cassettes and installed between the flexible wall of the container and the reflective screen. 8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что нижняя часть емкости имеет сужающееся днище, оборудованное внизу рассекателем осадка и шнеком для выгрузки осадка твердой фазы.8. The device according to claim 4, characterized in that the lower part of the tank has a tapering bottom, equipped with a sediment divider and a screw for discharging the solid phase sediment at the bottom.
RU2003119651/03A 2003-07-03 2003-07-03 Method and device for separation of suspensions by classes of particles RU2261147C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003119651/03A RU2261147C2 (en) 2003-07-03 2003-07-03 Method and device for separation of suspensions by classes of particles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003119651/03A RU2261147C2 (en) 2003-07-03 2003-07-03 Method and device for separation of suspensions by classes of particles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003119651A RU2003119651A (en) 2004-12-27
RU2261147C2 true RU2261147C2 (en) 2005-09-27

Family

ID=35850199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003119651/03A RU2261147C2 (en) 2003-07-03 2003-07-03 Method and device for separation of suspensions by classes of particles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2261147C2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102914481A (en) * 2012-03-05 2013-02-06 韩文峰 Sand content and solid content meter for petroleum drilling real-time monitoring
RU2482900C2 (en) * 2007-10-18 2013-05-27 Ифп Separator of fine solid substance distributed in suspension state in viscous fluid
WO2015175428A1 (en) * 2014-05-12 2015-11-19 Intracep, Llc Permeable reactive weir
RU2634153C1 (en) * 2016-10-04 2017-10-24 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Горного Дела Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук (Игд Дво Ран) Method of cavitation-hydrodynamic microdisintegration of hydraulic mixture mineral component
RU2646270C1 (en) * 2017-04-12 2018-03-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of initiation of the cavitation-hydrodynamic microdisintegration of the mineral composition of hydrosum
CN108929766A (en) * 2018-07-30 2018-12-04 上海华巅流体分离科技有限公司 A kind of emulsion regeneration method
CN115636489A (en) * 2022-11-18 2023-01-24 湖南富海环保科技有限公司 Precipitation device for rapidly treating urban domestic water

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2482900C2 (en) * 2007-10-18 2013-05-27 Ифп Separator of fine solid substance distributed in suspension state in viscous fluid
CN102914481A (en) * 2012-03-05 2013-02-06 韩文峰 Sand content and solid content meter for petroleum drilling real-time monitoring
WO2015175428A1 (en) * 2014-05-12 2015-11-19 Intracep, Llc Permeable reactive weir
RU2634153C1 (en) * 2016-10-04 2017-10-24 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Горного Дела Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук (Игд Дво Ран) Method of cavitation-hydrodynamic microdisintegration of hydraulic mixture mineral component
RU2646270C1 (en) * 2017-04-12 2018-03-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of initiation of the cavitation-hydrodynamic microdisintegration of the mineral composition of hydrosum
CN108929766A (en) * 2018-07-30 2018-12-04 上海华巅流体分离科技有限公司 A kind of emulsion regeneration method
CN108929766B (en) * 2018-07-30 2021-06-04 上海华巅流体分离科技有限公司 Emulsion regeneration method
CN115636489A (en) * 2022-11-18 2023-01-24 湖南富海环保科技有限公司 Precipitation device for rapidly treating urban domestic water

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11591866B2 (en) Shaker and degasser combination
RU2670813C9 (en) Method for separating suspension (options) and system for implementing the method
US8869986B2 (en) Screening methods and apparatus
US4696353A (en) Drilling mud cleaning system
US8118172B2 (en) Shale shakers with cartridge screen assemblies
US20130213903A1 (en) Screening methods and apparatus
US20070108106A1 (en) Shakers with primary and auxiliary vibrators
CN101505881A (en) Apparatus and method for separating solids from solids laden drilling mud
CN101309734A (en) Apparatus and method for separating solids from a solids laden fluid
RU2261147C2 (en) Method and device for separation of suspensions by classes of particles
RU142084U1 (en) DEVICE FOR TREATMENT OF WASTE DRILLING MILL AND Sludge
WO2010068110A2 (en) Device for separating particles from a well fluid
CN101309735A (en) Apparatus and method for separating solids from a solids laden fluid
RU2640857C2 (en) Method of separating solid phase from fluid medium (versions) and system for method implementation
JP2939426B2 (en) Oil-water separation equipment
WO2020209822A1 (en) Method for removing mechanical impurities from a liquid and device for carrying out same
RU2765448C1 (en) Multi-tier vacuum sieve-conveyor unit for cleaning drilling mud from cuttings
RU2134767C1 (en) Device for cleaning of drilling fluid
RU2027472C1 (en) Drilling mud cleaning device
RU2009308C1 (en) Device for screening of drilling muds
JPH04238994A (en) Earth sieving device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060704

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20081120

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090704