CN101949271A - 低温车载石油钻修井钻井液净化系统 - Google Patents

低温车载石油钻修井钻井液净化系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温车载石油钻、修井钻井液净化系统,包括泥浆罐、泵撬、固控设备、设备连通管线、清洗热水罐、加药罐、蒸汽加热管线,沉砂仓和除气仓之间通过高位溢流连通;除气仓和离心机仓、离心机仓和混合仓之间通过低位溢流连通,并且各仓之间的连通口设置有阀门可以关闭,除气器、高速离心机安装在除气仓和离心机仓顶部,并且高速离心机的位置靠近泥浆罐固相排出一侧,除气器安装在泥浆罐罐面远离固相排出一侧;除泥器安装在离心机仓顶部,并且比较靠近除气仓一侧,与高速离心机接近且并排。本发明集成化系统;布局紧凑;系统拆装简便,迅速,实现快速搬家;实现集中排渣;为适应寒冷环境,在泥浆罐底、水罐及泵撬上有蒸汽加热管线。

Description

低温车载石油钻修井钻井液净化系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种石油天然气勘探设备,具体涉及一种勘探生产钻浅井、修井的低 温车载设备。
背景技术
[0002] 在石油钻井作业中,钻井液起着存储、调配、去除岩屑和砂粒,控制固相含量的作 用,保持和维护钻井液的性级,是保证钻井作业安全,提高钻、修井效率的重要保证。钻井液 净化系统是保持和维护钻井液性能的重要配套装置。其主要功能:一是分离出钻井液中的 杂质,如气体、泥砂、岩屑等,以保证钻井液的比重;二是向钻井液中添加灰料和化学添加剂 等,使钻井液达到理想的密度、粘度等性能。目前油田使用的钻井液净化系统没有专用于钻 浅井、修井的车载钻井液净化系统,也没有适用于寒冷环境下工作的车载钻井液净化系统。
[0003] 例如:专利公告号为CN87202418的中国实用新型专利公开了一种钻井液净化装 置,该装置由一个除砂器和两个并联在一起的除泥器组装而成,该专利的主要改进地方是 其除砂器和除泥器的进液流道是由类似阿基米德螺线的圆滑曲线逐步减小的矩形断面构 成,排砂嘴和排泥嘴的调节螺母内有一个中心塞锥可以无级调节排砂嘴、排泥嘴当量直径, 该装置能比较有效地控制钻井液的固相含量。但是由于该专利年代久远,已经不能适应现 在的钻浅井、修井需要。
[0004] 再例如公告号为CN2428563的中国实用新型专利公开了一种钻井液净化装置,主 要由固液分离网和液箱组成,该装置设置了加速固液分离的激振器和加速固相颗粒沉降的 机构及对固相颗粒进行压实并自动排除的排屑器以及控制本装置工作参数的自动控制系 统。该装置的主要目的是为了简化了现有钻井液净化系统,提高了净化效率,但同样没能提 供一种专用于钻浅井、修井的车载钻井液净化系统,更谈不上专门适应寒冷环境下工作的 车载钻井液净化系统了。
[0005] 公开号为CN101343987的中国发明专利公开了一种钻井液净化系统装置,用于石 油、地质勘探、非开挖等钻井作业钻井液的循环净化和地面配制。包括设有振动筛、除气器、 除砂器、除泥器、离心机的初处理罐和后处理罐,设有混合漏斗的配浆罐,该发明的改进点 在于:各罐于内腔设有贯通本罐各仓的中心吸入管,于罐外设有与本罐各仓相通的喷射主 管,于罐下设有与本罐各仓相通的底部吸入管,在配浆罐及相邻罐的顶上,设有连自混合漏 斗的泥浆分流管,系统末端,设有钻井液输出管,各罐的中心吸入管、底部吸入管接入本罐 的砂泵吸入端,各罐的喷射主管及罐顶有关设备接入砂泵排出并联管,该管将本罐砂泵或 者本罐与他罐砂泵排出端并联。该发明旨在用合理结构解决现有净化装置搅拌均勻性差、 效率低、沉淀严重的缺陷,但是,由于该发明系统设备针对性不强,系统罐太多,布局分散, 集成度不高,操作不便,维护人员需求大,无清除铁屑功能,太侧重系统管路及配料局部,系 统其他方面未深入还是没有提供一种专用于钻浅井、修井的车载钻井液净化系统,更谈不 上专门适应寒冷环境下工作的车载钻井液净化系统了。发明内容
[0006] 本发明克服了现有技术的不足,从系统适用性出发,系统提供一种专用于钻浅井、 修井的车载钻井液净化系统,该系统还能够在适应寒冷环境下工作,解决了现有技术中存 在的问题。
[0007] 为解决上述的技术问题,本发明采用以下技术方案:
[0008] 一种低温车载石油钻、修井钻井液净化系统,包括泥浆罐、泵撬、固控设备、设备连 通管线、清洗热水罐、加药罐,所述的固控设备均安装在一个泥浆罐的罐面上和一个泵撬 上,泥浆罐配有清砂口,并且分为沉砂仓、除气仓、离心机仓、混合仓,四个仓从左往右依次 排列,各仓均有顺序溢流口,各仓均设有清砂口,所述的固控设备包括两台振动筛、一台除 气器、一台除泥器、一台高速离心机、三台搅拌器、一台混合漏斗、三台离心式砂泵、一台螺 杆泵,所述的沉砂仓和除气仓之间通过高位溢流连通;除气仓和离心机仓、离心机仓和混 合仓之间通过低位溢流连通,并且各仓之间的连通口设置有阀门可以关闭,以便于除气仓、 离心机仓和混合仓能完全隔断;所述的两台振动筛安装在沉砂仓和除气仓顶部,并通过振 动筛进料管与钻机井口相连;除气器、高速离心机安装在除气仓和离心机仓顶部,并且高速 离心机的位置靠近泥浆罐固相排出一侧,除气器安装在泥浆罐罐面远离固相排出一侧;除 泥器安装在离心机仓顶部,并且比较靠近除气仓一侧,与高速离心机接近且并排,以便于排 渣,排渣口垂直于罐侧壁,并通过金属波纹管接到指定排渣池。混合漏斗安装在混合仓,位 于泥浆罐罐面的最右侧;泵撬位于泥浆罐的右侧,泵撬分为上下两层,上层安放有清洗热水 罐和药品罐,下层安放有三台砂泵和一台螺杆泵;泵撬上的三台砂泵通过管路穿过罐内分 别与除气器、高速离心机、除泥器和混合漏斗连接;混合漏斗的管路还设有分支管线,该分 支管线与罐顶矩管连通用作井口补浆管线。
[0009] 更进一步的技术方案是:
[0010] 所述的三台砂泵分别为除泥泵、混合泵、除气泵,三台砂泵而钻井液净化系统还设 有两个外部补浆进口,分别设置在除气泵进口管路和螺杆泵进口管路上。
[0011] 所述的钻井液净化系统还配置有蒸汽加热管路,该蒸汽管路形成大循环,外部蒸 汽通过蒸汽进口管路首先进入热水罐中环状循环一圈,穿下入泵撬下层,环状绕泵区一圈, 经软管连接进入泥浆罐内循环一圈经蒸汽管出口与外部蒸汽系统回路连接。
[0012] 所述的泥浆罐和泵撬外部设有整体保温蓬。
[0013] 所述的高速离心机安装在高架吊篮上,而高架吊篮安装在泥浆罐的罐面上。
[0014] 所述的清砂口为圆形碟阀清砂口。
[0015] 所述的泥浆罐配有插销式可折叠走道。
[0016] 所述的每台振动筛安装有除铁屑装置。
[0017] 所述的三台搅拌器分别安装在除气仓、离心机仓、混合仓,而且每台搅拌器都安装 在各个仓的中心位置附近。
[0018] 所述的泥浆罐与泵撬之间每条管路上均配置特殊柔性连接接头,柔性接头包括右 固定管、橡胶接头、中间管、伸缩接头和左固定管,中间管位于中间,左、右固定管分别位于 中间管的两端,橡胶接头套在右固定管的外周,而伸缩接头套在左固定管的外周。
[0019] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0020] a.集成化系统。具备泥浆净化及配制等功能,各设备集成在一个泥浆罐和一个泵
5撬上。而以前具有同样功能的系统基本都是布置在四个泥浆罐上,相比之下,极大减少了系 统投资浪费,也减少了后期维护成本和不必要浪费。
[0021] b.布局紧凑,实现集中排渣,便于废弃固相收集处理,最小化系统尺寸(包含设备 及结构尺寸、系统布局尺寸),满足车载运输要求。振动筛、离心机和除泥器的排渣口并排摆 放,且离心机位置提前在除泥器之前,有利于废弃固相收集排放。以前的净化系统,泥浆罐 上设备在搬家时均需拆下,而由于钻修浅井作业时间短,搬家频繁,而本发明在搬家时只需 拆分成两部分,所有设备均不需拆卸,只拆卸泥浆罐与泵撬之间的连接,即可快速搬家,可 节约大量人力物力。
[0022] c.设备专用化、小型化。在满足钻修井对净化系统性能的要求前提下,为系统开发 专用带除铁屑装置振动筛、小型真空除气器、专用离心机底座、小型混合漏斗,系统能耗大 幅度降低。
[0023] d.工艺流程上取消除砂器,节约了能源。通过采用两台振动筛,并使用高目筛网, 筛分去掉>0. 04mm固相颗粒。两台振动筛消耗功率不到8kW/h,而除砂器最少需消耗45kW/ h。
[0024] e.为适应寒冷环境,在泥浆罐底、水罐及泵撬上有蒸汽加热管线,热水管路实现大 循环,方便在寒冷环境下加热钻井液、水和设备。详见工艺流程图。
[0025] f.振动筛配备专用除铁屑装置,解决了修井时钻开井壁套筒产生的铁屑必须清除 处理的要求,否则会造成后面设备磨损加快,寿命急剧缩短。
[0026] g.罐与撬采用挠性接头和伸缩接头组合,有效降低管路对中要求,使现场管路安 装更方便,并且解决了野外地基不平造成的安装问题。
[0027] h.为适应寒冷环境,在泥浆罐和泵撬外布置整体积木模块式的保温棚,安装拆卸 方便。
[0028] i.加宽走道折叠布置。将泥浆罐的走道做成常规折叠式的,折叠后满足运输宽度 的要求。本系统设计的双插销可折叠结构,结构更简单,使用更方便。
[0029] j.国内常见的是翻转式方形清砂门,其缺点是罐内泥浆不能转运,也不能排放到 指定地点,而本发明的排砂口采用法兰型式,用碟阀密封,并将排砂口布局在同一侧,可外 接软管。方便清理收集泥砂。
附图说明
[0030] 图1为本发明系统结构示意图;
[0031] 图2为本发明系统结构俯视图;
[0032] 图3为本发明系统工作流程图;
[0033] 图4为本发明泵撬部分放大图;
[0034] 图5为图4沿B-B,剖视;
[0035] 图6为振动筛部分的放大视图;
[0036] 图7为本发明柔性接头的放大示意图。
具体实施方式
[0037] 下面结合附图对本发明作进一步阐述。[0038] 如图1、2所示,一种低温车载石油钻、修井钻井液净化系统,包括泥浆罐1、泵撬4、 固控设备、设备连通管线、清洗热水罐、加药罐、蒸汽加热管路,所述的固控设备均安装在泥 浆罐1的罐面上,泥浆罐1配有清砂口 105,并且分为沉砂仓101、除气仓102、离心机仓103、 混合仓104,四个仓从左往右依次排列,各仓均有顺序溢流口,各仓均设有清砂口 105,所述 的固控设备包括两台振动筛24、一台除气器22、一台除泥器20、一台高速离心机21、三台 搅拌器19、一台混合漏斗18、三台离心式砂泵、一台螺杆泵14。在本实施例中,三台搅拌器 19分别安装在除气仓103、离心机仓104、混合仓105,而且每台搅拌器19都安装在各个仓 的中心位置附近。所述的沉砂仓101和除气仓102之间通过高位溢流连通(此处所谓的高 位溢流连通是指两仓之间在较高的位置开口连通);除气仓102和离心机仓103、离心机仓 103和混合仓104之间通过低位溢流连通,并且各仓之间的连通口设置有阀门可以关闭,以 便于除气仓102、离心机仓103和混合仓104之间能完全隔断;两台振动筛24安装在沉砂 仓101和除气仓102顶部,并通过振动筛进料管31与钻机井口相连;除气器22、高速离心 机21安装在除气仓102和离心机仓103顶部,并且高速离心机21的位置靠近泥浆罐1固 相排出一侧,除气器22安装在泥浆罐1罐面远离固相排出一侧;除泥器20安装在离心机仓 103顶部,并且左右位置比较靠近除气仓102 —侧,与高速离心机21接近,接近且并排,以便 于排渣。排渣口垂直于罐侧壁,并通过金属波纹管接到指定排渣池。混合漏斗18安装在混 合仓104顶部,位于泥浆罐1罐面的最右侧;泵撬4位于泥浆罐1的右侧,泵撬4分为上下 两层,上层安放有清洗热水罐5和药品罐,下层安放有三台砂泵和一台螺杆泵;泵撬4上的 三台砂泵通过管路穿过罐内分别与除气器22、高速离心机21、除泥器20和混合漏斗18连 接,每条管路上均配置特殊柔性连接接头;如图3所示,混合漏斗18的管路还设有分支管线 181,该分支管线181与罐顶矩管连通用作井口补浆管线。泥浆罐1和泵撬4外部有保温蓬 3,当然如果不需要应付比较恶劣的自然环境,也可以不设置保温蓬3。
[0039] 如图5所示,三台砂泵分别为除泥泵17、混合泵16、除气泵15,三台砂泵平行放置, 而螺杆泵14摆放位置则与它们相垂直,以便于节省空间。而钻井液净化系统还设有两个外 部补浆进口,分别设置在除气泵15进口管路和螺杆泵14进口管路上。螺杆泵进料管线6 和螺杆泵出料管线7分别为螺杆泵14的进口和出口连通。进料管线一 8为除泥泵17的进 料管线,进料管线二 8为除混合泵16的进料管线,进料管线三12为除气泵15的进料管线。 排出管线一 9为除泥泵17的排出管线,排出管线二 11为除混合泵16的排出管线,三台砂 泵还包括有加热管线13。
[0040] 如图3和图4所示,钻井液净化系统还配置有蒸汽管路902,该蒸汽管路形成大循 环,外部蒸汽通过进口管路首先进入热水罐中环状循环一圈,穿下入泵撬4下层,环状绕泵 区一圈,经软管连接进入泥浆罐1内循环一圈经蒸汽管出口与外部蒸汽系统回路连接。
[0041] 高速离心机21安装在高架吊篮上,而高架吊篮安装在泥浆罐1的罐面上。清砂口 105为圆形碟阀清砂口。泥浆罐1配有插销式可折叠走道2,所述的插销式为双插销安装。 如图6所示,每台振动筛24安装有除铁屑装置。本发明使用的除铁屑装置为专用设备,由 于该除铁屑装置已经在申请号为201020500027. 4的实用新型专利中有详细描述,在此就 不赘述了。
[0042] 图7是特殊柔性接头的结构示意图,如该图所示,柔性接头包括右固定管81、橡胶 接头82、中间管83、伸缩接头84和左固定管85,中间管83位于中间,左、右固定管85、81分别位于中间管83的两端,橡胶接头82套在右固定管81的外周,而伸缩接头84套在左固定 管85的外周。
[0043] 下面再结合附图3来叙述本发明的净化系统净化泥浆流程:如图3所示,为本系统 各个设备的通过管路连接以及位置关系,钻机进口返出的泥浆通过振动筛进料管线31进 入振动筛,如是修井则泥浆首先通过装在振动筛中的除铁屑装置241中完成除铁屑处理, 然后进行振动筛分去掉> 0. 04mm固相颗粒,筛分处理后泥浆进入沉砂池沉淀并溢流到除 气仓102,除气仓102的泥浆须经过真空泵吸入除气器22作除气处理并通过除气砂泵喷射 进入离心机仓103,还须经过除泥砂泵输入除泥器进行除泥处理去掉0. 01〜0. 04mm固相颗 粒,除气、除泥处理后的泥浆进入离心机仓103,离心机仓103的泥浆经过螺杆泵14供给高 速离心机21离心分离去掉0. 002〜0. Olmm胶体颗粒,达到泥浆净化的目的。系统还配置 有泥浆配制混合流程,混合砂泵从混合仓吸入原浆,供给特殊定制的小型混合漏斗18,形成 真空把漏斗中添加的各种泥浆化学材料吸入,并利用喷射充分均勻的混合进入泥浆后返回 混合仓104。

Claims (10)

  1. 一种低温车载石油钻、修井钻井液净化系统,包括泥浆罐(1)、泵撬(4)、固控设备、设备连通管线、清洗热水罐、加药罐、加热管线,所述的固控设备均安装在一个泥浆罐(1)的罐面上和一个泵撬(4)上,泥浆罐(1)配有清砂口(105),并且分为沉砂仓(101)、除气仓(102)、离心机仓(103)、混合仓(104),四个仓从左往右依次排列,各仓均有顺序溢流口,各仓均设有清砂口(105),所述的固控设备包括两台振动筛(24)、一台除气器(22)、一台除泥器(20)、一台高速离心机(21)、三台搅拌器(19)、一台混合漏斗、三台离心式砂泵、一台螺杆泵,其特征在于:所述的沉砂仓(101)和除气仓(102)之间通过高位溢流连通;除气仓(102)和离心机仓(103)、离心机仓(103)和混合仓(104)之间通过低位溢流连通,并且各仓之间的连通口设置有阀门可以关闭,以便于除气仓(102)、离心机仓(103)和混合仓(104)能完全隔断;所述的两台振动筛(24)安装在沉砂仓(101)和除气仓(102)顶部,并通过振动筛进料管(31)与钻机井口相连;除气器(22)、高速离心机(21)安装在除气仓(102)和离心机仓(103)顶部,并且高速离心机(21)的位置靠近泥浆罐(1)固相排出一侧,除气器(22)安装在泥浆罐(1)罐面远离固相排出一侧;除泥器(20)安装在离心机仓顶部,并且比较靠近除气仓(102)一侧,与高速离心机(21)接近且并排,以便于排渣,排渣口垂直于罐侧壁,并通过金属波纹管接到指定排渣池;混合漏斗(18)安装在混合仓(104)顶部,位于泥浆罐(1)罐面的最右侧;泵撬(4)位于泥浆罐(1)的右侧,泵撬(4)分为上下两层,上层安放有清洗热水罐和药品罐,下层安放有三台砂泵和一台螺杆泵;泵撬(4)上的三台砂泵通过管路穿过罐内分别与除气器(22)、高速离心机(21)、除泥器(20)和混合漏斗(18)连接;混合漏斗(18)的管路还设有分支管线(181),该分支管线与罐顶矩管连通用作井口补浆管线。
  2. 2.根据权利要求1所述的低温车载石油钻、修井钻井液净化系统,其特征在于:所述的 三台砂泵分别为除泥泵(17)、混合泵(16)、除气泵(15),三台砂泵平行放置,而螺杆泵(14) 摆放位置则与它们相垂直;钻井液净化系统还设有两个外部补浆进口,分别设置在除气泵 (15)进口管路和螺杆泵(14)进口管路上。
  3. 3.根据权利要求1所述的低温车载石油钻、修井钻井液净化系统,其特征在于:所述的 钻井液净化系统系统还配置有蒸汽管路,该蒸汽管路形成大循环,外部蒸汽通过蒸汽进口 管路首先进入热水罐中环状循环一圈,穿下入泵撬(4)下层,环状绕泵区一圈,经软管连接 进入泥浆罐(1)内循环一圈经蒸汽管出口与外部蒸汽系统回路连接。
  4. 4.根据权利要求1所述的低温车载石油钻、修井钻井液净化系统,其特征在于:所述的 泥浆罐(1)和泵撬(4)外部设有大保温蓬。
  5. 5.根据权利要求1所述的低温车载石油钻、修井钻井液净化系统,其特征在于:所述的 高速离心机(21)安装在高架吊篮上,而高架吊篮安装在泥浆罐(1)的罐面上。
  6. 6.根据权利要求1所述的低温车载石油钻、修井钻井液净化系统,其特征在于:所述的 清砂(105)为圆形碟阀清砂口。
  7. 7.根据权利要求1所述的低温车载石油钻、修井钻井液净化系统,其特征在于:所述的 泥浆罐(1)配有插销式可折叠走道(2)。
  8. 8.根据权利要求1所述的低温车载石油钻、修井钻井液净化系统,其特征在于:所述的 每台振动筛(24)安装有除铁屑装置(241)。
  9. 9.根据权利要求1所述的低温车载石油钻、修井钻井液净化系统,其特征在于:所述的三台搅拌器(19)分别安装在除气仓(103)、离心机仓(104)、混合仓(105)中,而且每台搅 拌器(19)都安装在各个仓的中心位置附近。
  10. 10.根据权利要求1所述的低温车载石油钻、修井钻井液净化系统,其特征在于:所述 的泥浆罐(1)与泵撬(4)之间每条管路上均配置柔性连接接头,柔性接头包括右固定管 (81)、橡胶接头(82)、中间管(83)、伸缩接头(84)和左固定管(85),中间管(83)位于中间, 左、右固定管(85、81)分别位于中间管(83)的两端,橡胶接头(82)套在右固定管81的外 周,而伸缩接头(84)套在左固定管(85)的外周。
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