CN102029120B - 一种调节钻井液密度的混合装置 - Google Patents

一种调节钻井液密度的混合装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102029120B
CN102029120B CN 201010547017 CN201010547017A CN102029120B CN 102029120 B CN102029120 B CN 102029120B CN 201010547017 CN201010547017 CN 201010547017 CN 201010547017 A CN201010547017 A CN 201010547017A CN 102029120 B CN102029120 B CN 102029120B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mixing arrangement
mixing device
mixing
device body
density
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN 201010547017
Other languages
English (en)
Other versions
CN102029120A (zh
Inventor
李嗣贵
雷宗明
付英军
殷志明
孔松涛
刘科
朱荣东
王堃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China National Offshore Oil Corp CNOOC
CNOOC Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Chongqing University of Science and Technology
China National Offshore Oil Corp CNOOC
CNOOC Research Center
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University of Science and Technology, China National Offshore Oil Corp CNOOC, CNOOC Research Center filed Critical Chongqing University of Science and Technology
Priority to CN 201010547017 priority Critical patent/CN102029120B/zh
Publication of CN102029120A publication Critical patent/CN102029120A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102029120B publication Critical patent/CN102029120B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明涉及一种调节钻井液密度的混合装置，其特征在于：它包括一管状的混合装置本体，所述混合装置本体的一端设置有钻井液入口，另一端设置有混合液出口，所述混合装置本体的周向分别通过一接口连接一高密度钻井液入口和一海水入口，两所述接口的中心分别通过一喉部安装一横截面呈梅花状的喷嘴；两所述接口的轴线在所述混合装置本体的截面位置上相互错开一角度，且与所述混合装置本体的轴线呈偏心方向设置。本发明通过从两喷嘴喷出的两组高速低压流体相互错开，并在混合装置本体的低速区域产生剪切混合，使得混合组分的粒度减小，混合地更加均匀。采用本发明装置密度调节速度快，调整精度高，混合效果好，特别对于高粘度非牛顿流体重泥浆与海水/淡水的混合具有良好的混合效果。

Description

一种调节钻井液密度的混合装置
技术领域
本发明涉及一种混合装置，特别是关于一种调节钻井液密度的混合装置。
背景技术
钻井液平衡钻井是目前国际上成熟的钻井技术，平衡钻井技术利用钻井液的静压力来平衡底层压力，保证钻井的正常进行。目前，欠平衡钻井技术也在迅速发展，欠平衡钻井技术利用略低于地层压力的钻井液压力，以减轻对地层的伤害、以提高钻速和减少衰竭油藏中的井漏问题；另外在某些区域钻井时，还面临着如下问题：页岩的稳定性差、钻井液用量大、井眼清洗难、浅层气、浅层水流动、海底低温高压环境易形成天然气水合物、低温下钻井液的流变性、地层压力和破裂压力之间窗口狭窄等问题。这些问题都要求能够及时改变钻井液的密度，调整钻井压力，以保证钻井安全的前提下，兼顾钻井成本和环境效益。
改变钻井液的密度可以通过混合器实现，现有技术中大部分采用静态混合器。一般的静态混合器具有流动阻力小、可靠性高等优点，但是由于混合器尺寸的限制，静态混合器混合效果较差，特别是对于粘度很大的非牛顿流体以及具有不同粘性及表面张力的成分而言，混合阻力激增，且难以形成需要的湍流。在石油钻井领域中，静态混合器可能会导致混合钻井液分层等严重问题，因此必须使用一种能够获得较好混合效果的动态混合器。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够在石油钻井过程中可以获得良好效果的调节钻井液密度的混合装置。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种调节钻井液密度的混合装置，其特征在于：它包括一管状的混合装置本体，所述混合装置本体的一端设置有钻井液入口，另一端设置有混合液出口，所述混合装置本体的周向分别通过一接口连接一高密度钻井液入口和一海水入口，两所述接口的中心分别通过一喉部安装一横截面呈梅花状的喷嘴；两所述接口的轴线在所述混合装置本体的截面位置上相互错开一角度，且与所述混合装置本体的轴线呈偏心方向设置。
两所述接口的轴线在所述混合装置本体的截面位置上相互错开的角度为360°/2n，其中，n为梅花状喷嘴的瓣数，所述梅花状的喷嘴瓣数为3瓣、4瓣、5瓣、6瓣之一。
每一所述喷嘴的纵截面呈喇叭状，即流体的出口截面大于入口截面。
两所述接口的轴线与所述混合装置本体的轴线同时呈顺时针方向偏心。
两所述接口的轴线与所述混合装置本体的轴线同时呈逆时针方向偏心。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于将混合装置本体上连接的两接口相互错开360°/2n安装，因此可以使从两喷嘴喷入的两组高速低压流体相互错开，并在混合装置本体的低速区域产生剪切混合，使得混合组分的粒度减小，混合地更加均匀，实现良好的混合效果。2、本发明由于将喷嘴横截面设置成梅花状，纵截面设置成喇叭状，因此有利于创建湍流并诱导形成旋涡；由于喷嘴的喉部较短，因此液体流动阻力减小，这些都有利于均匀混合。3、采用本发明装置进行密度调节速度快，调整精度高，特别是对于高粘度非牛顿流体重泥浆与海水/淡水的混合具有良好的混合效果。4、本发明的动态混合装置结构简单，无运动部件和静态扰流元件，因此不但使用寿命长，故障率低，而且体积小，集成程度高，全撬装化，运输和安装都非常方便。
附图说明
图1是本发明结构示意图
图2是本发明高密度钻井液入口和海水入口设置位置及偏心方向示意图
图3是本发明喷嘴示意图
图4是图3的A-A剖视示意图
图5是本发明混合浓度随混合器轴心方向分布示意图
图6是本发明的混合浓度分布数值模拟云图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1、图2所示，本发明包括一管状的混合装置本体1，混合装置本体1的一端设置一钻井液入口2，另一端设置一混合液出口3，混合装置本体1的周向设置有一高密度钻井液入口4和一海水入口5，高密度钻井液入口4和海水入口5与混合装置本体1之间分别通过一接口6连接，每一接口6的中心设置有一较短的喉部7，每一喉部7内安装一喷嘴8(如图3、图4所示)，喉部的长度可以根据需要确定。
上述实施例中，每一喷嘴8的横截面均呈梅花状，喷嘴8上梅花瓣数可以是3瓣、4瓣、5瓣、6瓣等，不同瓣数的喷嘴8可以使液体呈不同的喷出速度。每一喷嘴8的纵截面呈喇叭状，这种喇叭状既包括喷嘴8的外表面呈喇叭状，内表面也呈喇叭状，也包括仅有喷嘴8的内表面呈喇叭状，两种结构都体现出流体的出口截面大于入口截面，这样有利于创建较好的湍流，促进均匀混合。
上述实施例中，如图2所示，两个接口6在混合装置本体1上的连接(采用焊接，但不限于此)位置应相互错开360°/2n，其中，n为梅花瓣数。这样可以使从高密度钻井液入口4进入的高密度钻井液和从海水入口5进入海水，从两个喷嘴8中喷出相互错开的两组高速低压流体，并在混合装置本体1的低速区域产生剪切混合，使得混合后的组分粒度减小，混合更加均匀，实现良好的混合效果。
上述实施例中，两个接口6的轴线与混合装置本体1的轴线采取不相交，而具有一定偏心的方式连接，以利于带动液体在混合装置本体1中呈涡旋状流动。两个接口6的偏心方向可以同时采用顺时针，也可以同时采用逆时针。
上述实施例中，从海水入口5送入的也可以是淡水。
本发明在进行实验及模拟验证中证明，当从高密度钻井液入口4喷入的高密度钻井液和从海水入口5喷出的海水以一定速度喷入混合装置本体1内时，可以与从钻井液入口2进入的钻井液快速混合，当钻井液从混合液出口3流出时，钻井液已经混合得十分均匀，且浓度梯度变化非常小(如图5、图6所示)。
其中图5显示了沿本发明的混合装置轴线长度方向上，高密度钻井液在稳态条件下沿轴向的分布情况。由此可见，在高密度钻井液入口4处，高密度钻井液浓度最大，但是在达到混合液出口3附件前(图中0.3m～0.5m处)，高密度钻井液浓度已经趋于稳定。由此可见，本发明的混合装置具有很好的混合效果。
其中图6直观显示了在本发明的混合装置轴线剖面上，高密度钻井液分布情况。其中深色显示高密度钻井液浓度为100％，浅色显示密度钻井液浓度为0，中间为过渡。在本发明的混合装置的混合液出口3附近，可见颜色均匀，没有色差。即高密度钻井液浓度已经趋于稳定。由此可见，本发明的混合装置具有很好的混合效果。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种调节钻井液密度的混合装置，其特征在于：它包括一管状的混合装置本体，所述混合装置本体的一端设置有钻井液入口，另一端设置有混合液出口，所述混合装置本体的周向分别通过一接口连接一高密度钻井液入口和一海水入口，两所述接口的中心分别通过一喉部安装一横截面呈梅花状的喷嘴；两所述接口的轴线在所述混合装置本体的截面位置上相互错开的角度为360°/2n，且与所述混合装置本体的轴线呈偏心方向设置，其中n为梅花状喷嘴的瓣数，所述梅花状的喷嘴瓣数为3瓣、4瓣、5瓣、6瓣之一。
2.如权利要求1所述的一种调节钻井液密度的混合装置，其特征在于：每一所述喷嘴的纵截面呈喇叭状，即流体的出口截面大于入口截面。
3.如权利要求1或2所述的一种调节钻井液密度的混合装置，其特征在于：两所述接口的轴线与所述混合装置的轴线同时呈顺时针方向偏心。
4.如权利要求1或2所述的一种调节钻井液密度的混合装置，其特征在于：两所述接口的轴线与所述混合装置本体的轴线同时呈逆时针方向偏心。
CN 201010547017 2010-11-16 2010-11-16 一种调节钻井液密度的混合装置 Active CN102029120B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010547017 CN102029120B (zh) 2010-11-16 2010-11-16 一种调节钻井液密度的混合装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010547017 CN102029120B (zh) 2010-11-16 2010-11-16 一种调节钻井液密度的混合装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102029120A CN102029120A (zh) 2011-04-27
CN102029120B true CN102029120B (zh) 2013-04-03

Family

ID=43882908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010547017 Active CN102029120B (zh) 2010-11-16 2010-11-16 一种调节钻井液密度的混合装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102029120B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102230373B (zh) * 2011-05-19 2014-04-02 中国石油大学(北京) 一种基于构元分析模型确定煤层安全钻井液密度的方法
CN103894083B (zh) * 2014-04-02 2016-04-13 重庆科技学院 一种哑铃形喷嘴钻井液混合调节装置
CN104741012B (zh) * 2015-04-14 2016-08-24 重庆科技学院 一种卧式双喷嘴液体静态混合器
CN108222865B (zh) * 2018-01-04 2021-02-26 中国石油大学(华东) 自反馈三相体系钻井液混合系统及混合钻井液的方法
CN108176264B (zh) * 2018-01-04 2021-03-09 中国石油集团海洋工程有限公司 多相体系钻井液混合器
CN112179664B (zh) * 2020-08-29 2021-07-23 西北工业大学 一种用于研究亚-超混合流动的可调式低压点火实验系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2923043Y (zh) * 2006-03-31 2007-07-18 大冶市兴华玻璃钢有限公司 高温湍冲洗涤管斜齿菊花型喷嘴
CN201006402Y (zh) * 2006-06-05 2008-01-16 北京航空航天大学 波瓣混合器
CN201135863Y (zh) * 2007-12-11 2008-10-22 山东胜油固井工程技术有限公司 射流式双级混合装置
US20100226198A1 (en) * 2004-09-10 2010-09-09 M-I L.L.C. Apparatus and Method for Homogenizing Two or More Fluids of Different Densities
CN202028345U (zh) * 2010-11-16 2011-11-09 中国海洋石油总公司 一种调节钻井液密度的混合装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100226198A1 (en) * 2004-09-10 2010-09-09 M-I L.L.C. Apparatus and Method for Homogenizing Two or More Fluids of Different Densities
CN2923043Y (zh) * 2006-03-31 2007-07-18 大冶市兴华玻璃钢有限公司 高温湍冲洗涤管斜齿菊花型喷嘴
CN201006402Y (zh) * 2006-06-05 2008-01-16 北京航空航天大学 波瓣混合器
CN201135863Y (zh) * 2007-12-11 2008-10-22 山东胜油固井工程技术有限公司 射流式双级混合装置
CN202028345U (zh) * 2010-11-16 2011-11-09 中国海洋石油总公司 一种调节钻井液密度的混合装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王欢等.钻井液混合器中喷嘴的设计与数值模拟.《机械制造》.2009,第47卷(第543期),18-20. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102029120A (zh) 2011-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102029120B (zh) 一种调节钻井液密度的混合装置
US8899823B2 (en) Gel hydration unit
CN204405491U (zh) 一种co2干法压裂液动态滤失性能评价装置
CN103599607B (zh) 一种用于煤矿防灭火的固化泡沫流体产生装置
GB2392187A (en) A well device for throttle regulation of inflowing fluids
CN104528859A (zh) 无动力微气泡水装置
CN109184655A (zh) 连续油管拖动带底部坐封式的脉冲水力压裂工具及方法
CN106902663A (zh) 流化式高效混匀静态混合器
CN102500256A (zh) 旋转式喷射混合器
CN206045841U (zh) 一种新型高效降粘混配器
CN202028345U (zh) 一种调节钻井液密度的混合装置
CN205288140U (zh) 一种混合度高的静态混合器
CN204384917U (zh) 无动力微气泡水装置
CN203915864U (zh) 一种空气泡沫喷头
CN203432957U (zh) 支撑剂在管道中破碎率的测定装置
CN201906579U (zh) 一种混合燃料的多级乳化装置
CN109519135A (zh) 一种泡沫发生器
CN103894083A (zh) 一种哑铃形喷嘴钻井液混合调节装置
CN203432864U (zh) 支撑剂流速对管道冲蚀影响的测定装置
CN202226793U (zh) 一种静态混合器
CN210068111U (zh) 井下泡沫分段注入管柱
CN203432863U (zh) 支撑剂对管道冲蚀的测定装置
CN203515531U (zh) 一种基于平衡罐滴注装置的加注管道
CN203790842U (zh) 一种立式液体静态混合器
CN208040438U (zh) 一种气水两相喷雾降尘装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 100010 Beijing, Chaoyangmen, North Street, No. 25, No.

Patentee after: China National Offshore Oil Corporation

Patentee after: CNOOC Research Institute

Patentee after: Chongqing University of Science & Technology

Address before: 100010 Beijing, Chaoyangmen, North Street, No. 25, No.

Patentee before: China National Offshore Oil Corporation

Patentee before: CNOOC Research Center

Patentee before: Chongqing University of Science & Technology

CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 100010 Beijing, Chaoyangmen, North Street, No. 25, No.

Co-patentee after: CNOOC research institute limited liability company

Patentee after: China Offshore Oil Group Co., Ltd.

Co-patentee after: Chongqing University of Science & Technology

Address before: 100010 Beijing, Chaoyangmen, North Street, No. 25, No.

Co-patentee before: CNOOC Research Institute

Patentee before: China National Offshore Oil Corporation

Co-patentee before: Chongqing University of Science & Technology

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210805

Address after: 100010 No. 25 North Main Street, Dongcheng District, Beijing, Chaoyangmen

Patentee after: CHINA NATIONAL OFFSHORE OIL Corp.

Patentee after: CNOOC RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd.

Address before: 100010 No. 25 North Main Street, Dongcheng District, Beijing, Chaoyangmen

Patentee before: CHINA NATIONAL OFFSHORE OIL Corp.

Patentee before: CNOOC RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd.

Patentee before: Chongqing University of Science & Technology