CN106837220A - 一种多级强螺旋流式机械消泡器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级强螺旋流式机械消泡器，其左锥形螺旋管外壁上的螺旋凸起与左锥形配气管内壁形成左锥形螺旋通道，内部连通形成左消泡室；右锥形螺旋管右侧与右锥形配气管形成右锥形螺旋通道，右锥形配气管与右加强管螺纹连接，内部连通形成右消泡室，左右消泡室相互连通，消泡器工作时，高压气体分别从左右进气管进入消泡器左右锥形螺旋通道形成具有聚焦作用的螺旋流，然后在左右加强管的增强与稳定作用下，左右消泡室内形成连续、稳定、强力的螺旋气流，当泡沫进入消泡室内，在螺旋流形成的负压、剪切和离心作用下，泡沫破裂，有利于提高泡沫处理量和消泡效率，可用于泡沫量较大的钻井现场。

Description

一种多级强螺旋流式机械消泡器

技术领域

本发明专利属于泡沫钻井技术领域，涉及一种强力螺旋流式机械消泡器。

背景技术

消泡是泡沫钻井技术的重要组成部分，目前常用的消泡方法主要有物理法和化学法。物理法主要是利用温度、压力的变化或机械外力使泡沫消除，化学法则是通过化学消泡剂进行消泡。化学消泡法虽然可以快速消泡，但消泡剂会污染泡沫剂，使泡沫基液的发泡能力和稳定性急剧下降，难以满足循环利用要求。现有物理消泡装置或方法(如离心消泡法、热力消泡法、环隙式消泡器等)，但由于结构设计原因，或者消泡效率低或者消泡效率虽高但泡沫处理量小，难以满足大尺寸井眼泡沫钻井施工的实际消泡需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用强力螺旋流的负压及剪切作用来消除泡沫的机械消泡装置。

本发明包括接收管、左锥形螺旋管、左锥形配气管、左加强管、左外管、右锥形螺旋管、右锥形配气管、右加强管、右外管、扩散管、左进气管和右进气管，左锥形螺旋管和右锥形螺旋管外壁上都设有相同数量与相同结构的若干螺旋凸起，左锥形螺旋管的螺旋凸起与左锥形配气管的内壁紧密配合形成左锥形螺旋通道，右锥形螺旋管的旋凸起与右锥形配气管的内壁紧密配合形成右锥形螺旋通道。左锥形螺旋管和右锥形螺旋管的锥角均为5～20°。左锥形螺旋管右侧与左加强管连接，左锥形螺旋管和左加强管的中心通道共同组成左消泡室，右锥形螺旋管右侧与右加强管连接，右锥形螺旋管和右加强管的中心通道共同组成右消泡室，左消泡室和右消泡室紧密相邻并相互连通。左加强管及右加强管均由收缩段和稳流段组成，右加强管与扩散管相连，接收管、左锥形螺旋管、左锥形配气管、左加强管、右锥形螺旋管、右锥形配气管、右加强管和扩散管依次连通；

左外管套在左锥形螺旋管、左锥形配气管和左加强管外，左外管与左锥形螺旋管、左锥形配气管和左加强管之间具有第一空间，左进气管固定密封在左外管的管壁上，左进气管与第一空间连通，

右外管套在右锥形螺旋管、右锥形配气管和右加强管外，右外管与右锥形螺旋管、右锥形配气管和右加强管之间具有第二空间，右进气管固定密封在右外管的管壁上，右进气管与第二空间连通。

本发明的工作过程和原理：

高压气体分别由左、右进气管同时进入消泡器左、右锥形螺旋通道形成旋流半径逐渐减小的螺旋流，该螺旋流具有轴向聚焦作用，可对泡沫剪切破碎，同时螺旋流进入左右加强管后，在加强管的锥形收缩段气体切向速度进一步加大，螺旋流不但没有衰减而且进一步增强，在左右消泡室内产生较大的负压，利于泡沫膨胀破裂。此外，高速螺旋流与泡沫流体发生能量交换产生剪切力，使泡沫剪切破碎。强螺旋流还会对泡沫流体产生离心作用，利于消泡。

本发明的有益效果：

高压气体从左右两级锥形螺旋通道高速喷出后形成旋流半径逐渐减小的螺旋流，具有轴向聚焦作用，可对泡沫产生一定的剪切作用，当螺旋流经过加强管的收缩段时，切向速度不但不会降低而且会进一步增加，形成更强力的螺旋流，克服了普通螺旋流迅速衰减的缺点，可在左右消泡室内产生较大的真空区，由于左右消泡器紧密相邻，增大了负压区的分布，利于消泡。同时强力螺旋流具有离心作用，在与泡沫流体能量交换时还能产生剪切作用，因此可利用真空、剪切和离心等作用联合消泡，利于提高消泡效率和泡沫处理量。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

图2为本发明的的锥形螺旋管立体示意图。

图3为本发明的加强管剖视图。

其中：1-接收管；2-左锥形螺旋管；3-左锥形配气管；4-左加强管；5-左外管；6-右锥形螺旋管；7-右锥形配气管；8-右加强管；9-右外管；10-扩散管；11-左进气管；12-右进气管；13-螺旋凸起；14-第一空间；15-第二空间；101-左螺旋通道；102-右螺旋通道；201-左消泡室；202-右消泡室；401-收缩段；402-稳流段。

具体实施方式

请参阅图1、图2和图3所示，本实施例包括接收管1、左锥形螺旋管2、左锥形配气管3、左加强管4、左外管5、右锥形螺旋管6、右锥形配气管7、右加强管8、右外管9、扩散管10、左进气管11和右进气管12，左锥形螺旋管2和右锥形螺旋管6外壁上都设有相同数量与相同结构的若干螺旋凸起13，左锥形螺旋管2的螺旋凸起13与左锥形配气管3的内壁紧密配合形成左锥形螺旋通道101，右锥形螺旋管6的旋凸起13与右锥形配气管7的内壁紧密配合形成右锥形螺旋通道102。左锥形螺旋管2和右锥形螺旋管6的锥角均为5～20°。左锥形螺旋管2右侧与左加强管4连接，左锥形螺旋管2和左加强管4的中心通道共同组成左消泡室201，右锥形螺旋管6右侧与右加强管8连接，右锥形螺旋管6和右加强管8的中心通道共同组成右消泡室202，左消泡室201和右消泡室202紧密相邻并相互连通。左加强管4及右加强管8均由收缩段401和稳流段402组成，右加强管8与扩散管10相连，接收管1、左锥形螺旋管2、左锥形配气管3、左加强管4、右锥形螺旋管6、右锥形配气管7、右加强管8和扩散管10依次连通；

左外管5套在左锥形螺旋管2、左锥形配气管3和左加强管4外，左外管5与左锥形螺旋管2、左锥形配气管3和左加强管4之间具有第一空间14，左进气管11固定密封在左外管5的管壁上，左进气管11与第一空间14连通，

右外管9套在右锥形螺旋管6、右锥形配气管7和右加强管8外，右外管9与右锥形螺旋管6、右锥形配气管7和右加强管8之间具有第二空间15，右进气管12固定密封在右外管9的管壁上，右进气管12与第二空间15连通。

本实施例的工作过程：

高压气体由左进气管11通过第一空间14进入消泡器左锥形螺旋通道101形成旋流半径逐渐减小的螺旋流，然后进入左加强管4的收缩段401，螺旋流的切向速度进一步增加，最后经稳流段402流出，形成稳定、强力的螺旋流。与此同时，高压气体由右进气管12通过第二空间15进入消泡器右锥形螺旋通道102形成旋流半径逐渐减小的螺旋流，然后经右加强管8的加强和稳定作用，形成稳定强力的螺旋流，两股螺旋流在右消泡室内混合并一起经扩散管10排出。

Claims (2)

1.一种多级强螺旋流式机械消泡器，其特征在于：包括接收管(1)、左锥形螺旋管(2)、左锥形配气管(3)、左加强管(4)、左外管(5)、右锥形螺旋管(6)、右锥形配气管(7)、右加强管(8)、右外管(9)、扩散管(10)、左进气管(11)和右进气管(12)，左锥形螺旋管(2)和右锥形螺旋管(6)外壁上都设有相同数量与相同结构的若干螺旋凸起(13)，左锥形螺旋管(2)的螺旋凸起(13)与左锥形配气管(3)的内壁紧密配合形成左锥形螺旋通道(101)，右锥形螺旋管(6)的旋凸起(13)与右锥形配气管(7)的内壁紧密配合形成右锥形螺旋通道(102)；左锥形螺旋管(2)右侧与左加强管(4)连接，左锥形螺旋管(2)和左加强管(4)的中心通道共同组成左消泡室(201)，右锥形螺旋管(6)右侧与右加强管(8)连接，右锥形螺旋管(6)和右加强管(8)的中心通道共同组成右消泡室(202)，左消泡室(201)和右消泡室(202)紧密相邻并相互连通；左加强管(4)及右加强管(8)均由收缩段(401)和稳流段(402)组成，右加强管(8)与扩散管(10)相连，接收管(1)、左锥形螺旋管(2)、左锥形配气管(3)、左加强管(4)、右锥形螺旋管(6)、右锥形配气管(7)、右加强管(8)和扩散管(10)依次连通；

左外管(5)套在左锥形螺旋管(2)、左锥形配气管(3)和左加强管(4)外，左外管(5)与左锥形螺旋管(2)、左锥形配气管(3)和左加强管(4)之间具有第一空间(14)，左进气管(11)固定密封在左外管(5)的管壁上，左进气管(11)与第一空间(14)连通；

右外管(9)套在右锥形螺旋管(6)、右锥形配气管(7)和右加强管(8)外，右外管(9)与右锥形螺旋管(6)、右锥形配气管(7)和右加强管(8)之间具有第二空间(15)，右进气管(12)固定密封在右外管(9)的管壁上，右进气管(12)与第二空间(15)连通。

2.根据权利要求1所述的一种多级强螺旋流式机械消泡器，其特征在于：所述的左锥形螺旋管(2)和右锥形螺旋管(6)的锥角均为5～20°。