Для приготовления или увеличения объема бурового раствора с целью изменения его плотности, вязкости, водоотдачи и других характеристик, такие материалы, как бентонит, барит и химические реагенты (полимеры и т.д.), должны вводиться в циркуляционную систему. Прямое добавление этих материалов приводит к их осаждению или образованию комков, что препятствует получению однородной и хорошо диспергированной жидкости. Особенно в аварийных ситуациях, таких как угроза выброса, требуется быстрое и равномерное утяжеление раствора. Для решения этой задачи применяются вспомогательные смесительные установки, ключевым компонентом которых является гидроэжекторная воронка (сопло Лаваля). Установка включает в себя следующие основные компоненты: узел воронки, узел тройника (смесительная камера), основание, задвижка 6″, сопло, вход для жидкости, выход для жидкости, дренажное отверстие, порт для подачи реагентов и порты для специальных требований заказчика.

 

Принцип работы основан на эффекте Вентури, названном в честь итальянского физика Джованни Вентури. Эффект заключается в том, что при сужении канала скорость потока жидкости увеличивается, а статическое давление в самой узкой части (сопле) падает, создавая зону разрежения (вакуума). В гидроэжекторной воронке поток бурового раствора под давлением от шламового насоса проходит через сужающееся сопло. В зоне сразу за соплом (смесительной камере) создается вакуум, который всасывает сухие реагенты через патрубок подачи. Затем жидкость и реагенты интенсивно смешиваются в тройнике, и готовая смесь выходит через выходной патрубок.

 

Установка предназначена для приготовления, увеличения объема или корректировки свойств бурового раствора для получения однородной суспензии. Существует две основные конфигурации:

1. Однокомпонентная установка: Состоит из одного шламового насоса и одной гидроэжекторной воронки, смонтированных на общей раме и соединенных трубопроводами и арматурой.

2. Двухкомпонентная установка: Включает два насоса и две воронки, что позволяет увеличить производительность. Может дополнительно включать насос-диспергатор (shear pump) для лучшего перемешивания.

Оборудование оснащено манометрами для контроля давления на входе в воронку.

 

1.  Гидравлические потери: Длина трубопроводов от насоса до воронки должна быть минимальной, с малым количеством изгибов, чтобы избежать падения производительности.

2.  Зазор между соплом и смесительной камерой: Оптимальное расстояние составляет 32-90 мм. Превышение 90 мм значительно снижает скорость подачи барита.

3.  Противодавление на выходе (создаваемое подъемной трубой): Чрезмерно высокое противодавление снижает производительность воронки. Например, при диаметре сопла 50 мм и зазоре 90 мм, вакуум в смесительной камере падает до почти нуля, когда противодавление достигает 50% от входного давления, вызывая рециркуляцию раствора в воронке.

4.  Входное давление: Чем выше давление на входе в воронку, тем выше ее производительность.

5.  Высота выходной трубы: Увеличение высоты подъема на выходе увеличивает противодавление и снижает смешивающую способность.

6.  Закупорка выходного конуса: Любое препятствие в коническом выходе смесительной камеры может вызвать рециркуляцию и заболачивание воронки.

Гидроэжекторная смесительная установка является критически важным оборудованием для эффективного и быстрого приготовления буровых растворов, особенно в условиях, требующих оперативного реагирования. Понимание ее устройства, принципа работы и факторов, влияющих на эффективность, позволяет оптимизировать процесс и обеспечить качество бурового раствора.