CN109779546B - 铀矿绿色勘查钻井液随钻处理装备以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井装备领域，尤其涉及铀矿绿色勘查钻井液随钻处理装备以及方法。处理装置包含埋设于地下的钻井液收集罐，钻井液收集罐表面安装有1#泵，1#泵伸出的管道连接除砂器，除砂器下方包含筛分罐，所述的筛分罐上包含2#泵，2#泵的泵送管道通向除砂除泥一体机，除砂除泥一体机下方为除砂除泥罐，除砂除泥罐里安装有三通阀门和3#泵，3#泵用软管和钻井液配制罐连通，钻井液配制罐上安装有搅拌器，钻井液配制罐通过软管与钻井设备泥浆泵连接。该装备能实际解决铀矿勘查钻探施工中急需解决的钻井液中无用固相严重影响钻探效率和钻井液排放污染环境的难题，实现铀矿绿色勘查的全面实施。

Description

铀矿绿色勘查钻井液随钻处理装备以及方法

技术领域

本发明涉及钻井装备领域，尤其涉及铀矿绿色勘查钻井液随钻处理装备以及方法。

背景技术

铀矿勘查钻探施工中钻井液一般由分散相、分散介质及岩屑三大类物质组成。随着钻井液在钻孔中的循环使用，钻井液中无用固相含量持续升高，造成钻井液密度增大、流变性变差、滤失量增大和含砂量增大，严重破坏了钻井液的性能，以致经常发生孔内事故和降低钻探生产效率，严重制约经济效益。

钻井液中固相物质含量过高，钻井液比重过大会压漏地层，钻井液大量进入地下水层，会造成大面积污染地下水资源。铀矿钻探生产中钻井液性能不达标，目前只能就地外排、掩埋。外排的废弃钻井液破坏土壤的酸碱度平衡，造成土地龟裂板结，造成大面积环境污染。

目前，铀矿勘查钻探施工中通常采取的做法是在井场上挖设钻井液池和循环槽，钻井液废弃物就地排放、掩埋，这种方法存在占用土地面积大、环境污染隐患大、地貌恢复难度大的问题，因此，现有的钻井液处理方法远远达不到铀矿绿色勘查的要求和国家生态文明建设的需求。

发明内容

发明的目的：为了提供一种效果更好的铀矿绿色勘查钻井液随钻处理装备，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：

铀矿绿色勘查钻井液随钻处理装备，其特征在于，处理装置包含埋设于地下的钻井液收集罐1，钻井液收集罐表面安装有过1#泵2，1#泵2伸出的管道连接除砂器4，除砂器下方包含筛分罐3，所述的筛分罐3中包含2#泵11，2#泵11的泵送管道通向除砂除泥一体机7，除砂除泥一体机7下方为除砂除泥罐8，除砂除泥罐8里安装有三通阀门和3#泵9，3#泵9用软管和钻井液配制罐6连通，钻井液配制罐6上安装有搅拌器5，钻井液配制罐6通过软管与钻井设备泥浆泵连接。

本发明进一步技术方案在于，所述的钻井液收集罐1、筛分罐3和除砂除泥罐8中安装有液位计。

本发明进一步技术方案在于，所述的筛分罐3中有一旋流管线，旋流管线包括水平主管道和异径支管，异径支管与主管道在水平方向上呈30°焊接，在垂直平面上呈45°焊接，当泵送的泥浆经过回流管线水平主管道时，泥浆从四个支管口喷射而出，在罐底形成旋流，以此来达到搅拌的作用。

本发明进一步技术方案在于，除砂除泥一体机7的液体出口还连接着泥浆配置罐。

铀矿绿色勘查钻井液随钻处理的方法，其特征在于，利用如上任意一项所述的装备，包含如下步骤，首先钻井中使用的钻井液从井口流出，经过泥浆收集箱上的筛网初级过滤进入泥浆收集箱，通过1#泵泵送至除砂器进行一级固控处理，岩屑经过筛网进入废渣收集箱，钻井液收集在筛分罐中；接着通过2#泵将筛分罐中的钻井液泵送到除砂除泥器，进行二级固控处理，比重轻的钻井液直接流入泥浆配制罐中，比重大的钻井液经过筛网处理，收集于除砂除泥罐中，泥沙收集于废渣收集箱二中；通过3#泵将钻井液泵送至钻井液配制罐中进行性能维护和配浆，最后，钻井液经过泥浆泵泵送到钻孔中进行循环使用；工艺包括一套小体积、高性能、易搬迁、智能化程度高的绿色环保型钻井液随钻处理装备。

本发明进一步技术方案在于，第一步，铀矿钻探施工中所产生的钻井液从孔口流出，沿地面管线经过钻井液收集罐1上的筛网初级过滤后进入钻井液收集罐1中，当钻井液收集罐1中液位上升至低液位与高液位之间时，液位测量装置控制除砂器4和1#泵2启动；

第二步，进行一级固控处理，处理后的钻井液收集于钻井液筛分罐3中；除砂器4提前于1#泵5秒运行，当液位降低至低液位时，低液位测量装置动作，发出电信号，控制除砂器4和1#泵2停机，除砂器4延后于1#泵5秒停机；若钻井液收集罐1中的液位超过限定的超高液位时，控制柜14上产生报警信号；

第三步，当筛分罐3中液位处于高液位与低液位之间时，液位计控制2#泵11启动，开始泵送钻井液至除砂除泥器7进行二级固控处理，处理后的钻井液收集于除砂除泥罐8中；除砂除泥器7提前于2#泵5秒运行；当筛分罐3中液位降低至低液位时，低液位测量装置控制除砂除泥器7和2#泵11停机，除砂除泥器7延后于2#泵5秒停机；若除砂除泥罐8中液位超过限定的超高液位时，超高液位测量装置控制2#泵停机，并且产生报警信号；

第四步，当除砂除泥罐8中液位处于高液位与低液位之间时，高液位测量装置控制3#泵9启动，开始泵送钻井液至钻井液配制罐中；

第五步，钻井液配制罐中的钻井液经钻井设备泥浆泵泵送至孔内，携带岩屑至地表，实现钻井液的性能维护和循环使用；

第六步，若筛分罐3、除砂除泥罐8中钻井液需要搅拌时，将其上的三通阀门12转换开关，泵送的钻井液经过回流管线水平主管道时，泥浆从四个支管口喷射而出，在罐底形成旋流。

采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果：本装备实现了铀矿钻探施工中钻井液的零排放和一次配浆多孔使用的目标，在保护环境的同时，提高了小口径钻探效率，取得良好的经济效益，具有非常高的推广价值。该装备能实际解决铀矿勘查钻探施工中急需解决的钻井液中无用固相严重影响钻探效率和钻井液排放污染环境的难题，实现铀矿绿色勘查的全面实施。

附图说明

为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：

图1为本发明所提出的一种效果更好的铀矿绿色勘查钻井液随钻处理工艺图。

图2、图3为本发明所提供的铀矿绿色勘查钻井液随钻处理装备一具体实施例的平面结构示意图；

图中1-钻井液收集罐、2-1#泵、3-筛分罐、4-除砂器、5-搅拌器、6-钻井液配制罐、7-除砂除泥一体机、8-除砂除泥罐、9-3#泵、10-法兰盘、11-2#泵、12-三通阀门、13-橡胶连接管线、14-智能化控制柜、15-护栏、16-梯子、17-安装撬底板、18-废渣收集箱、19-支撑杆、20-废渣导流槽。

图4为本发明所提供装备罐体中旋流管线平面结构图；

图中21-旋流管线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供多种并列方案，不同表述之处，属于基于基本方案的改进型方案或者是并列型方案。每种方案都有自己的独特特点。

铀矿绿色勘查钻井液随钻处理装备，其特征在于，处理装置包含埋设于地下的钻井液收集罐1，钻井液收集罐表面安装有过1#泵2，1#泵2伸出的管道连接除砂器4，除砂器下方包含筛分罐3，所述的筛分罐3中包含2#泵11，2#泵11的泵送管道通向除砂除泥一体机7，除砂除泥一体机7下方为除砂除泥罐8，除砂除泥罐8里安装有三通阀门和3#泵9，3#泵9用软管和钻井液配制罐6连通，钻井液配制罐6上安装有搅拌器5，钻井液配制罐6通过软管与钻井设备泥浆泵连接。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：

铀矿钻探施工中所产生的钻井液从孔口流出，沿地面管线经过钻井液收集罐1上的筛网初级过滤后进入钻井液收集罐1中，当钻井液收集罐1中液位上升至低液位与高液位之间时，液位测量装置动作，发出电信号，控制除砂器4和1#泵2启动，进行一级固控处理，处理后的钻井液收集于钻井液筛分罐3中。其中，除砂器4提前于1#泵5秒运行，当液位降低至低液位时，低液位测量装置动作，发出电信号，控制除砂器4和1#泵2停机，除砂器4延后于1#泵5秒停机，除砂器4和1#泵2的启动与停机由智能化控制柜14控制。当钻井液收集罐1中的液位超过限定的超高液位时，超高液位测量装置动作，发出电信号，控制柜14上产生蜂鸣警报。

当筛分罐3中液位处于高液位与低液位之间时，测量装置动作，发出电信号，控制2#泵11启动，开始泵送钻井液至除砂除泥器7进行二级固控处理，处理后的钻井液收集于除砂除泥罐8中。除砂除泥器7提前于2#泵5秒运行。当筛分罐3中液位降低至低液位时，低液位测量装置动作，发出电信号，控制除砂除泥器7和2#泵11停机，除砂除泥器7延后与2#泵5秒停机，除砂除泥器7与2#泵启动与停机由智能化控制柜14控制。当除砂除泥罐8中液位超过限定的超高液位时，超高液位测量装置动作，发出电信号，控制2#泵停机，并且产生蜂鸣报警，以不至于钻井液溢出除砂除泥罐8。

作为优选，选用的除砂器4型号为ES601，筛网目数为60目，岩屑经过导流槽收集于岩屑箱中；除砂除泥一体机7型号为CNQ100*4，选用的筛网目数为80目。所述的导流槽为除砂器和除砂除泥一体机本身自带的出口。所述除砂器还可以是旋流除砂器。所述的岩屑箱能够是任何能容纳岩屑的容器。所述的钻井液收集罐1中安装有液位计。

所述的筛分罐3中有一旋流管线21，旋流管线包括水平主管道和异径支管，异径支管与主管道在水平方向上呈30°焊接，在垂直平面上呈45°焊接，当泵送的泥浆经过回流管线水平主管道时，泥浆从四个支管口喷射而出，在罐底形成旋流，以此来达到搅拌的作用。

由附图1和附图2所示，铀矿绿色勘查钻井液处理装备包括埋设于地下的钻井液收集罐1、钻井液收集罐表面安装有过滤网和1#泵2，其中过滤网目数为20目，1#泵2用软管连通至钻井液的筛分罐3上面安装的除砂器4，选用的除砂器4型号为ES601，筛网目数为60目，钻井液筛分罐正面安装有三通阀门和2#泵11，背面安装有岩屑导流槽和岩屑收集箱，钻井液筛分罐中有一旋流管线21，2#泵11与除砂除泥罐上面的除砂除泥一体机连通，选用的除砂除泥一体机7型号为CNQ100*4，选用的筛网目数为80目，除砂除泥罐8中有一旋流管线21，除砂除泥罐8里正面安装有三通阀门和3#泵9，背面安装有岩屑导流槽和岩屑收集箱，3#泵9用软管和钻井液配制罐6连通，钻井液配制罐6中有一旋流管线21，钻井液配制罐6上安装有搅拌器5，钻井液配制罐6通过软管与钻井设备泥浆泵连接。钻井液收集罐1、钻井液筛分罐和除砂除泥罐8中有超高、高、低液位测量装置。超高、高、低液位测量装置、1#泵、除砂器4、搅拌器5、除砂除泥一体机7、3#泵9、2#泵11分别和对应的控制柜14通信连接。文中所述的安装是螺栓安装。

由附图2所示，旋流管线包括水平主管道和异径支管，异径支管与主管道在水平方向上呈30°焊接，在垂直平面上呈45°焊接，当泵送的泥浆经过回流管线水平主管道时，泥浆从四个支管口喷射而出，在罐底形成旋流，以此来达到搅拌的作用。

当除砂除泥罐8中液位处于高液位与低液位之间时，高液位测量装置动作，发出电信号，控制3#泵9启动，开始泵送钻井液至钻井液配制罐中，钻井液配制罐中的钻井液经过钻井设备泥浆泵泵送至孔内，携带岩屑至地表，再次流进钻井液收集罐1中，实现钻井液的性能维护和循环使用。

钻井液经过本装备的一级和二级固控实现了钻井液的智能化净化和性能维护，除去了钻井液中的固体颗粒，减少了钻进中钻头的重复破碎工作，提高了钻头的使用寿命。处理后的钻井液中，固体颗粒大大减少，降低了埋钻等孔内事故的发生机率。钻井液中固体颗粒减少后对钻井液泵缸套的磨损降低，减少钻井泥浆泵的维修工作。本装备实现了铀矿钻探施工中钻井液的零排放和一次配浆多孔使用的目标，在保护环境的同时，提高了小口径钻探效率，取得良好的经济效益，具有非常高的推广价值。

本发明提供了一种新型的小体积、高性能、易搬迁、智能化程度高的绿色环保型钻井液随钻处理装备，实际解决铀矿勘查钻探施工中急需解决的钻井液中无用固相严重影响钻探效率和钻井液排放污染环境的难题，实现铀矿绿色勘查的全面实施。

铀矿绿色勘查钻井液处理装备总体尺寸4.5m×2.5m×1.8m。各罐体积小、可拆卸、模块化组装、搬迁运输安装方便，适用于各种场地和交通条件。装备利用逻辑控制原理智能化控制系统运行，操作极为简单。

所述装备包括钻井液循环罐体、净化系统、钻井液泵送装置、智能化控制系统和连接管线。其中：

所述装备钻井液循环罐体由孔口钻井液收集罐、钻井液筛分罐、钻井液配制罐及除砂除泥罐组成，每个罐体中有一组旋流管线；当泵送的钻井液经过回流管线时，钻井液从四个支管口喷射而出，在罐底旋流搅拌。

所述装备净化系统由一级固控系统除砂器、二级固控系统除砂除泥一体机、废渣导流槽及岩屑收集箱组成；

所述装备，在铀矿勘查钻探施工中，在钻井液配制罐中配制性能良好的钻井液，由泥浆泵泵送至孔内，携带孔内岩屑至孔口，钻井液自孔口沿管线流入钻井液收集罐中，通过泵输送到一级固控系统的除砂器进行初步固液分离，分离后的固体颗粒经废渣导流槽储存在岩屑收集箱中，净化后的钻井液收集于钻井液筛分管中，再由泵输送到二级固控系统的除砂除泥一体机中进行再净化，固体泥沙经废渣导流槽收集于岩屑收集箱中，净化后的钻井液收集于除砂除泥罐中，再由泵输送到钻井液配置罐中进行性能维护和循环使用。

进一步，每个罐体中有一组旋流管线，当泵送的钻井液经过旋流管线时，钻井液从四个支管喷射而出，在罐底形成旋流，防止钻井液沉淀。

进一步，所述装备能实现完全智能化运行。当钻井液收集罐（或钻井液筛分罐）中液位在低液位与高液位之间时，液位测量装置动作，发出电信号，控制除砂器（或除砂除泥一体机）和泵启动，进行一级（或二级）固控处理，启动时除砂器（或除砂除泥一体机）提前于泵5秒运行，当罐中液位降低至低液位时，液位测量装置动作，发出电信号，控制除砂器（或除砂除泥一体机）和泵停机，停机时除砂器（或除砂除泥一体机）延后于泵5秒停机，当液位达到超高液位时，超高液位测量装置动作，发出电信号，使相应设备停机，并产生报警。

本发明各罐体积小、可拆卸、模块化组装、搬迁运输安装方便，适用于各种场地和交通条件。

作为优选，选用的除砂器4型号为ES601，筛网目数为60目，岩屑经过导流槽收集于岩屑箱中；除砂除泥一体机7型号为CNQ100*4，选用的筛网目数为80目。所述的导流槽为宽度大于筛网宽度10cm，长度为1m的两边提醒槽。所述的岩屑箱为长1.2m，宽0.5m的能够是任何能容纳岩屑的容器。所述的钻井液收集罐1、筛分罐3、除砂除泥罐8中安装有液位计。

所述的筛分罐3中有一旋流管线21，旋流管线包括水平主管道和异径支管，异径支管与主管道在水平方向上呈30°焊接，在垂直平面上呈45°焊接，当泵送的泥浆经过回流管线水平主管道时，泥浆从四个支管口喷射而出，在罐底形成旋流，以此来达到搅拌的作用。

由附图2和附图3所示，铀矿绿色勘查钻井液处理装备包括埋设于地下的钻井液收集罐1、钻井液收集罐表面安装有过滤网和1#泵2，其中过滤网目数为20目，1#泵2用软管连通至钻井液的筛分罐3上面安装的除砂器4，选用的除砂器4型号为ES601，筛网目数为60目，钻井液筛分罐正面安装有三通阀门12和2#泵11，背面安装有岩屑导流槽和岩屑收集箱，钻井液筛分罐中有一旋流管线21，2#泵11与除砂除泥罐上面的除砂除泥一体机连通，选用的除砂除泥一体机7型号为CNQ100*4，选用的筛网目数为80目，除砂除泥罐8中有一旋流管线21，除砂除泥罐8里正面安装有三通阀门12和3#泵9，背面安装有岩屑导流槽和岩屑收集箱，3#泵9用软管和钻井液配制罐6连通，钻井液配制罐6中有一旋流管线21，钻井液配制罐6上安装有搅拌器5，钻井液配制罐6通过软管与钻井设备泥浆泵连接。钻井液收集罐1、钻井液筛分罐和除砂除泥罐8中有超高、高、低液位测量装置。超高、高、低液位测量装置、1#泵、除砂器4、搅拌器5、除砂除泥一体机7、3#泵9、2#泵11分别和对应的控制柜14通信连接。文中所述的安装是螺栓安装。

由附图4所示，旋流管线包括水平主管道和异径支管，异径支管与主管道在水平方向上呈30°焊接，在垂直平面上呈45°焊接，当泵送的泥浆经过回流管线水平主管道时，泥浆从四个支管口喷射而出，在罐底形成旋流，以此来达到搅拌的作用。

当除砂除泥罐8中液位处于高液位与低液位之间时，高液位测量装置动作，发出电信号，控制3#泵9启动，开始泵送钻井液至钻井液配制罐中，钻井液配制罐中的钻井液经过钻井设备泥浆泵泵送至孔内，携带岩屑至地表，再次流进钻井液收集罐1中，实现钻井液的性能维护和循环使用。

钻井液经过本工艺的一级和二级固控实现了钻井液的智能化净化和性能维护，除去了钻井液中的固体颗粒，减少了钻进中钻头的重复破碎工作，提高了钻头的使用寿命。处理后的钻井液中，固体颗粒大大减少，降低了埋钻等孔内事故的发生机率。钻井液中固体颗粒减少后对钻井液泵缸套的磨损降低，减少钻井泥浆泵的维修工作。本工艺实现了铀矿钻探施工中钻井液的零排放和一次配浆多孔使用的目标，在保护环境的同时，提高了小口径钻探效率，取得良好的经济效益，具有非常高的推广价值。

本发明使用了一种新型的小体积、高性能、易搬迁、智能化程度高的绿色环保型钻井液随钻处理装备，本工艺实际解决铀矿勘查钻探施工中急需解决的钻井液中无用固相严重影响钻探效率和钻井液排放污染环境的难题，实现铀矿绿色勘查的全面实施。

目前,小口径钻井施工中几乎未使用钻井液随钻处理装备，而石油钻井中，钻井液随钻处理装备一般由4个罐体组成，每个罐体尺寸都大于9m×3m×3m，每套成本在80万以上。由于小口径钻探单孔施工周期短、地形复杂、场地面积小和钻井液处理量少，石油钻井设备无法在小口径钻井中使用。本设备每个罐体尺寸1.5m×2m×1.8m，并且在不同的地层钻进时可单独使用，成本在20万元内，有极大的推广价值。

开创性地，以上各个效果独立存在，还能用一套结构完成上述结果的结合。

以上结构实现的技术效果实现清晰，如果不考虑附加的技术方案，本发明名称还可以是一种钻井液过滤装置。图中未示出部分细节。

需要说明的是，本发明提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不相互制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互组合，达到多个效果共同实现。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (3)

1.铀矿绿色勘查钻井液随钻处理方法，其特征在于，利用铀矿绿色勘查钻井液随钻处理设备进行处理，所述处理设备包含埋设于地下的钻井液收集罐（1），钻井液收集罐表面安装有1#泵（2），1#泵（2）伸出的管道连接除砂器（4），除砂器下方设置筛分罐（3），所述的筛分罐（3）中设置2#泵（11），2#泵（11）的泵送管道通向除砂除泥一体机（7），除砂除泥一体机（7）下方为除砂除泥罐（8），除砂除泥罐（8）上安装有三通阀门和3#泵（9），3#泵（9）用软管和钻井液配制罐（6）连通，钻井液配制罐（6）上安装有搅拌器（5），钻井液配制罐（6）通过软管与钻井设备泥浆泵连接，所述的筛分罐（3）中有一旋流管线（21），旋流管线包括水平主管道和四个异径支管，异径支管与水平主管道在水平方向上呈30°焊接，在垂直平面上呈45°焊接，当泵送的钻井液经过旋流管线水平主管道时，钻井液从四个异径支管的支管口喷射而出，在筛分罐罐底形成旋流，以此来达到搅拌的作用，除砂除泥一体机（7）以及除砂器（4）边侧通过废渣导流槽能将废渣分别导向到废渣收集箱二和废渣收集箱一中；

所述处理方法包括如下步骤：

首先，钻井中使用的钻井液从井口流出，经过钻井液收集罐上的筛网初级过滤进入钻井液收集罐，通过1#泵泵送至除砂器进行一级固控处理，岩屑经过筛网进入废渣收集箱一，钻井液收集在筛分罐中；接着，通过2#泵将筛分罐中的钻井液泵送到除砂除泥一体机，进行二级固控处理，比重轻的钻井液直接流入钻井液配制罐中，比重大的钻井液经过筛网处理，收集于除砂除泥罐中，泥沙收集于废渣收集箱二中，通过3#泵将钻井液泵送至钻井液配制罐中进行性能维护和配浆；最后，钻井液经过钻井设备泥浆泵泵送到钻孔中进行循环使用。

2.如权利要求1所述的铀矿绿色勘查钻井液随钻处理方法，其特征在于，所述的钻井液收集罐（1）、筛分罐（3）和除砂除泥罐（8）中安装有液位计。

3.如权利要求1所述的铀矿绿色勘查钻井液随钻处理方法，其特征在于，除砂除泥一体机（7）的液体出口还连接着钻井液配制罐。