CN104832117A - 一种基于旋流分离的气体钻井岩屑处理系统 - Google Patents

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    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/06—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole
    • E21B21/07—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole for treating dust-laden gaseous fluids

Abstract

本发明公开了一种基于旋流分离的气体钻井岩屑处理系统，包括：旋流分离器、清洁器、第一水箱、第二水箱、第三水箱、离心泵以及控制阀和防溢排气管；若干个相同旋流分离器并联成旋流分离器组；旋流分离器与离心泵出水端连接；旋流分离器下接清洁器，旋流分离器连接第三水箱；第三水箱顶部设有防溢排气管；第三水箱与第二水箱连接；离心泵进水口连接第二水箱排水口；第二水箱与第一水箱连接；清洁器连接第一水箱顶部。本发明实现了水资源的循环利用，在一些离水源较远的井场非常实用。能有效分离钻井气体中的岩屑，极大的提高气体钻井作业时井场的空气质量，节约水资源同时能对成本较高的气体钻井介质进行回收和循环利用。

Description

一种基于旋流分离的气体钻井岩屑处理系统
技术领域
本发明属于钻井技术领域，具体涉及一种基于旋流分离的气体钻井岩屑处理系统。
背景技术
随着石油工程钻井工艺与钻井技术的发展，气体钻井技术已经逐步的被使用到实际的钻井工程中，并显示出其特有的优点。由于采用空气(或其他气体)作为“钻井液”，所以在对返回“钻井液”处理上与常规的液体钻井液的处理大不一样。目前国内采用气体钻井过程中对携岩气体的处理方法是对环空返到地面的携岩气体进行简单的处理(用泵喷淋气体)后直接排放或者将排砂管线接到燃烧池进行点火，岩屑又容易堆积，影响燃烧池后续使用。这样既污染环境又浪费资源，在无风或处于下风的气体钻井井场，灰尘漫天的情况十分严重。工人长时间在这样的环境下工作会对身体造成非常严重的伤害，迫切需要研制新型除尘工具处理气体钻井返出气体中携带的岩屑。
为了解决上述问题，国内一些文献中提出了用两级旋风分离器分离携岩气体中固体和钻井气体的技术，但是在实际使用过程中，这种方法不可避免短路流的情况，所以在实际井场条件下无法达到在实验室模拟的效果，灰尘漫天的情况依然存在。
发明内容
本发明的目的之一是为解决现有技术中气体钻井返出岩屑处理存在的难题，提供一种处理效果好、节水、环保、结构简单撬装化的气体钻屑处理工艺与装置。
本发明提供一种基于旋流分离的气体钻井岩屑处理系统，包括：旋流分离器、清洁器、第一水箱、第二水箱、第三水箱、离心泵及防溢排气管；若干个相同所述旋流分离器并联成旋流分离器组，每个所述旋流分离器设有一个进气口，用于导入钻井气体；所述旋流分离器还设有一个进料口，并通过带阀管道与所述离心泵出水端连接；所述旋流分离器底流口均通过管道下接所述清洁器，所述旋流分离器顶部溢流口通过带阀管道连接所述第三水箱；所述第三水箱顶部设有所示防溢排气管；所述第三水箱通过第二液位自动控制单向阀与所述第二水箱连接；所述离心泵进水口连接所述第二水箱排水口；所述第二水箱通过第一液位自动控制单向阀与所述第一水箱连接；所述清洁器连接所述第一水箱顶部。
进一步的，所述旋流分离器为反对称双向进料，其中一个进料口进气体，一个进料口进液体。
进一步的，所述防溢排气管内设有过滤网防溢装置。
进一步的，所述旋流分离器及清洁器均安装在所述第一水箱、第二水箱及第三水箱上方。
本发明的有益效果在于，本发明提供的一种基于旋流分离的气体钻井岩屑处理系统中第一水箱、第三水箱都与第二水箱连接，实现了水资源的循环利用，在一些离水源较远的井场非常实用。能有效分离钻井气体中的岩屑，极大的提高气体钻井作业时井场的空气质量，节约水资源同时能对成本较高的气体钻井介质进行回收和循环利用。且各水箱并排安装在同一底座上，分离装置和清洁器安装在水箱之上，实现了撬装化，具有结构紧凑、占地面积、移运方便的优点。
附图说明
图1所示为本发明基于旋流分离的气体钻井岩屑处理系统的结构图。
具体实施方式
下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。
如图1所示，本发明提供一种基于旋流分离的气体钻井岩屑处理系统，包括：旋流分离器1、清洁器2、第一水箱3、第二水箱4、第三水箱5、离心泵8及防溢排气管9；若干个相同旋流分离器1并联成旋流分离器组，每个旋流分离器1设有一个进气口10，用于导入钻井气体；旋流分离器1还设有一个进料口，并通过带阀管道与离心泵8出水端连接；旋流分离器1底流口均通过管道下接清洁器2，旋流分离器1顶部溢流口通过带阀管道连接第三水箱5；第三水箱5顶部设有防溢排气管9；第三水箱5通过第二液位自动控制单向阀7与第二水箱4连接；离心泵8进水口连接第二水箱4排水口；第二水箱4通过第一液位自动控制单向阀6与第一水箱3连接；清洁器2连接第一水箱3顶部。
进一步的，旋流分离器1为反对称双向进料，其中一个进料口进气体，一个进料口进液体。
进一步的，防溢排气管9内设有过滤网防溢装置12。
进一步的，旋流分离器1及清洁器2均安装在第一水箱3、第二水箱4及第三水箱5上方，实现了撬装化。
工作原理：
环空返出的携带岩屑的钻井气体从进气口进入并联安装的若干旋流分离器1，开启的旋流分离器1的个数可以根据井口实际流量来控制，同时离心泵8将第二水箱4中的水经旋流分离器1的另一个进料口泵入，实现固、液、气三相在旋流分离器1充分混合，在旋流分离器1内部离心力的作用下，密度大的固体和大部分的水形成流态的液浆，以外旋流的形式从旋流分离器1的底流口排出，而密度小的气体则在旋流分离器1内部形成内旋流以溢流的形式从旋流分离器1上部的溢流口排出，从而实行了气、固分离；从底流口排出的流态液浆仍含有一定量的水，经汇管直接引到清洁器2进行分离，清洁器2分离出岩屑和水的混合流体中的岩屑和水，分离出的岩屑从出沙口11导出并由工人运走，水通过管道回到第一水箱3中；由溢流口排出的流体(几乎全部的气体和极少部分液体和固体)经汇管汇集后引入到第三水箱5的液面以下，并经过洗气将气体中携带少量的水和岩屑留在水中而气体经防溢排气管9排出；经清洁器2分离的水仍含有少量细微颗粒，并汇集在第一水箱3内，在第一水箱3中自然沉降，当第一水箱3的液面达高于第二水箱4的液面高度，第一液位自动控制单向阀6开启，则第一水箱3中的水自动流入第二水箱4中，当第三水箱5的液面达高于第二水箱4的液面高度，第二液位自动控制单向阀7开启，则第三水箱5中的水自动流入第二水箱4中，从而实现了水的循环利用；第一水箱3底部还可设有反冲洗装置，当底部沉泥较多是可以人工定期清洗。
对于从环空中返出的携带有岩屑的钻井气体如果压力足够则直接通入旋流分离器1进行分离，若压力不够则需要经过加压设备加压后再通入旋流分离器1进行分离。
本发明提供的一种基于旋流分离的气体钻井岩屑处理系统中第一水箱、第三水箱都与第二水箱连接，实现了水资源的循环利用，在一些离水源较远的井场非常实用。能有效分离钻井气体中的岩屑，极大的提高气体钻井作业时井场的空气质量，节约水资源同时能对成本较高的气体钻井介质进行回收和循环利用。且各水箱并排安装在同一底座上，分离装置和清洁器安装在水箱之上，实现了撬装化，具有结构紧凑、占地面积、移运方便的优点。
本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (4)

1.一种基于旋流分离的气体钻井岩屑处理系统，其特征在于，包括：旋流分离器、清洁器、第一水箱、第二水箱、第三水箱、离心泵及防溢排气管；若干个相同所述旋流分离器并联成旋流分离器组，每个所述旋流分离器设有一个进气口，用于导入钻井气体；所述旋流分离器还设有一个进料口，并通过带阀管道与所述离心泵出水端连接；所述旋流分离器底流口均通过管道下接所述清洁器，所述旋流分离器顶部溢流口通过带阀管道连接所述第三水箱；所述第三水箱顶部设有所述防溢排气管；所述第三水箱通过第二液位自动控制单向阀与所述第二水箱连接；所述离心泵进水口连接所述第二水箱排水口；所述第二水箱通过第一液位自动控制单向阀与所述第一水箱连接；所述清洁器连接所述第一水箱顶部。
2.如权利要求1所述的一种基于旋流分离的气体钻井岩屑处理系统，其特征在于，所述旋流分离器为反对称双向进料，其中一个进料口进气体，一个进料口进液体。
3.如权利要求1所述的一种基于旋流分离的气体钻井岩屑处理系统，其特征在于，所述防溢排气管内设有过滤网防溢装置。
4.如权利要求1所述的一种基于旋流分离的气体钻井岩屑处理系统，其特征在于，所述旋流分离器及清洁器均安装在所述第一水箱、第二水箱及第三水箱上方。
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