CN105903255B - 钻井液振动筛的改进结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了钻井液振动筛的改进结构，包括筛箱、振动电机、张紧弹簧、挡罩，筛箱一端的上方设置有进料口，另一端为出料口，筛箱内设置有筛网框和粗筛网，粗筛网下方设置有细筛网，粗筛网与细筛网之间设置有凹形槽，凹形槽从出料口延伸至进料口，凹形槽上设置有通孔，凹形槽内设置有液相接料板，液相接料板平行于粗筛网，还包括双头螺栓，双头螺栓通过凹形槽上的通孔且贯穿液相接料板，在筛网框上等间距设置有若干弹簧挡板装置。本发明使得开采前期，钻井液中的液相过筛速度加快，提高了钻井液振动筛的处理量；开采后期，即使固相颗粒体积变小，筛网也能对钻井液进行筛分，提高了钻井液振动筛的分离效率。
Description
技术领域
本发明涉及钻井液回收领域，具体涉及钻井液振动筛的改进结构。
背景技术
钻井液是钻井过程中使用到的各种循环流体的总称，钻井液又称作钻井泥浆。在钻井过程中，钻井液可以有效地冷却和润滑钻头，还能够平衡底层压力，避免发生井喷和井涌，除此之外，钻井液还能够传递动力和取芯采样。根据分散介质不同，钻井液主要分为水基钻井液、油基钻井液和气基钻井液三大类。
钻井过程中，钻井液通过钻杆进入至底层，在完成其作用后带着钻井中产生的废渣一起排出，由于钻井液不仅价格高昂而且会破坏环境，所以应该对钻井液进行回收，固控系统就是用于回收钻井液的。固控系统也叫作钻井液循环系统和钻井液净化系统。固控系统主要包括钻井液振动筛、真空除气器、除砂器、除泥器、卧式螺旋离心机等固控设备。这些固控设备就像一系列大小、功能不同的筛子，通过层层过滤实现对钻井液的净化和再利用。
钻井液振动筛是用于钻井液循环、净化系统的一级固控设备，具有振动强度高、筛分面积大等特点。钻井液振动筛主要用于去除钻井液中较大的钻屑颗粒，维护钻井液的性能以保证之后的固控设备的处理效果及使用寿命，是固控系统中最重要的的设备。
在前期的钻井过程中，钻井液中携带的固相颗粒体积较大，随着钻采工艺的进行，中后期时钻井液中携带的固相颗粒较小。但是，传统的钻井液振动筛筛网的筛孔孔径大小是不变的，如果筛孔孔径设计得过小，在前期固相颗粒体积较大时，液相进入筛箱的速度慢，降低了钻井液振动筛的分离效率，如果筛孔孔径过大，中后期固相颗粒体积变小时，筛网起不到筛分作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对传统钻井液振动筛的缺点，目的在于提供钻井液振动筛的改进结构，解决传统的钻井液振动筛在筛分过程中由于筛孔孔径大小不变导致在处理钻采前期钻井液中的大体积固相颗粒和后期小体积固相颗粒时筛分效率低的问题。
本发明通过下述技术方案实现：钻井液振动筛的改进结构，包括筛箱，筛箱下方设置有振动电机，筛箱外侧设置有支撑板，支撑板下方连接有张紧弹簧，张紧弹簧下端连接有支柱，筛箱一端的上方设置有进料口，另一端为出料口，筛箱内设置有筛网框，筛网框内设置有粗筛网，粗筛网与水平面的距离沿进料口至出料口的方向逐渐降低，粗筛网下方设置有细筛网，粗筛网与细筛网之间设置有凹形槽，凹形槽位于箱体内的侧面上，凹形槽从出料口延伸至进料口，凹形槽上设置有通孔，凹形槽内设置有液相接料板，液相接料板平行于粗筛网，还包括双头螺栓，双头螺栓通过凹形槽上的通孔且贯穿液相接料板，还包括防喷板，防喷板正对进料口，防喷板的侧面垂直连接有防溅板，所述防溅板固定在筛箱上，防喷板顶部安装有顶板，顶板上方安装有进水管，所述进水管顶端连接水泵，进水管底端贯穿顶板至顶板下方且正对防喷板，防溅板远离进料口的侧面上连接有挡罩，挡罩沿筛箱向出料口延伸。前期的钻井过程中，钻井液中携带的固相颗粒体积较大，随着钻采工艺的进行，中后期时钻井液中携带的固相颗粒较小。但是，由于传统的钻井液振动筛筛网的筛孔孔径是不变的，如果筛孔的体积设计过小，在前期固相颗粒体积较大时，液相进入筛箱的速度慢，降低了钻井液振动筛的分离效率，如果筛孔的体积大，中后期固相颗粒体积变小时，筛网起不到筛分作用。为了解决上述问题，本发明设计了一种双层筛网的钻井液振动筛，其中，上层筛网为粗筛网，下层筛网为细筛网，粗筛网的筛孔孔径大于细筛网的筛孔直径，在粗筛网和细筛网之间、箱体的内壁上设置有凹形槽，凹形槽内放置液相接料板，并通过凹形槽上的通孔，使用双头螺母将液相接料板固定在凹形槽中。在前期的钻井过程中，钻井液中固相颗粒体积较大，所以，筛孔的孔径较大一些，将液相接料板固定在粗筛网和细筛网之间，即，大固相颗粒从粗筛网上方通过，液相通过筛孔进入至液相接料板上方，由此避免了液相过筛速度慢，甚至导致粗筛网堵塞的现象发生，提高了钻井液振动筛的处理量；随着钻井工艺的继续，当进入中后期时，钻井液中的固相颗粒体积变小，此时粗筛网的孔径已经不能满足固相颗粒和液相之间的分离，松开双头螺栓，取出液相接料板，钻井液透过粗筛网落在细筛网上，细筛网筛孔孔径小，能够分离后期体积较小的固相颗粒，经过粗筛网和细筛网，钻井液中少许体积大的颗粒在粗筛网上方移动至出料口，体积较小的颗粒在细筛网上方、粗筛网下方移动至出料口，液相从筛箱的底面流向出料口，解决了筛网孔径不变时，在钻井工程进行到中后期后，由于固相颗粒体积小而导致筛网丧失筛分能力的问题。使用本装置时，首先将液相接料板固定在凹形槽中，用双头螺栓锁紧液相接料板，之后开启振动电机，钻井液从进料口进入至粗筛网后受到振动作用，沿粗筛网的法线方向抛起，然后落下并撞击在粗筛网上，钻井液中的液相通过粗筛网上的筛孔落至液相接料板上，体积大的固相颗粒继续在粗筛网上方一边撞击粗筛网分离掉携带的液相时，一边向出料口移动。工作一段时间后，松开双头螺栓，取掉液相接料板，由于钻井液中的固相颗粒体积变小，钻井液中少许体积较大的固相颗粒依然在粗筛网上移动，体积较小的固相颗粒落至细筛网上振动，液相在筛箱底面流动。通过上述装置，使得开采前期，钻井液中的液相过筛速度加快，提高了钻井液振动筛的处理量；开采后期，即使固相颗粒体积变小，筛网也能对钻井液进行筛分，提高了钻井液振动筛的分离效率。
传统的钻井液振动筛在靠近进料口处设置有防溅装置，但是这种防溅装置的作用是避免钻井液从进料口进入至筛网上时向四周飞溅，使得进料口附近的钻井液在沿筛网法线方向振动的过程中不会溅出钻井液振动筛。在实践中发现，由于钻井液在进料过程时是受到压力后从进料口抛射至粗筛网上的，所以钻井液在筛网上的落点与进料口之间的粗筛网都会失去筛分作用。钻井液的输送压力不是恒定不变的，随着压力的变化，钻井液在粗筛网上的落点与进料口之间的距离也会发生变化，当遇到压力突然增大时，钻井液进料速度加快，从进料口喷出的距离较远，使得较大部分的筛网均失去了筛分作用，导致钻井液的过筛面积缩小，造成部分黏带有钻井液液相的固体颗粒在还未与液相分开时就已经移动至出料口，钻井液中可循环使用的液相损失，增加了钻井液的使用成本。为了解决上述问题，本装置在安装有防喷板，防喷板的板面正对进料口，在防喷板的侧面连接有防溅板、防溅板固定在筛箱的上沿，防喷板上方安装有顶板，顶板、防溅板、防喷板之间两两相互垂直。当钻井液受到压力从进料口喷出时，钻井液撞击在防喷板上，部分钻井液反弹至靠近进料口下方的筛网上；部分钻井液粘附在防喷板上，受到重力作用和振动作用后滑落至防喷板下方的筛网上；部分钻井液在撞击后向四周溅开，防溅板内侧和顶板的底部能够避免钻井液在撞击防喷板后四处溅射出钻井液振动筛而损失。通过上述装置，不仅保证钻井液能够经过较大的筛网面积，提高了筛网的利用率，避免固体颗粒在未与液相分离的情况下就移动至筛网出口，还保证了钻井液不会飞溅出钻井液振动筛，最大化地保留了可循环液相，降低钻井液的使用成本的同时还保护了环境。
在实践中还发现，在使用一段时间后，防喷板、防溅板和筛网上会粘附部分钻井液，不仅导致损失了部分钻井液，还加重了筛网上的载荷、堵住部分筛网上的筛孔，导致钻井液振动筛的分离效果降低。为了解决上述问题，本装置在顶板上设置有若干进水管，进水管底端贯穿顶板且正对防喷板。钻井液振动筛使用一段时间之后，开启水泵，水泵将水压至进水管中，水流喷在防喷板上后溅开并冲刷防溅板内侧和顶板底部，之后水流落至筛网上，对筛网上的钻井液进行稀释，稀释后的钻井液落入至筛箱中。通过上述机构，不仅减轻了筛网的负荷、延长了筛网的使用寿命，还尽可能多的将残留的钻井液稀释后混入用于循环的钻井液中，降低了钻井液使用成本。
由于筛网是倾斜设置的，随着筛网倾斜角度的增加，钻井液在受到筛网法线方向的振动作用下，被抛掷的竖直距离越高，钻井液移动的水平距离越远，当遇到较强且筛网倾斜角度稍大的时候，筛网上的钻井液在只经历几次的碰撞后就会被抛掷至出料口处，造成钻井液的浪费。为了解决上述问题，本装置设置有挡罩，挡罩一端连接在防溅板和防喷板上，挡罩沿着筛箱上沿延伸至出料口附近，挡罩位于筛网正上方。当钻井液在筛网上受振动作用被抛起时，遇到挡罩的反弹作用，再结合钻井液自身受到的重力，再次落至筛网上进行分离，增加了钻井液在筛网上的撞击次数，进一步促进钻井液中的固相颗粒与液相分离，提高了筛网的分离效率；另外，挡罩还能避免钻井液在受振动作用被抛掷的过程中不会溅至振动筛外，能够回收到更多的钻井液。
进一步地，筛箱底面和细筛网均平行于粗筛网。筛箱底面和细筛网与水平面的距离也沿着进料口至出料口的方向而逐渐降低，使得从粗筛网上过滤至粗筛网下方的体积较小的固相颗粒和液相均能向液相出料箱汇集，便于收集。
进一步地，细筛网的筛孔孔径为粗筛网的筛孔孔径1/4至1/2。通过实践发现，大部分初始的固相颗粒的体积大小约为中后期固相颗粒体积大小的2~3.5倍，所以根据大部分初始固相颗粒的体积大小设定粗筛网的孔径大小，再调整细筛网的筛孔孔径为粗筛网的筛孔孔径1/4至1/2，即可满足筛分要求。
进一步地，进水管的底端安装有喷淋头，喷淋头与防喷板之间的距离大于15厘米。进水管的底端连接喷淋头，喷淋头上设置有若干喷淋孔，通过喷淋孔将水均匀的撒在防喷板上。避免了水流由于喷在防喷板上的面积小而导致防喷板上局部地方受到的水压过大，容易损坏防喷板。另外，如果防喷板与喷淋头之间的距离小于15厘米，水流喷淋至防喷板上的面积小且冲力大，导致冲洗效果差。
进一步地，防喷板上铺设有若干硬毛。当钻井液喷出速度过快时，钻井液中的固相颗粒会对防喷板表面造成刮擦，降低了防喷板的使用寿命，设置硬毛后，可以减缓固相颗粒对防喷板表面的刮擦；如果喷出速度过快，钻井液中的固相在撞击防喷板后会反弹至进料口，造成钻井液的浪费，硬毛可以减缓撞击冲力和降低固相颗粒的反弹距离，使钻井液不会反弹至进料口；相对于防喷板平整的表面来说，硬毛可以粘附更多的钻井液液相，而对固相颗粒有反弹作用，所以硬毛可以使部分液相在进料口附近即可脱离固相颗粒，达到一定的筛分效果。
进一步地，防喷板底部与防溅板底部的距离为防溅板高度的1/3~1/2。通过实践发现，当防喷板底部与防溅板底部的距离小于防溅板高度的1/3时，会使得钻井液在沿筛网法线方向振动的过程中再次撞击在防喷板上，造成钻井液的滞留，降低钻井液振动筛的处理量；防喷板底部与防溅板底部的距离大于防溅板高度的1/2时，防喷面积较小，防喷板达不到较好的防喷目的。
进一步地，防喷板、防溅板内侧、顶板底部、挡罩内侧的表面均涂有醇酸磁漆。醇酸磁漆主要用于金属表面的保护，由于防喷板、防溅板内侧、顶板底部和挡罩内侧的表面，尤其是防喷板和挡罩内侧会频繁受到钻井液中的撞击，钻井液的固相会对其表面产生刮擦，降低移动挡板的寿命，醇酸磁漆能够对移动挡板的表面起到保护作用，延长其使用寿命。实践中，主要使用C53-31防锈磁漆，该磁漆具有良好的附着力和柔韧性，能够起到良好的保护效果。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明通过设置粗筛网、细筛网和液相接料板，使得开采前期，钻井液中的液相过筛速度加快，提高了钻井液振动筛的处理量；开采后期，即使固相颗粒体积变小，筛网也能对钻井液进行筛分，提高了钻井液振动筛的分离效率；
2、本发明通过设置防喷板、防溅板、顶板、进水管和喷淋头，不仅保证钻井液能够经过较大的筛网面积，提高了筛网的利用率，避免固体颗粒在未与液相分离的情况下就移动至出料口，还能够对防喷板、防溅板、挡板和筛网进行冲洗，不仅减轻了筛网的负荷、延长了筛网的使用寿命，还尽可能多的将残留的钻井液稀释后混入用于循环的钻井液中，降低了钻井液使用成本；
3、本发明设置有挡罩，当钻井液在筛网上受振动作用被抛起时，遇到挡罩的反弹作用，再结合钻井液自身受到的重力，再次落至筛网上进行分离，增加了钻井液在筛网上的撞击次数，进一步促进钻井液中的固相颗粒与液相分离，提高了筛网的分离效率；另外，挡罩还能避免钻井液在受振动作用被抛掷的过程中不会溅至振动筛外，能够回收到更多的钻井液。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为图1中A的放大示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-筛箱，2-粗筛网，3-筛网框，4-振动电机，5-支柱，6-张紧弹簧，7-双头螺栓，8-凹形槽，9-液相接料板，10-进料口，11-防溅板，12-防喷板，13-进水管，14-顶板，15-挡罩，16-细筛网。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1和图2所示，本发明为钻井液振动筛的改进结构，包括筛箱1，筛箱1下方设置有振动电机4，筛箱1外侧设置有支撑板，支撑板下方连接有张紧弹簧6，张紧弹簧6下端连接有支柱5，筛箱1一端的上方设置有进料口10，另一端为出料口，筛箱1内设置有筛网框3，筛网框3内设置有粗筛网2，粗筛网2与水平面的距离沿进料口10至出料口的方向逐渐降低，粗筛网2下方设置有细筛网16，粗筛网2与细筛网16之间设置有凹形槽8，凹形槽8位于箱体1内的侧面上，凹形槽8从出料口延伸至进料口10，凹形槽8上设置有通孔，凹形槽8内设置有液相接料板9，液相接料板9平行于粗筛网2，还包括双头螺栓7，双头螺栓7通过凹形槽8上的通孔且贯穿液相接料板9，还包括防喷板12，防喷板12正对进料口10，防喷板12的侧面垂直连接有防溅板11，防溅板11固定在筛箱1上，防喷板12顶部安装有顶板14，顶板14上方安装有进水管13，进水管13顶端连接水泵，进水管13底端贯穿顶板14至顶板14下方且正对防喷板12，防溅板11远离进料口10的侧面上连接有挡罩15，挡罩15沿筛箱1向出料口延伸。弹簧挡板装置包括固定在筛网框3上的固定挡板12，固定挡板12底面的较长边垂直于筛网框3，固定挡板12的高平行于筛网框3的法线方向，固定挡板12靠近进料口10的侧面上安装有弹簧14，弹簧14连接有缓冲垫15，还包括平行于固定挡板12的移动挡板11，移动挡板11与缓冲垫15接触，移动挡板11顶部设置转轴13，转轴13靠近底端的侧面上设置有螺纹，转轴13底端贯穿移动挡板7插入至筛网框3上设置的螺孔中。移动挡板11的长度为固定挡板12长度的1.5至2倍。移动挡板11表面涂有醇酸磁漆。缓冲垫15由丁腈橡胶制成。筛箱1底面和细筛网16均平行于粗筛网2。细筛网16的筛孔孔径为粗筛网2的筛孔孔径1/4至1/2。进水管13的底端安装有喷淋头，喷淋头与防喷板12之间的距离大于15厘米。防喷板12上铺设有若干硬毛。防喷板12底部与防溅板11底部的距离为防溅板11高度的1/3~1/2。防喷板12、防溅板11内侧、顶板14底部、挡罩15内侧的表面均涂有醇酸磁漆。
使用本装置时，首先将液相接料板9固定在凹形槽8中，用双头螺栓7锁紧液相接料板9，之后开启振动电机4，当钻井液从进料口10喷出时，钻井液撞击在防喷板12上，一部分钻井液反弹至进料口下方的粗筛网2上；一部分钻井液粘附在防喷板12上；还有一部分钻井液在撞击后向四周溅开，粗筛网2上的钻井液受到振动作用后，沿粗筛网2的法线方向抛起，然后落下并撞击在粗筛网2上，钻井液中的液相通过粗筛网2上的筛孔落至液相接料板9上，体积大的固相颗粒继续在粗筛网2上方一边撞击粗筛网2分离掉携带的液相时，一边向出料口移动。工作一段时间后，松开双头螺栓7，取掉液相接料板9，由于钻井液中的固相颗粒体积变小，钻井液中少许体积较大的固相颗粒依然在粗筛网2上移动，体积较小的固相颗粒落至细筛网16上振动，液相在筛箱1底面流动。之后开启水泵，水泵将水压至进水管13中，通过进水管13将水喷至防喷板12上，之后水流落至粗筛网2上，对粗筛网2上的钻井液进行稀释，最后稀释后的钻井液落入至筛箱1中。当钻井液在粗筛网2上受振动作用被抛起时，遇到挡罩15的反弹作用，再结合重力作用再次落至粗筛网2上进行分离，增加了钻井液在粗筛网2上的撞击次数。通过上述装置，使得开采前期，钻井液中的液相过筛速度加快，提高了钻井液振动筛的处理量；开采后期，即使固相颗粒体积变小，筛网也能对钻井液进行筛分，提高了钻井液振动筛的分离效率。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.钻井液振动筛的改进结构，包括筛箱(1)，所述筛箱(1)下方设置有振动电机(4)，筛箱(1)外侧设置有支撑板，所述支撑板下方连接有张紧弹簧(6)，所述张紧弹簧(6)下端连接有支柱(5)，筛箱(1)一端的上方设置有进料口(10)，另一端为出料口，筛箱(1)内设置有筛网框(3)，所述筛网框(3)内设置有粗筛网(2)，所述粗筛网(2)与水平面的距离沿进料口(10)至出料口的方向逐渐降低，其特征在于，粗筛网(2)下方设置有细筛网(16)，粗筛网(2)与细筛网(16)之间设置有凹形槽(8)，所述凹形槽(8)位于箱体内的侧面上，凹形槽(8)从出料口延伸至进料口(10)，凹形槽(8)上设置有通孔，凹形槽(8)内设置有液相接料板(9)，所述液相接料板(9)平行于粗筛网(2)，还包括双头螺栓(7)，所述双头螺栓(7)通过凹形槽(8)上的通孔且贯穿液相接料板(9)，还包括防喷板(12)，所述防喷板(12)正对进料口(10)，防喷板(12)的侧面垂直连接有防溅板(11)，所述防溅板(11)固定在筛箱(1)上，防喷板(12)顶部安装有顶板(14)，所述顶板(14)上方安装有进水管(13)，所述进水管(13)顶端连接水泵，进水管(13)底端贯穿顶板(14)至顶板(14)下方且正对防喷板(12)，防溅板(11)远离进料口(10)的侧面上连接有挡罩(15)，所述挡罩(15)沿筛箱(1)向出料口延伸；所述筛箱(1)底面和细筛网(16)均平行于粗筛网(2)；所述细筛网(16)的筛孔孔径为粗筛网(2)的筛孔孔径1/4至1/2；所述进水管(13)的底端安装有喷淋头，喷淋头与防喷板(12)之间的距离大于15厘米；所述防喷板(12)底部与防溅板(11)底部的距离为防溅板(11)高度的1/3～1/2。
2.根据权利要求1所述的钻井液振动筛的改进结构，其特征在于，所述防喷板(12)上铺设有若干硬毛。
3.根据权利要求1所述的钻井液振动筛的改进结构，其特征在于，所述防喷板(12)、防溅板(11)内侧、顶板(14)底部、挡罩(15)内侧的表面均涂有醇酸磁漆。
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