Ультразвуковая установка для приготовления эмульсионных растворов

Испытания эмульсионных растворов, разработанных ВИТР, показали, что применение эмульсионных растворов при алмазном бурении позволяет снизить в 1,5—2 раза затраты мощности па вращение колонны, уменьшить вибрацию снаряда, снизить удельный расход алмазов, повысить проходку па коронку (до 40%).

В состав пасты «Кожпастол», являющейся исходным продуктом для приготовления эмульсионных растворов, входят натриевое мыло для синтетических жирных кислот (35—40 %), неомыленный остаток окисленной массы (15%), вода (до (20%) и масло веретенное (25—30%). Кроме «Кожпастола», можно использовать «Асидол» мылонафта, в состав которого входят: свободные нафтеновые кислоты (55—60%), натровое мыло нафтеновых кислот (25—30%) и неомыленный остаток (до 15%). Наиболее благоприятная концентрация мылонафта — от 0,5 до 1 %. Приготовление эмульсионного раствора заключается в том, что в подогретую до температуры 70—80 °C пасту добавляется горячая вода в соотношении 1:15, и полученная концентрированная эмульсия выливается в воду, где разбавляется до необходимой концентрации. Такой способ приготовления связан со значительными затратами тяжелого ручного труда. С целью механизации процесса приготовления эмульсионного раствора Красноярским геологическим управлением была разработана специальная ультразвуковая установка для приготовления мылонафтовой эмульсии. Опытные работы показали, что ультразвуковой метод приготовления эмульсий является наиболее эффективным, так как обеспечивает высокую степень диспергирования раствора и большую производительность.

На рис. 88 приведен общий вид ультразвуковой установки для приготовления эмульсии. На раме 1 смонтирован электродвигатель с вихревым насосом 1В-1,6 2. Над насосом размещен бак для воды, внутри него установлен бачок для готовой эмульсии 10 вместимостью 50 л, из которого эмульсия поступает непосредственно в зумпф. В бачок для масла 6 заливается мылонафт, который подогревается с помощью электронагревательных элементов ТЭН 9 мощностью 2,4 кВт. Для более точной дозировки в бачок встроено водомерное устройство. Подача мылонафта регулируется вентилем 16, на котором установлен лимб, позволяющий получать эмульсии с концентрацией 0,5; 0,75 и 1,0%. Из бачка для масла по маслопроводу подогретый мылонафт подается во всасывающий рукав вихревого насоса, соединенного с баком для воды 4.

Смесь мылонафта с водой нагнетается насосом в нагнетательный рукав и далее проходит через ультразвуковой излучатель 11, из которого в бачок 10 попадает готовая эмульсия. Подача воды в насос регулируется вентилем 13, а подача эмульсии в зумпф — вентилем 17. Для удобства обслуживания установки вентили и регулировочные краны смонтированы в передней части установки. Контактор для включения электродвигателя установлен на специальной панели.

Установка испытывалась в ряде геологических организаций Красноярского территориального геологического управления. Ультразвуковые установки в период испытаний работали нормально, обеспечивая получение стабильных высокодисперсных эмульсий. Производительность установки 1—1,5 м3 эмульсии в 1 ч.

В установке использован гидродинамический излучатель, работающий следующим образом. Жидкость от насоса под давлением 5—10 кгс/см2 поступает по трубе в насадку и, ударяясь в отражатель, через зазор между насадкой и отражателем с большой скоростью веерообразной струей направляется на необтекаемой формы стержни (пластины), располагающиеся по окружности. Образующиеся в результате завихрений жидкости упругие колебания усиливаются резонансными колебаниями пластин.

При регулировании расстояния между насадкой и отражателем можно получить разную толщину выходящей струи жидкости.

После регулирования величины зазора, т. с. настройки излучателя на нормальный режим работы, последний погружается в жидкость и посредством регулировочного устройства добиваются работы пластин на резонансной частоте. При этом замеряется величина максимального звукового давления, создаваемого излучателем. При нормальном режиме работы излучатель издает характерный звук, похожий на свист.

Применяемый в ультразвуковой установке излучатель имеет следующие технические данные:

К достоинствам эксплуатируемого гидродинамического излучателя относятся: возможность обеспечения кругового распределения излучения; простота устройства и возможность изготовления в механических мастерских геологоразведочных экспедиций, надежность и долговечность работы и простота обслуживания.