CN109505541A - 一种钻井液添加、混配及输送一体化系统 - Google Patents

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吴金桥
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Abstract

本发明公开一种钻井液添加、混配及输送一体化系统，包括重型车、液添装置、离心泵、连接钢管I、搅拌装置、备用水箱、输送管装置、由壬接头、柱塞泵、水箱支座、旋塞阀、高压软管、绞车、游车、大钩、钻柱、钻头，所述重型车具有底盘，所述离心泵铆焊在底盘的侧面并与液添装置连接，所述液添装置通过连接钢管I与搅拌装置相连，所述搅拌装置的底部连接输送管装置，所述分支管备用水箱连接，所述输送管装置的出口端通过由壬接头与柱塞泵连接，所述柱塞泵的排出端安装有旋塞阀，所述旋塞阀右端与高压软管连接，所述高压软管与钻柱顶部连通。本发明相对以往系统或装置，简化了施工程序，减少了添加剂的浪费，并能有效提高钻井液的混配和输送效率。

Description

一种钻井液添加、混配及输送一体化系统
技术领域
本发明涉及一种钻井液添加、混配及输送一体化系统，属于油田钻井过程装备技术领域。
背景技术
在石油钻井工程中，钻井液被誉为“钻井的血液”是钻井过程正常运行不可缺少的物质。而钻井液系统的正常运作与钻井液搅拌器的工作效率有着极大的关系。钻井液搅拌器对钻井液进行连续可靠的搅拌，使钻井液内固相颗粒悬浮，防止其在循环系统中沉积，保证循环钻井液性能稳定、混合均匀、密度适合。然而，通过调研国内某油田多口超深井发现，油田现场钻井液有效利用率较低，造成此问题的原因在于钻井液搅拌器设计不合理。
目前国内石油钻井过程中，经常使用高密度聚合物钻井液和絮凝钻井液。钻井液的黏度高，液体流动的阻力大，被搅拌时能量损失大，很难形成湍流，而处于层流状态。这种层流状态只出现在搅拌叶轮附近，较远处的液体仍为静止状态。高黏度下搅拌叶轮排出流量很少，即使转数高时，稍远处高黏度液仍为死区，其结果是钻井液中固体颗粒大部分沉淀于罐底，各级固控设备不能有效地工作，钻井液中各种化学添加剂不能充分发挥作用，最终导致钻井液性能达不到要求，使钻井液维护费用升高。传统搅拌棒设计的主体功能是实现了对钻井液的搅动，但却缺少了对钻井液的破碎作用，这是在高密度、高粘度和切力大时造成气体分子不易扩散的主要原因。钻井液药品添加过程中，会出现计量和加入的用量过多或者过少，造成混配后的钻井液不能达到预期的效果，传统钻井液混合配液过程,不仅劳动强度大,更难以准确调节钻井液计量阀,钻井液泥浆密度波动大,直接影响混浆质量,且作业后无法对数据进行分析。另外泵送钻井液的管汇交错布置，产生较大的阻力，钻井液的压力和流速手打管道阻力的影响，沿程损失较多，不能及时高效第泵入到井筒内部，钻井液混配与泵送台作业普遍采用由配液罐储存,对与钻井液随着时间会发生沉淀，黏度加大作业成本高,同时错综复杂的低压管汇占据了整车台面空间,不便整车后期维护和作业附件随车运送,而且影响输送带效率和钻井液的质量。
为了解决解决上述这些问题，为此，设计了一种用于对钻井液药品快速准确添加和均匀混配，及时泵送到钻柱中，对高效快速的钻井施工具有重要意义。
该系统在车身底盘上配置了小型离心泵和液添泵作为液压站来辅助主发动机给整个车台提供动力,从而实现了车台装备独立作业。该系统的液添装置右软管总成接口，并设计有计量仪器，实时监测液体添加的用量，该系统的搅拌装置设计有多重搅拌叶片，利于钻井液的多层次搅拌，确保钻钻井混配均匀，该系统的输送装置设置有气动蝶阀，可以随时控制钻井液输送的速度和排量，同时该系统将原有的复杂管汇的安装进行改进,简化了管汇的输送环节，留出了附件的存放空间和后期维护空间。该系统功率输送平稳、泵压高、排量大、性能稳定、安全可靠,能够实现超压保护和智能混浆,能独立适应各种探井、超深井的钻探作业,满足现代油田作业需要。
本系统可以在精确测量钻井液密度的基础上自动控制密度与液位,真实、全面地记录作业状态、设备状态与作业数据,提高了自动化程度,减轻了混浆作业强度、降低了混浆作业难度。
发明内容
本发明主要是为了克服现有钻井液添加、混配及输送效率较低的问题，特提供一种钻井液添加、混配及输送一体化系统，它集合钻井液添加、混配及输送一体，能有效地解决由于运输、配液、输送等各种因素造成的钻井液黏度和混配不均匀等问题，并能有效提高钻井液的混配和输送效率。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种钻井液添加、混配及输送一体化系统，包括重型车、液添装置、离心泵、连接钢管I、搅拌装置、备用水箱、输送管装置、由壬接头、柱塞泵、水箱支座、旋塞阀、高压软管、绞车、游车、大钩、钻台、钻柱、钻头，所述重型车具有底盘，所述输送管装置具有分支管；
所述液添装置、底盘、搅拌装置、输送管装置、水箱支座、柱塞泵安装在在重型车的底盘上部，所述备用水箱固定在水箱支座上；
所述离心泵铆焊在底盘的侧面并与液添装置连接，所述液添装置通过连接钢管I与搅拌装置相连，所述搅拌装置的底部连接输送管装置，所述分支管备用水箱连接，所述输送管装置的出口端通过由壬接头与柱塞泵连接，所述柱塞泵的排出端安装有旋塞阀，所述旋塞阀右端与高压软管连接；
所述钻台安装在地面上，所述绞车、游车均安装在钻台上，所述大钩安装在游车上，所述钻柱上端吊挂大钩上，所述钻头连接在钻柱下端，所述高压软管与钻柱顶部连通。
进一步的技术方案，所述液添装置包括液添罐、直接头、内外扣弯头、液添泵、开关阀，所述液添泵的泵入端连接开关阀，所述开关阀端部连接内外扣弯头，所述内外扣弯头、直接头固定在液添罐外壳底部，所述直接头一端与内外扣弯头连接相通，一端与液添罐底部内腔相通。
进一步的技术方案，所述内外扣弯头、直接头通过螺栓、螺母固定在液添罐外壳底部。
进一步的技术方案，所述液添罐上设有标尺。
进一步的技术方案，所述内外扣弯头、直接头与液添罐之间设有弹性垫片。
进一步的技术方案，所述连接钢管I上设有手动开发阀。
进一步的技术方案，所述搅拌装置包括电机、减速器、顶盖、连接板、支撑板、小螺母、轴承、小齿轮、大齿轮、小转轴、小叶片、罐体、支撑座、接头、大转轴、大叶片、漏斗口；
所述支撑座下端固定安装在底盘上，上端固定连接在罐体的底部；所述顶盖安装在罐体底部，所述连接板安装在顶盖下端面上并位于罐体的内部，所述电机竖直安装在顶盖上端面上，所述轴承安装在连接板上，所述小转轴通过小螺母竖直安装在轴承内，所述小叶片焊接在小转轴的下端端部，所述小齿轮安装在小转轴上；
所述电机的输出轴连接大转轴，所述大叶片焊接在大转轴的下端端部，所述大齿轮安装在大转轴上，所述大齿轮与小齿轮啮合，所述漏斗口焊接在罐体的底端，所述接头焊接在罐体的底部斜面部位。
进一步的技术方案，所述连接板通过小螺钉连接在顶盖下端面上。
进一步的技术方案，所述输送管装置包括气控蝶阀I、端面接口、钢管、直管、法兰盘、弯管I、直接管、弯管II、气控蝶阀II、法兰、弯管III；
所述钢管焊接在直管上，所述端面接口焊接在直管的壳体外表面，所述直管一端通过气控蝶阀I与漏斗口连接，另一端通过法兰盘与直接管连接；
所述弯管I、弯管III均与直接管焊接，所述弯管III与分支管焊接，所述弯管II与弯管I焊接，所述气控蝶阀II通过法兰固定在弯管II的末端。
本发明具有以下优点：(1)相对以往系统或装置，简化了施工程序，减少了添加剂的浪费，并能有效提高钻井液的混配和输送效率；(2)能够快速、高效进行钻井液或工作液的混配合输送，并能够自动控制开关阀门的启动和关闭；(3)该系统配合现场钻井液输送装备，减少工作液在供应站向现场输送的时间，适应工作液在现场转运和泵送，(4)该系统将液体添加、混配和输送集合为一体化，本系统结构简单紧凑、占地面积小，输运方便快捷，能满足陆地、沙漠、山丘地区等复杂路况。
附图说明
图1是本发明一种钻井液添加、混配及输送一体化系统整体示意图；
图2是本发明一种钻井液添加、混配及输送一体化系统的液添装置示意图；
图3是本发明一种钻井液添加、混配及输送一体化系统的搅拌装置示意图；
图4是本发明一种钻井液添加、混配及输送一体化系统的输送管装置示意图。
图中所示：1-重型车，2-液添装置，3-底盘，4-离心泵，5-手动开关阀，6-连接管，7-搅拌装置，8-分支管，9-备用水箱，10-输送管装置，11-由壬接头，12-柱塞泵，13-水箱支座，14-旋塞阀，15-高压软管，16-绞车，17、游车，18、大钩，19-钻台，20-地面，21-井壁，22-水泥层，23-钻柱，24-地层，25-钻头，26-井底，201-液添罐，202-直接头，203-内外扣弯头，204-液添泵，205-开关阀，210-标尺，211-螺钉，701-电机，702-减速器，703-顶盖，704-连接板，705-螺钉，706-支撑板，707-螺母，708-轴承，709-小齿轮，710-大齿轮，711-小转轴，712-小叶片，713-罐体，714-支撑座，715-接头，716-大转轴，717-大叶片，718-漏斗口，101-气控蝶阀I，102-端面接口，103-钢管，104-直管，105-螺钉，106-卡箍，107-弯管I，108-直接管，109-弯管II，110-气控蝶阀II，111-法兰，116-弯管III。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做更进一步的说明。
如图1所示，本发明的一种钻井液添加、混配及输送一体化系统，包括重型车1、液添装置2、离心泵4、连接钢管I6、搅拌装置7、备用水箱9、输送管装置10、由壬接头11、柱塞泵12、水箱支座13、旋塞阀14、高压软管15、绞车16、游车17、大钩18、钻台19、钻柱23、钻头25，所述重型车1具有底盘3，所述输送管装置10具有分支管8；
所述液添装置2、底盘3、搅拌装置7、输送管装置10、水箱支座13、柱塞泵12安装在在重型车1的底盘3上部，所述备用水箱9固定在水箱支座13上；
所述离心泵4铆焊在底盘3的侧面并与液添装置2连接，所述液添装置2通过连接钢管I6与搅拌装置7相连，所述搅拌装置7的底部连接输送管装置10，所述分支管8与备用水箱9连接，所述输送管装置10的出口端通过由壬接头11与柱塞泵12连接，所述柱塞泵12的排出端安装有旋塞阀14，所述旋塞阀14右端与高压软管15连接；
所述钻台19安装在地面20上，所述绞车16、游车17均安装在钻台19上，所述大钩18安装在游车17上，所述钻柱23上端吊挂大钩18上，井壁21内设有一层水泥层22，钻柱23竖直吊挂在水泥层22内，钻柱23下端位于井底26的上方，所述钻头25连接在钻柱23下端，所述高压软管15与钻柱23顶部连通。
本系统的工作流程为：离心泵4泵入工作液进入液添装置2的液添罐201中，且液添泵204将药品添加液添罐201，最后液体添加完成的工作液通过排出口的连接钢管I6进入搅拌装置7，搅拌装置7连通的输送管装置10也可以输送一部分工作液进入搅拌装置7，经过搅拌混匀后的工作液通过柱塞泵12泵入到钻柱23内部，进行钻进作业。
本发明中液添装置2的具体实施例，如图2所示，所述液添装置2包括液添罐201、直接头202、内外扣弯头203、液添泵204、开关阀205，所述液添泵204的泵入端连接开关阀205，所述开关阀205端部连接内外扣弯头203，所述内外扣弯头203、直接头202固定在液添罐201外壳底部，所述直接头202一端与内外扣弯头203连接相通，一端与液添罐201底部内腔相通。
其中内外扣弯头203、直接头202的具体连接方式是，所述内外扣弯头203、直接头202通过螺栓、螺母固定在液添罐201外壳底部。这样便于拆卸，便于维修与维护。
液添罐201是设置在底盘3上的，因此液添罐201在运动过程中会有一定的振动，因此避免液添罐201外表面损伤，优选的实施方式是，所述内外扣弯头203、直接头202与液添罐201之间设有弹性垫片。
为了提高控制性，优选的实施方式是，所述连接钢管I6上设有手动开发阀5。为了便于观察所述液添罐201内的液量，优选的实施方式是，液添罐201上设有标尺210。其标尺210通过螺钉211固定在液添罐201的外壳上。
本发明中搅拌装置7的具体实施例，如图3所示，所述搅拌装置7包括电机701、减速器702、顶盖703、连接板704、支撑板706、小螺母707、轴承708、小齿轮709、大齿轮710、小转轴711、小叶片712、罐体713、支撑座714、接头715、大转轴716、大叶片717、漏斗口718；
所述支撑座714下端固定安装在底盘3上，上端固定连接在罐体713的底部；所述顶盖703安装在罐体713底部，所述连接板704安装在顶盖703下端面上并位于罐体713的内部，所述电机701竖直安装在顶盖703上端面上，所述轴承708安装在连接板704上，所述小转轴711通过小螺母707竖直安装在轴承708内，所述小叶片712焊接在小转轴711的下端端部，所述小齿轮709安装在小转轴711上；
所述电机701的输出轴连接大转轴716，大转轴716穿过支撑板706，所述大叶片717焊接在大转轴716的下端端部，所述大齿轮710安装在大转轴716上，所述大齿轮710与小齿轮709啮合，所述漏斗口718焊接在罐体713的底端，所述接头715焊接在罐体713的底部斜面部位。
其中，所述连接板704通过小螺钉705连接在顶盖703下端面上。
本发明中输送管装置10的具体实施例，如图4所示，所述输送管装置10包括气控蝶阀I101、端面接口102、钢管103、直管104、法兰盘106、弯管I107、直接管108、弯管II109、气控蝶阀II 110、法兰111、弯管III116；
所述钢管103焊接在直管104上，所述端面接口102焊接在直管104的壳体外表面，所述直管104一端通过气控蝶阀I 101与漏斗口718连接，另一端通过法兰盘106与直接管108连接；
所述弯管I107、弯管III116均与直接管108焊接，所述弯管III116与分支管8焊接，所述弯管II109与弯管I107焊接，所述气控蝶阀II 110通过法兰111固定在弯管II109的末端，法兰111与由壬接头11连接。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种钻井液添加、混配及输送一体化系统，其特征在于，包括重型车(1)、液添装置(2)、离心泵(4)、连接钢管I(6)、搅拌装置(7)、备用水箱(9)、输送管装置(10)、由壬接头(11)、柱塞泵(12)、水箱支座(13)、旋塞阀(14)、高压软管(15)、绞车(16)、游车(17)、大钩(18)、钻台(19)、钻柱(23)、钻头(25)，所述重型车(1)具有底盘(3)，所述输送管装置(10)具有分支管(8)；
所述液添装置(2)、底盘(3)、搅拌装置(7)、输送管装置(10)、水箱支座(13)、柱塞泵(12)安装在在重型车(1)的底盘(3)上部，所述备用水箱(9)固定在水箱支座(13)上；
所述离心泵(4)铆焊在底盘(3)的侧面并与液添装置(2)连接，所述液添装置(2)通过连接钢管I(6)与搅拌装置(7)相连，所述搅拌装置(7)的底部连接输送管装置(10)，所述分支管(8)与备用水箱(9)连接，所述输送管装置(10)的出口端通过由壬接头(11)与柱塞泵(12)连接，所述柱塞泵(12)的排出端安装有旋塞阀(14)，所述旋塞阀(14)右端与高压软管(15)连接；
所述钻台(19)安装在地面(20)上，所述绞车(16)、游车(17)均安装在钻台(19)上，所述大钩(18)安装在游车(17)上，所述钻柱(23)上端吊挂大钩(18)上，所述钻头(25)连接在钻柱(23)下端，所述高压软管(15)与钻柱(23)顶部连通。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液添加、混配及输送一体化系统，其特征在于，所述液添装置(2)包括液添罐(201)、直接头(202)、内外扣弯头(203)、液添泵(204)、开关阀(205)，所述液添泵(204)的泵入端连接开关阀(205)，所述开关阀(205)端部连接内外扣弯头(203)，所述内外扣弯头(203)、直接头(202)固定在液添罐(201)外壳底部，所述直接头(202)一端与内外扣弯头(203)连接相通，一端与液添罐(201)底部内腔相通。
3.根据权利要求1所述的一种钻井液添加、混配及输送一体化系统，其特征在于，所述内外扣弯头(203)、直接头(202)通过螺栓、螺母固定在液添罐(201)外壳底部。
4.根据权利要求3所述的一种钻井液添加、混配及输送一体化系统，其特征在于，所述内外扣弯头(203)、直接头(202)与液添罐(201)之间设有弹性垫片。
5.根据权利要求3所述的一种钻井液添加、混配及输送一体化系统，其特征在于，所述液添罐(201)上设有标尺(210)。
6.根据权利要求1所述的一种钻井液添加、混配及输送一体化系统，其特征在于，所述连接钢管I(6)上设有手动开发阀(5)。
7.根据权利要求1所述的一种钻井液添加、混配及输送一体化系统，其特征在于，所述搅拌装置(7)包括电机(701)、减速器(702)、顶盖(703)、连接板(704)、支撑板(706)、小螺母(707)、轴承(708)、小齿轮(709)、大齿轮(710)、小转轴(711)、小叶片(712)、罐体(713)、支撑座(714)、接头(715)、大转轴(716)、大叶片(717)、漏斗口(718)；
所述支撑座(714)下端固定安装在底盘(3)上，上端固定连接在罐体(713)的底部；所述顶盖(703)安装在罐体(713)底部，所述连接板(704)安装在顶盖(703)下端面上并位于罐体(713)的内部，所述电机(701)竖直安装在顶盖(703)上端面上，所述轴承(708)安装在连接板(704)上，所述小转轴(711)通过小螺母(707)竖直安装在轴承(708)内，所述小叶片(712)焊接在小转轴(711)的下端端部，所述小齿轮(709)安装在小转轴(711)上；
所述电机(701)的输出轴连接大转轴(716)，所述大叶片(717)焊接在大转轴(716)的下端端部，所述大齿轮(710)安装在大转轴(716)上，所述大齿轮(710)与小齿轮(709)啮合，所述漏斗口(718)焊接在罐体(713)的底端，所述接头(715)焊接在罐体(713)的底部斜面部位。
8.根据权利要求7所述的一种钻井液添加、混配及输送一体化系统，其特征在于，所述连接板(704)通过小螺钉(705)连接在顶盖(703)下端面上。
9.根据权利要求8所述的一种钻井液添加、混配及输送一体化系统，其特征在于，所述输送管装置(10)包括气控蝶阀I(101)、端面接口(102)、钢管(103)、直管(104)、法兰盘(106)、弯管I(107)、直接管(108)、弯管II(109)、气控蝶阀II(110)、法兰(111)、弯管III(116)；
所述钢管(103)焊接在直管(104)上，所述端面接口(102)焊接在直管(104)的壳体外表面，所述直管(104)一端通过气控蝶阀I(101)与漏斗口(718)连接，另一端通过法兰盘(106)与直接管(108)连接；
所述弯管I(107)、弯管III(116)均与直接管(108)焊接，所述弯管III(116)与分支管(8)焊接，所述弯管II(109)与弯管I(107)焊接，所述气控蝶阀II(110)通过法兰(111)固定在弯管II(109)的末端。
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