CN102587849B - 钻井岩屑及废液分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钻井岩屑及废液分离装置，涉及钻井过程中排放的岩屑、废弃泥浆的处理技术领域，包括底架、筛网、转鼓总成、驱动机构以及机壳；所述筛网设于机壳内，机壳为封闭式结构，筛网为圆锥台状中空结构，所述转鼓总成为圆锥台状结构，转鼓总成设于筛网内侧、且与筛网的回转轴线相同；所述转鼓体上端与所述驱动机构动力输出端连接；所述筛网借助于与其下部固定连接的轮状筛网托架与所述驱动机构的另一动力输出端连接；其优点在于：采用离心式固液相分离方法，转鼓和筛网通过立式差速器实现差速旋转，将钻井废液经过两级离心分离，有效回收钻井液，降低钻井液成本，分离出的岩屑可以直接运出场外处理，避免对周围环境造成危害。

Description

钻井岩屑及废液分离装置

技术领域

本发明涉及钻井过程中排放的岩屑、废弃泥浆的处理技术领域，属于一种钻井岩屑及废液分离装置。

背景技术

钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。

钻井液主要由液相、固相和化学处理剂组成。液相可以是水（淡水、盐水）、油（原油、柴油）或乳状液（混油乳化液和反相乳化液）。固相包括有用固相（膨润土、加重材料）和无用固相（岩石）。化学处理剂包括无机、有机及高分子化合物。

地下钻井作业的严酷环境促进了对钻井液的研究和开发，要求钻井液能够在钻井过程中完成悬浮、压力控制、岩层稳定性、浮力、润滑和冷却等多项关键任务。

钻井液在钻井作业和保护油气层中起到的作用和各方面对钻井液的严格要求，促使钻井液技术取得了迅速的发展。经过多年的科研开发和生产实践，钻井液已从仅满足钻头钻进发展到适应各方面需求的钻井液体系。例如为快速钻井服务的低粘度、低摩擦、低固相的聚合物钻井液，防卡钻井液，针对岩石特点的防塌钻井液，钻盐岩层的饱和盐水钻井液，保护油气层的低密度水包油钻井液，防堵塞油气通道的油基钻井液和开发低压油气田的泡沫钻井液等。形成了较为完整的钻井液体系。

如今优质的钻井液已不是由一两种材料（例如膨润土，俗称搬土）配制的，保持钻井液的性能要依靠加入各种处理剂。例如钻井液润滑剂、高温稳定剂、防塌处理剂和防卡处理剂等。据1992年统计，处理剂系列已发展到10类202种，形成油田化学的一个重要分支，随着钻井液种类的发展和配方的优化，钻井液的成本也逐渐提高，而且钻井废液如果直接排放到周围环境，其中的多种化学物质会对周围环境造成破坏，所以，目前的钻井液均是将钻井废液经过处理以后循环使用。

同时，由于钻井液的主要作用在于将岩屑从井底携带至地面，所产生的钻井废液中含有大量的固相颗粒，钻井液中的固相颗粒像岩屑、重晶石等，使钻井液的流动性能变坏，不但破坏了钻井液性能的稳定，而且增大了循环系统的摩擦力，使设备过早磨损；所以在钻井废液重新进入循环系统前必须经过分离处理，分离其中的固相颗粒，但是，经过实用的钻井废液是一个稳定的分散体系，固相颗粒悬浮在液相中，而且固相颗粒被钻井液包裹，分离较困难，现有的钻井岩屑及废液分离装置结构复杂，分离效果差，要是钻井废液经过处理后重新使用或者排放需经过多次过滤操作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钻井岩屑及废液分离装置，结构简单，分离效果好，经过分离后的钻井液经过二次处理后可以循环使用，降低钻井液成本。

本发明的设计构思是这样实现的，钻井废液处理是石油钻井领域一大难题，一方面随着钻井环境的复杂化，随钻井液的要求呈现多元化，故而钻井液的成本逐渐提高，如果不能有效利用高成本的钻井液，将提高石油钻井成本；如果将钻井液直接排放到周围环境中，将会对周围土地和水资源造成极大危害；另外一方面，现有的钻井废液处理设备结构复杂，分离效果差，而且大都采用化学方法分离，无形中增加成本；本发明通过将现有的离心式固液相分离应用到钻井岩屑及废液分离过程中，根据钻井岩屑及废液的物理特点，设计出一种离心差速式钻井岩屑及废液分离装置，简化设备结构，能够将岩屑中90%以上的液相分离出来，分离出的液相经过二次处理后可以直接循环使用，固相可以直接运出场外处理，一方面减少新钻井液的补充量，节约成本，另外一方面，还可以防止钻井液对周围环境的影响。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种钻井岩屑及废液分离装置，包括底架、筛网、转鼓总成、驱动机构以及机壳；所述筛网设于机壳内，机壳为封闭式结构，其关键改进在于，所述筛网为圆锥台状中空结构，所述转鼓总成为圆锥台状结构，转鼓总成设于筛网内侧、且与筛网的回转轴线相同；所述转鼓总成包括转鼓体和绕其回转轴线均匀分布与其外表面上的导片；所述转鼓体上端与所述驱动机构动力输出端连接；所述筛网借助于与其下部固定连接的轮状筛网托架与所述驱动机构的另一动力输出端连接。

所述驱动机构包括竖向固定设于底架一侧的驱动电机和竖向设于底架内侧上方的差速器以及差速器外壳，所述驱动电机输出端与所述差速器输入端借助于皮带传动机构连接。

所述驱动电机为防爆电机。

还包括油泵润滑装置，油泵润滑装置包括液压油泵和液压油管。

还包括漏斗，所述漏斗设于机架内侧下部、且其上端与所述机壳下端对接。

所述筛网是由绕其回转轴线均布的楔形筛条组成；所述楔形筛条延伸方向与筛网母线方向相同；所述楔形筛条采用不锈钢材质。

所述机壳内壁上设有耐磨层。

所述机壳上部设有用于将液相排出的排液管。

本发明的有益效果如下：本发明采用离心式固液相分离方法，转鼓和筛网均设为圆锥台状结构，便于固液相分离，转鼓和筛网通过立式差速器实现差速旋转，将钻井岩屑及废液经过两级离心分离，有效回收钻井液，降低钻井液成本，分离出的岩屑可以直接运出场外处理，避免对周围环境造成危害。本发明中筛网的不锈钢楔形筛条，耐腐蚀，强度高，分离效果好；转鼓设计成圆锥台状结构，便于岩屑分散，导片能够控制筛网上的岩屑流量，改善分离效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的主视图；

图2是本发明主视图的全剖示意图；

图3是本发明的俯视图；

图4是转鼓体主视图；

图5是转鼓体俯视图；

图6是筛网主视图；

图7是筛网俯视图；

图8是楔形筛条结构示意图；

在附图中：1、底架；2、漏斗；3、机壳；4、防爆电机；5、上护罩；6、防爆电控箱；7、油泵润滑装置；8、筛网；9、转鼓总成；10、筛网托架；11、差速器外壳；12、差速器；13、皮带轮；14、窄V带；15、楔形筛条；16、导片；17、转鼓体。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明公开了一种钻井岩屑及废液分离装置，包括底架1、筛网8、转鼓总成9、驱动机构以及机壳3；所述筛网8（参见附图6、7和8）设于机壳3内，机壳3为封闭式结构，筛网8为圆锥台状中空结构，所述转鼓总成9为圆锥台状结构，转鼓总成9设于筛网8内侧、且与筛网8的回转轴线相同；所述转鼓总成9包括转鼓体17（参见附图4、5）和绕其回转轴线均匀分布与其外表面上的导片16；所述转鼓体17上端与所述驱动机构动力输出端连接；所述筛网8借助于与其下部固定连接的轮状筛网托架8与所述驱动机构的另一动力输出端连接。

所述驱动机构包括竖向固定设于底架1一侧的驱动电机和竖向设于底架1内侧上方的差速器12以及差速器外壳11，所述驱动电机输出端与所述差速器12输入端借助于皮带传动机构连接，皮带传动机构采用窄V带14传动。

所述驱动电机为防爆电机4。

还包括油泵润滑装置7，油泵润滑装置7包括液压油泵和液压油管。

还包括漏斗2，所述漏斗2设于底架1内侧下部、且其上端与所述机壳3下端对接。

所述筛网8是由绕其回转轴线均布的楔形筛条15组成；所述楔形筛条15延伸方向与筛网8母线方向相同；所述楔形筛条15采用不锈钢材质。

所述机壳3内壁上设有耐磨层。

所述机壳3上部设有用于将液相排出的排液管。

整机采用垂直立式结构，便于岩屑通过重力直接进入机体。

油泵润滑装置7、防爆电控箱6、上护罩5与机壳3固定后和漏斗2一起固定于底架1上。这种结构形式安装拆卸方便，维护保养操作简单，常规易损部件容易更换。

差速器12采用立式结构，满足转鼓体17和筛网8之间实现差速效果，结构紧凑，运行平稳，并且通过外置的油泵润滑装置7进行强制润滑，润滑效果良好。筛网8采用不锈钢楔形筛条15，耐腐蚀，强度高，分离效果好。圆锥台状的转鼓体17便于岩屑的分散流动，导片16控制筛网上的岩屑流量，机壳内壁采用226耐磨涂层，增强机壳内壁抗岩屑冲刷能力。

本发明的目的就是解决钻井废弃物处理问题。处理后岩屑含油量达到5-10﹪R.O.C，可直接掩埋或排放，符合大多数国家和地区的环保要求；处理后的液相经过二次处理可以再次使用，降低泥浆成本。

在具体使用过程中：采用垂直立式结构，岩屑从上护罩5进料口进入，通过转鼓总成9上盖板和转鼓总成9立即加速至和转鼓体17相同的速度，在离心力作用下岩屑直接到达筛网8内侧面，岩屑中的液体与固体开始分离。转鼓体17与筛网8之间通过差速器12实现差速效果，转鼓体17上的导片16控制筛网8上的岩屑流量，保证岩屑均匀分布在筛网8上，减缓固相颗粒运动速度，延长分离时间，促进固液分离。固体从筛网8底部通过漏斗2排出，液体由筛网8分离，通过机壳3上的排液管排出，分离出的液相经过二次处理后可以直接作为钻井液使用，分离出的固相岩屑可以直接运出场外掩埋处理，降低钻井成本。

Claims (3)

1.一种钻井岩屑及废液分离装置，包括底架（1）、筛网（8）、转鼓总成（9）、驱动机构以及机壳（3）；所述筛网（8）设于机壳（3）内，机壳（3）为封闭式结构，其特征在于：所述筛网（8）为圆锥台状中空结构，所述转鼓总成（9）为圆锥台状结构，转鼓总成（9）设于筛网（8）内侧、且与筛网（8）的回转轴线相同；所述转鼓总成（9）包括转鼓体（17）和绕其回转轴线均匀分布与其外表面上的导片（16）；所述转鼓体（17）上端与所述驱动机构动力输出端连接；所述筛网（8）借助于与其下部固定连接的轮状筛网托架（10）与所述驱动机构的另一动力输出端连接，所述驱动机构包括竖向固定设于底架（1）一侧的驱动电机和竖向设于底架（1）内侧上方的差速器（12）以及差速器外壳（11），所述驱动电机输出端与所述差速器（12）输入端借助于皮带传动机构连接；所述驱动电机为防爆电机（4）；还包括油泵润滑装置（7），油泵润滑装置（7）包括液压油泵和液压油管；还包括漏斗（2），所述漏斗（2）设于底架（1）内侧下部、且其上端与所述机壳（3）下端对接；所述筛网（8）是由绕其回转轴线均布的楔形筛条（15）组成；所述楔形筛条（15）延伸方向与筛网（8）母线方向相同；所述楔形筛条（15）采用不锈钢材质。

2.根据权利要求1所述的钻井岩屑及废液分离装置，其特征在于：所述机壳（3）内壁上设有耐磨层。

3.根据权利要求2所述的钻井岩屑及废液分离装置，其特征在于：所述机壳（3）上部设有用于将液相排出的排液管。