SU1046200A1

SU1046200A1 - Method and apparatus for preparing drilling mud

Info

Publication number: SU1046200A1
Application number: SU792817401A
Authority: SU
Inventors: Станислав Афанасьевич Алехин; Раиса Ивановна Борн; Юрий Петрович Тихонов
Original assignee: Среднеазиатский научно-исследовательский институт природного газа
Priority date: 1979-10-10
Filing date: 1979-10-10
Publication date: 1983-10-07
Also published as: DD160826A3; BG34516A1

Abstract

1. Способ приготовлени буро вого раствора путем элел трообработки с использованием электродов в виде криволинейной движущейс поверхности, отличающийс тем, что, с целью повышени производительности и интенсификации процесса путем образовани на поверхности электрода адгезионного сло , используют частично погруженный в обрабатываемую жидкость катод, в качестве анода используют электропроводную жидкость с частично погру хенной в нее криволинейной замкнутой поверхностью из диэлектрического материала, причем обрабатываема и электропроводна жидкости разделены диафрагмой и процесс ведут при скорости сл вращени поверхностей 20-3000 об/мин. f 4; о ю Фиг.11. A method of preparing a drilling solution by cell processing using electrodes in the form of a curved moving surface, characterized in that, in order to increase productivity and intensify the process by forming an adhesive layer on the electrode surface, the cathode is partially immersed in the treated liquid, as an anode use an electrically conducting fluid with a curvilinear closed surface of a dielectric material partially immersed in it, and and electrically conductive liquids are separated by a diaphragm, and the process is carried out at a surface rotation speed of 20-3000 rpm. f 4; o y Figure 1

Description

2. Устройство дл осуществлени способа по п. 1, содержащее электроды , разделенные диафрагмой, отличающеес тем, что катод и анод выполнены в виде барабанов или бесконечных лент, установленных вертикально на роликовых опорах.2. A device for carrying out the method according to claim 1, comprising electrodes separated by a diaphragm, characterized in that the cathode and anode are made in the form of drums or endless ribbons installed vertically on roller bearings.

3. Устройство по п. 2, отличаю щ е е с тем, что ролики опоры установлены с возможностью перемещени в горизонтальной плоскости.3. The device according to claim 2, wherein the support rollers are mounted for movement in a horizontal plane.

Изобретение относитс к горной промышленности, а именно нефтегазо добывающей, и может быть использовано йл приготовлени буровых рас воров, а также пульп, суспензий. Известны способы электрообработ водных растворов в диафрагменном электролизере, когда, в зависимости от необходимости получени в водном растворе щелочных или кислотных свойств, его обрабатывают соответственно в зонах положительного или отрицательного электродов 13Недостатками известных способов вл ютс увеличение энергетических затрат и снижение производитель-: ности процесса. Наиболее близким к изобретению вл етс способ электрообработки растворов в аппарате, содержащем бесконечную ленту, нат нутую ва ведущий и ведомый ролики, поверхность которойпокрыта электропровод ным материалом и подключена к источ нику посто нного тока. Бесконечна лента полностью погружена в обрабатываемую жидкость и, выполн роль катода или анода, оказывает электрическое воздействие на раствор 2 Недостатком известного решени вл етс невысока производительность , так как положительный электрод , выполненный из металла, быстро выходит из стро в процессе электролиза и дл замены его приходитс останавливать процесс. Цель изобретени - повышение производительности и интенсификации процесса путем образовани на поверхности электрода адгезионного сло . Поставленна цель достигаетс тем, что при осуществлении электрообработки с использованием электродов в виде криволинейной движущейс поверхности используют частично погруженный в обрабатываемую жидкость катод, в качестве анода используют электропроводную жидкость с частично погруженной в нее криволинейной замкнутой поверхностью из диэлектри -ческого материала, причем обрабатываема и электропроводна жидкости разделены диафрагмой и процесс ведут при скорости вращени поверхностей 20-3000 об/мин. Устройство дл осуществлени способа включает катод и анод, выполненные в видебарабанов или бесконечных лент, установленных вертикально на роликовых опорах, а ролики опоры установлены с возможностью перемещени в горизонтальной плоскости . Электрообработке жидкости в зоне . .отрицательного электрода подвергают адгезионный слой этой жидкости, который образуетс на криволинейной поверхности, если часть этой поверхности погрузить в жидкость и вращать. Чем тоньше адгезионный слой, тем более интенсивно проход т в нем электрохимические разложени солей и металлов, присутствующих в жидкости даже при малых плотност х тока. Толщину адгезионного сло можно регулировать диаметром криволинейной поверхности и скоростью ее вращени . Чем больше скорость вра- . щени , тем больше толщина.адгезионного сло . В качестве положительно зар женного электрода - анода используют адгезионный слой электропровод щей жидкости, например воды с порошкообразным графитом или другими ферромагнитными телами, наход щимис в жидкости во взвешенном состо нии. При соприкосновении двух адгезионных слоев: анода и обрабатываемрй жидкости, наход щейс на криволинейной поверхности - катоде, между электропровод щей жидкостью и катодом через адгезионный слой жидкости затворени возникает, электрическа цепь, котора приводит к возникновению электрохимических окислительно-восстановительных реакций . Регулированием скорости вращени сщгезионных слоев и площади контакта этих слоев можно измен ть нтенсивность электрохимического воздействи на обрабатываемый слой идкости. Чем меньше скорость двиени адгезионных слоев и больше лощадь контакта между ними, тем олее и нтенсивно проход т ионнообменные процессы в обрабатываемой жидкости.The invention relates to the mining industry, namely oil and gas extractive, and can be used to prepare drilling fluids, as well as slurries, suspensions. There are known methods for electroprocessing aqueous solutions in a diaphragm electrolyzer, when, depending on the need to obtain alkaline or acidic properties in an aqueous solution, it is treated in the zones of the positive or negative electrodes, respectively. 13 Closest to the invention is a method of electroprocessing solutions in an apparatus containing an endless belt, tensioned leading and driven rollers, the surface of which is covered with an electrically conductive material and connected to a direct current source. The infinite tape is completely immersed in the liquid to be treated and, acting as a cathode or anode, has an electrical effect on the solution 2 A disadvantage of the known solution is low productivity, since a positive electrode made of metal quickly goes out of service during electrolysis and stop the process. The purpose of the invention is to increase the productivity and intensify the process by forming an adhesive layer on the electrode surface. The goal is achieved by the fact that, when performing electrotreatment using electrodes in the form of a curved moving surface, a cathode is partially immersed in the treated liquid, an electrically conducting liquid with a curvilinear closed surface of a dielectric material is partially used as an anode, and separated by a diaphragm and the process is carried out at a speed of rotation of surfaces of 20-3000 rpm. A device for carrying out the method includes a cathode and an anode, made in video drums or endless ribbons installed vertically on roller bearings, and the support rollers are mounted for movement in a horizontal plane. Electrical processing fluid in the zone. The negative electrode is subjected to the adhesion layer of this liquid, which is formed on a curved surface, if a part of this surface is immersed in a liquid and rotated. The thinner the adhesive layer, the more intense the electrochemical decomposition of salts and metals present in the liquid, even at low current densities, passes through. The thickness of the adhesive layer can be controlled by the diameter of the curved surface and the speed of its rotation. The higher the speed is. puppy, the greater the thickness of the adhesive layer. An adherent layer of an electrically conductive liquid, such as water with powdered graphite or other ferromagnetic bodies suspended in a liquid, is used as a positively charged electrode - anode. At the contact of two adhesive layers: the anode and the processed liquid located on the curved surface - the cathode, between the electrically conductive liquid and the cathode through the adhesive layer of the mixing fluid, an electrical circuit that leads to the appearance of electrochemical redox reactions occurs. By adjusting the rotational speed of the adhesive layers and the contact area of these layers, the intensity of the electrochemical effect on the treated liquid layer can be varied. The slower the speed of movement of the adhesive layers and the greater the contact area between them, the more ion exchange processes in the treated liquid undergo intensive and intensive exchange.

Применение в качестве анода элект ропровод щей жидкости резко снижает материальные затраты, повышает надежность анода и позвол ет регенерировать его, освобожда от продуктов кислых реакций и вновь направл на обработку.The use of an electrically conductive fluid as an anode sharply reduces material costs, increases the anode reliability and allows it to be regenerated, freeing it from acidic products and sent back to processing.

На фиг. 1 показана схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - схема устройства дл его осуществлени .FIG. 1 shows the scheme of implementation of the proposed method; in fig. 2 is a diagram of an apparatus for its implementation.

При вращении металлического барабана 1, частично помещенного в жидкость 2 затворени , в емкости 3 на его поверхности образуетс адгезионный слой 4, толщина которого зависит от скорости вращени барабана 1 и его диаметра.During the rotation of the metal drum 1, partially placed in the mixing fluid 2, an adhesive layer 4 is formed on its surface 3 on its surface, the thickness of which depends on the speed of rotation of the drum 1 and its diameter.

Адгезионный слой 4 соприкасают через диафрагму 5 с другим адгезионным слоем б, образованным.на поверхности неэлектропроводного барабана 7, частично помещенного в электропровод щую жидкость 8, наход щуюс в емкости 9.The adhesion layer 4 is in contact through the diaphragm 5 with another adhesion layer b formed on the surface of the non-conductive drum 7 partially placed in the electrically conductive liquid 8 contained in the container 9.

Электропровод ща жидкость, приготовленна из смеси жидкости (воды/ с ферромагнитными телами (графитовый порошок, подключена к положительному полюсу источника 10 посто нного тока и выполн ет роль анода.An electrically conductive liquid prepared from a mixture of a liquid (water / with ferromagnetic bodies (graphite powder, is connected to the positive pole of the DC source 10 and acts as an anode.

Отрицательный полюс источника 10 посто нного тока подключен к барабану 1, который выполн ет роль катода.The negative pole of the direct current source 10 is connected to the drum 1, which acts as a cathode.

В адгезионном слое 6 - аноде образуютс продукты окислительных, а в слое 4 - восстановительных реакций. Обработанный адгезионный слой 4 жидкости затворени полностью или частично снимаетс с поверхности барабана 1 скребком 11 и направл етс в емкость 12 дл дальнейшего испо )ьзовани . In the adhesive layer 6 - anode, oxidative products are formed, and in layer 4 - reduction reactions. The treated adhesive layer 4 of the mixing fluid is completely or partially removed from the surface of the drum 1 by the scraper 11 and is directed to the container 12 for further use.

Устройство состоит из бесконечной ленты 13, покрытой электропровод щим слоем 14 и нат нутой на ролики 15 19 , из которых 15 вл етс приводным а остальные - ведомые. Бесконечна лента 13 частично погружена в жидкость 20, предназначенную дл электрообработки , и своим электропроводным слоем 14 соединена с отрицательным полюсом источника 21 посто нного тока. Устройство содержит дополнительную бесконечную неэлектропроводную ленту 22, нат нутую на ролики 23 (приводной ), 24 - 27 (ведомые) и частично погруженную в электропровод щую жидкость 28, например смесь воды с графитовым порошком, наход щуюс в емкости 29. Жидкость 20 затворени находитс в смежной емкости 30. Емкости 29 и 30 выполнены из незлектропроводного материала , а часть смежных стенок 31, наход ща с выше уровней жидкостей 20 к 2Q, перфорирована и выполн етThe device consists of an endless band 13, covered with an electrically conductive layer 14 and tensioned onto rollers 15-19, of which 15 are driven and the rest are driven. The endless belt 13 is partially immersed in a liquid 20 for electrical treatment, and its electrically conductive layer 14 is connected to the negative pole of the direct current source 21. The device contains an additional endless non-conductive tape 22 tensioned on the rollers 23 (driven), 24-27 (driven) and partially immersed in an electrically conductive liquid 28, for example, a mixture of water with graphite powder contained in the container 29. an adjacent tank 30. The tanks 29 and 30 are made of a non-conductive material, and a portion of the adjacent walls 31, which is above the levels of liquids 20 to 2Q, is perforated and performs

роль диафрагмы 32. Последн предотвращает . переток .продуктов окислительно-восстановительных реакций из адгезионного сло 33, образованного на поверхности ленты 13 при ее вращении, в адгезионный слой 34, образованный на поверхности бесконечной ленты 22 при ее вращении . Адгезионный слой 33 из жидкости 20 затворени срезаетс скребком 35 с поверхности бесконечной ленты 13 (катода ) и направл етс в приемную емкость 36. Электропровод ща жидкость 28 соединена с положительным полюсом источника 21 посто нного тока, а ее адгезионный слой 34 выполн ет роль анода. Устройство работает следующим образом.the role of the diaphragm 32. Last prevent. flow of oxidation-reduction reaction products from the adhesive layer 33 formed on the surface of the tape 13 as it rotates into the adhesive layer 34 formed on the surface of the endless tape 22 as it rotates. The adhesive layer 33 from the mixing fluid 20 is cut off by the scraper 35 from the surface of the endless belt 13 (cathode) and sent to the receiving tank 36. The electrically conductive liquid 28 is connected to the positive pole of the direct current source 21 and acts as an anode. The device works as follows.

При вращении бесконечных лент 13 и 22 на их поверхност х образуютс адгезионные слои 33 и 3.4. Чем быстрее вращаютс ленты, тем толще адгезионные слои, так как в этом случае жидкости не успевают стекать. Кроме того, чем быстрее вращение ленты 13, тем больше производительность устройства.As the endless belts 13 and 22 rotate, adhesive layers 33 and 3.4 are formed on their surfaces. The faster the tapes rotate, the thicker the adhesive layers are, since in this case the liquids do not have time to drain. In addition, the faster the rotation of the tape 13, the greater the performance of the device.

Между адгезионным слоем 34, ;Быполн ющим роль жидкого анода, и лентой 13, покрытой электропроводным слоем 14, выполн ющим роль ка0 тЪда, протекает электрический ток. В результате в адгезионном слое 33 обрабатываемой жидкости 20 затворени возникают электрохимические реакции .An electric current flows between the adhesive layer 34,; acting as a liquid anode, and the tape 13, covered with an electrically conductive layer 14, playing the role of ktodta. As a result, electrochemical reactions occur in the adhesion layer 33 of the treated fluid 20.

Устройство позвол ет измен ть площадь контакта адгезионных слоев 33 и 34 за счет возможности перемещени ведомых роликов 16-19 и 24-27 в горизонтальной плоскости в положении . а, 5 и в, 1 Перемещение роликов в горизонтальной плоскости позвол ет раздвинуть часть лент 13 и 22 друг от друга в сторону от вертикального положени , что приводит к уменьшению площади контакта адгези5 онных слоев 33 и 34. Это позвол ет регулировать интенсивность воздействи на адгезионный слой 33 жидкости 20 затворени (в зависимости от необходимости получени заданно0 го значени рН ) в обрабатываемой жидкости.The device allows varying the contact area of the adhesive layers 33 and 34 due to the possibility of moving the driven rollers 16-19 and 24-27 in the horizontal plane in position. a, 5 and b, 1 Moving the rollers in the horizontal plane allows part of the strips 13 and 22 to move apart from each other from the vertical position, which leads to a decrease in the contact area of the adhesive layers 33 and 34. This allows you to adjust the intensity of the impact on the adhesive the layer 33 of the mixing fluid 20 (depending on the need to obtain a predetermined pH value) in the treated fluid.

Интенсивность электрохимического воздействи можно регулировать также скоростью вращени лент 13 и 22. Чем The intensity of the electrochemical effect can also be controlled by the speed of rotation of the belts 13 and 22.

5 больше скорость движени адгезионных слоев 33 и 34, тем меньше эффективность воздействи и наоборот.5, the greater the speed of movement of the adhesive layers 33 and 34, the less effective the effect and vice versa.

Использование в качестве анода электропровод щей жидкости 28 Use as an anode of an electrically conductive fluid 28

0 резко увеличивает надежность и долговечность устройства и снижает его затраты, так как замен ть анод можно не прерыва процесс обработки . Кроме того, жидкий анод доста точно легко восстанавливать, осво50 dramatically increases the reliability and durability of the device and reduces its costs, since it is possible to replace the anode without interrupting the process. In addition, the liquid anode is fairly easy to repair,

божда его от продуктов кислых реакций .God bless him from the products of acidic reactions.

Пример. В качестве криволинейных поверхностей используют металлический и полиуретановый барабаны диаметрами по 30 см, которые помещают: металлический - в техническую воду, имеющую первоначальную величину рН 6,9 а полиуретановый - в смесь воды с графит.овым порошком, наход щимс в воде во взвешенном состо нии.Example. As curvilinear surfaces, metal and polyurethane drums with diameters of 30 cm are used, which put: metal - into technical water, having an initial pH of 6.9 and polyurethane - into a mixture of water with graphite powder in a suspended state .

Число оборотов барабанов регулируют от 20 до 3000 об/мин. Металлический барабан через коллектор подключают к отрицательному полюсу источника тока, а паложител1 ый полюс (в виде стержн ) опускают в электропровод щую жидкость. При вращении барабанов на них образуетс ёщг зионный слой, тол1дана которого мен етс от 1,5 до 20 мм в зависимости от скорости вращени барабанов. Наиболее оптимальный предел скоростей 60 - 800-1000 об/мин. При болэе высоких скорост х адгезионные слои срываютс под. действием высоких центробежных сил, а при более низких слой жидкости стекает в емкость Напр жение между электродами 4Ъ В. В качестве псзлупроницаемой перегородки используют тонкую шелковую тканьThe number of revolutions of the drums regulate from 20 to 3000 rpm. A metal drum is connected to the negative pole of the current source through a collector, and a floating pole (in the form of a rod) is immersed in an electrically conductive liquid. When the drums rotate on them, a slurry layer is formed, the thickness of which varies from 1.5 to 20 mm depending on the speed of rotation of the drums. The most optimal speed limit is 60 - 800-1000 rpm. At higher speeds, the adhesive layers are broken under. the action of high centrifugal forces, and at lower levels a layer of liquid flows into the tank. The voltage between the electrodes 4b V. A thin silk fabric is used as a permeable partition.

предварительно намоченную в жидкости затворени и нат нутую на раму, продолжающую стену емкости дл жидкости затворени .previously wetted in the sealing fluid and tensioned onto the frame extending the wall of the container for the sealing fluid.

При числе оборотов барабанов 200 Об/мин и толщинах адгезионных слоев 10 мм рН обработанной жидкости затворени составл ет 11,2. При более высоких числах оборотов барабанов производительность по 1жидкости повышаетс до 30 л/с при 1000 об/мин, рН падает до 9,4. Вес объем обработанной в адгезионном слое жидкости затаорени имеет высокую восстановительную характеристику .With a drum speed of 200 rpm and adhesive layer thicknesses of 10 mm, the pH of the treated liquid is 11.2. At higher drum speeds, the performance of 1 liquid rises to 30 l / s at 1000 rpm, the pH drops to 9.4. Weight The volume of the trapping liquid treated in the adhesion layer has a high reduction characteristic.

Изобретение просто в реализации и имеет высокую технико-экономическую эффективность, котора складываетс : из снижени затрат на останоЬку процесса и на замену анода до 12-15%; снижени онергетических saTpiaT на 5-8% за счет повышени площади обработки без увеличени мощности,- повышени производительности на 50-60%; повышени надежности и долговечности. Экономическа эффективность составл ет 160 170 тыс.руб. в год при использовании обработанной воды дл охлаждени дизелей.The invention is simple to implement and has a high technical and economic efficiency, which consists of: reducing the cost of shutting down the process and replacing the anode by up to 12-15%; reducing saTpiaT inergic by 5-8% due to an increase in the treatment area without an increase in power, - an increase in productivity by 50-60%; increase reliability and durability. Economic efficiency is 160 170 thousand rubles. per year when using treated water to cool diesels.

Claims

ι (57) 1. The method of preparation of the drill ^! solution by electric treatment using electrodes in the form of a curved moving • surface, characterized in that, in order to increase productivity and intensify the process by forming an adhesive layer on the electrode surface, a cathode partially immersed in the liquid to be treated is used, as an anode, an electrically conductive liquid with partially immersed in it a curved closed surface of a dielectric material, and the processed and conductive fluid section § us diaphragm and the process is carried out at a rate of 'rotational surfaces 20-3000 * / min. G s

8 3

2. A device for implementing the method according to claim 1, comprising electrodes separated by a diaphragm, characterized in that the cathode and anode are made in the form of drums or endless tapes mounted vertically on roller bearings.

3. The device pop. 2, which is characterized in that the support rollers are mounted to move in a horizontal plane.