vitold@bakhir.ru
+7 (495) 774-6226, +7 (495) 774-8668
Электрохимические системы и технологии Витольда Бахира

1-й период, 1972 – 1976 гг.: разработка проточных электрохимических диафрагменных реакторов с плоскими электродами

1973 г. Первый электрохимический реактор для униполярной электрохимической обработки бурового раствора, разработанный и изготовленный в СредАзНИИГазе.

В конструкции реактора сделана попытка смоделировать процессы, происходящие в трехэлектродной радиолампе – триоде. Реактор состоит из четырех составных отрицательных электродов. Основные пластинчатые отрицательные электроды с обеих сторон защищены отрицательными электродами – сетками с регулируемым значением электрического потенциала. Положительным электродом является собственно буровой раствор, контактирующий с выносным плоским электродом, расположенным в нижней части реактора. Суммарная сила тока через реактор во время испытаний на буровой варьировала от 200 до 500 ампер. Испытания показали перспективность электрохимического регулирования свойств бурового раствора.

Первый электрохимический реактор для униполярной электрохимической обработки бурового раствора
Буровая в пустыне Кызыл-Кум
Бахир В.М. на буровой

Первые лабораторные статические (периодического действия) электрохимические реакторы. Все модели разработаны В.М. Бахиром и Ю.Г. Задорожним, изготовлены Ю.Г. Задорожним и сотрудниками его лаборатории. На подобных реакторах отрабатывались технологические приемы униполярной электрохимическкой обработки буровых растворов, химических реагентов – понизителей вязкости и водоотдачи, пластовой воды, сточных вод, разбавленных водно-солевых растворов.

Рис. 1 — одна из первых моделей лабораторного реактора для раздельной анодной и катодной обработки жидкостей. Диафрагма изготовлена из брезента, электроды – пластины из графита размером 150×150 мм толщиной 12 мм. Ташкент, СредАзНИИГаз, 1973. Рис. 2 – лабораторный реактор статический с брезентовой диафрагмой и графитовыми электродами. Ташкент, СредАзНИИГаз, 1974. Рис. 3 — реактор статический с керамической диафрагмой и графитовыми электродами. Ташкент, СредАзНИИГаз, 1975.

одна из первых моделей лабораторного реактора для раздельной анодной и катодной обработки жидкостей
лабораторный реактор статический с брезентовой диафрагмой и графитовыми электродами
реактор статический с керамической диафрагмой и графитовыми электродами

Разработка и создание установок для униполярной электрохимической обработки воды (далее электрообработки) начались с 1975 года. Первый электрохимический блок с плоскими электродами 50 х 50 см и хлориновой диафрагмой (рис. 1) был с успехом испытан на буровой (рис. 2) и дальнейшая работа продолжилась по пути совершенствования конструкций с плоскими электродами (рис. 3). Стальные листовые аноды были заменены на ферросилитовые пластины, оптимизированы размеры электродов (60 х 60 см), установлены направляющие рейки в электродных камерах для организации рациональной конфигурации потоков. Испытывались также варианты реакторов с плоскими электродами, собранными из графитовых стержней (Рис. 4).

Первый электрохимический блок с плоскими электродами
Испытание на буровой
Конструкция с плоскими электродами

Реактор с плоскими электродами, собранными из графитовых стержней

К 1976 году производительность единичных установок для электрообработки воды (УЭВ) с плоскими электродами достигла 20 м. куб. в час. Это сделало возможным их применение не только на буровых, где активированная вода – католит – использовалась для приготовления буровых растворов и охлаждения дизелей, но также в процессах вытеснения нефти при законтурном и внутриконтурном заводнении.

Установка для электрообработки воды (УЭВ) с плоскими электродами
Один из пунктов ППД на нефтяном месторождении

Начиная с 1977 года многие буровые на месторождениях Юго-Западного Узбекистана и Восточной Туркмении оснащались установками для униполярной катодной обработки бурового раствора УОБР. Благодаря этим установкам расход химических реагентов – регуляторов вязкости и водоотдачи бурового раствора сокращался на 30 — 70%. Узбекистан, 1977.


Горы сэкономленных за счет применения установок УОБР химических реагентов (крахмала, карбоксиметилцеллюлозы, окзила, нитролигнина) после окончания бурения оставались лежать в пустыне, постепенно смешиваясь с песком. Иногда их зарывали в песок бульдозерами. Месторождения Шатлык, Култак, Памук, Зеварды, Денгиз-Куль, Хаузак, Урта-Булак, Малай, 1977 – 1984.

Сэкономленные химические реагенты

Постоянные экспериментальные исследования и немедленное практическое применение их результатов в бурении позволили в период с 1974 по 1982 годы создать и испытать множество различных устройств для электрохимического регулирования физико-химических и технологических свойств буровых растворов. Варианты экспериментальных устройств на буровых Юго-Западного Узбекистана и Восточной Туркмении, 1974 – 1982.






Были разработаны и испытаны в практических условиях бурения установки с одним вращающимся электродом (рис. 1, 2) и с двумя (рис. 3). Производительность установки от 100 000 до 180 000 литров в час. Благодаря наличию положительного электрода с автоматическим удалением глинистой корки установки ЭАЦО позволяли производить высококачественную очистку бурового раствора без применения гидроциклонов и вибросит. Кокандская область Узбекистана, 1978.
Установки ЭАЦО с вращающимся цилиндрическим электродом для униполярной катодной электрохимической обработки и одновременной адгезионно-центробежной очистки бурового раствора были разработаны сотрудниками лаборатории электротехнологии СредАзНИИГаза в качестве эффективной замены вибросит и установок УОБР. Степень очистки бурового раствора от взвешенных кусочков породы определялась скоростью вращения цилиндрического барабана (рис. 4), являющегося отрицательным электродом (катодом). Диаметр вращающегося электрода — 600 мм, длина — 1400 мм. Сила тока — 600 А, напряжение — 24 В. Скорость вращения – от 300 до 1200 об/мин.

Установка с одним вращающимся электродом
Установка с одним вращающимся электродом
Установка с двумя вращающимися электродами
Скорость вращения цилиндрического барабана