CN112480882A - 一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液及其制备方法以及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水平定向钻进技术领域，尤其涉及一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液及其制备方法和设备。本发明通过将水、纯碱、膨润土、降失水剂、悬浮促进剂以及堵漏剂搅拌复配的方式，制备得到钻进液，并在使用过程中配合振动筛，达到钻进液有效使用的效果。本发明具有钻进液制备方法简单有效，钻进液自身粘度高、失水量低、胶凝强度高，具备较好的悬浮和运屑能力，堵漏效果好，能够形成优质滤饼以用于防漏防塌的优点，而且振动筛能有效分离去除大颗粒的钻屑，并对小颗粒钻屑和钻进液滤液进行有效的回收再利用以节约资源，而且振动筛自身结构稳定性好，日常使用、调节更换、拆装维修操作简单方便。

Description

一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液及其制备方法以及 设备
技术领域
本发明属于水平定向钻进技术领域，尤其涉及一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液及其制备方法以及设备。
背景技术
钻进液，或者钻井液，指的是在水平定向钻进过程中，注入孔道后用于涂覆孔壁和运出土屑的钻孔保护液，最终实现提升孔道稳定性、减小回拖摩擦系数以及降低回转扭矩的效果。但是另一方面，目前现有的钻进液，存在针对性使用效果差，以及自身制造工艺繁复的问题，所以市场上急需一种制造方便高效，且适用于特定钻孔环境的钻进液。
另一方面，目前市场上也急需一种使用安全稳定、可以对大颗粒钻屑进行粉碎再利用的综合型钻进液筛选设备。
专利公开号为CN 104610942A，公开日为2015.05.13的中国发明专利公开了一种非开挖钻进的水基钻进液组合物，用于水平定向钻进淤泥土层、粉砂土层和粘土层，包括膨润土、来安土或哈利土、防塌剂、聚丙烯酰胺、降失水剂、磺化酚醛树脂、润滑剂，余量为水，其中防塌剂可选自腐殖酸钾、沥青粉、磺化沥青粉及煤碱剂中的任意一种，降失水剂可选自水解聚丙烯腈及钠羧甲基纤维素中的任意一种，润滑剂可选自极压润滑剂、聚氧乙烯辛基苯酚醚、磺化妥尔油沥青中的任意一种。
但是该发明专利中的水基钻进液组合物存在粘度过低，使用过程中失水量大的问题，而且材料种类众多，本身价格贵、成本高，在混合制备时对工艺参数以及设备精度的要求都很高，因此经济性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液及其制备方法以及设备，其能通过将水、纯碱、膨润土、降失水剂、悬浮促进剂以及堵漏剂搅拌复配的方式，制备得到钻进液，并在使用过程中配合振动筛，达到钻进液有效使用的效果。本发明具有钻进液制备方法简单有效，钻进液粘度高，能有效降低钻进液失水量，形成优质滤饼，防漏防塌，胶凝强度高，具备较好的悬浮和运屑能力，堵漏效果好，以及振动筛能有效分离去除大颗粒的钻屑，并对小颗粒钻屑和钻进液滤液进行有效的回收再利用以节约资源，而且振动筛自身结构稳定性好，日常使用、调节更换、拆装维修操作简单方便的优点。
本发明解决上述问题采用的技术方案是：钻进液，所述钻进液的物料组成包括：水、纯碱、膨润土、降失水剂、悬浮促进剂以及堵漏剂。
进一步优选的技术方案在于所述钻进液包括按重量计的以下各组分：
水900-1000份、
纯碱3-5份、
膨润土35-40份、
降失水剂2-5份、
悬浮促进剂3-6份、
堵漏剂15-25份。
进一步优选的技术方案在于所述钻进液包括按重量计的以下各组分：
水1000份、
纯碱5份、
膨润土40份、
降失水剂3.5份、
悬浮促进剂4份、
堵漏剂20份。
钻进液的制备方法，所述钻进液的配制方法依次包括以下步骤：
S1、在搅拌釜中加入1000kg的水，然后加入5kg纯碱，获得pH为8.5-9.5的溶剂体系；
S2、再在搅拌釜中加入40kg膨润土，搅拌25-35min；
S3、接着以0.5kg/min的速率添加3.5kg降失水剂，以0.2kg/min的速率添加4kg的悬浮促进剂，搅拌10-25min；
S4、最后往搅拌釜中加入20kg堵漏剂，搅拌35-40min，得到最后的所述钻进液。
进一步优选的技术方案在于：所述降失水剂为高黏聚阴离子纤维素，所述悬浮促进剂为强制分散用黄原胶聚合物，所述堵漏剂为N-SEAL系列堵漏材料。
钻进液的设备，包括U型振动筛支架，以及设置在所述U型振动筛支架底板上的滤料槽，还包括设置在所述U型振动筛支架内侧面上的铰接板，外侧面设置在所述铰接板上并可以旋转振动的筒型筛体单元，设置在所述U型振动筛支架另一内侧面上并用于旋转驱动所述筒型筛体单元旋转的驱动电机单元，设置在所述U型振动筛支架上端面上并用于阻挡下落的回收钻进液、拦截大颗粒钻屑的开孔板单元，以及设置在所述U型振动筛支架侧板上并用于接收从所述开孔板单元上下落的大颗粒钻屑，然后再进行大颗粒钻屑粉碎操作，最后回收至所述滤料槽的筛体支撑压碎单元。
进一步优选的技术方案在于：所述筒型筛体单元包括矩形筒体，设置在所述矩形筒体外侧面下端位置处并用于与所述铰接板连接的凸出铰接孔板，设置在所述矩形筒体另一外侧面上并用于给所述驱动电机单元留出安装空间的内凹开槽，设置在所述内凹开槽内侧面上并用于接收所述驱动电机单元旋转拨动抬起动作的倾斜板，设置在所述矩形筒体下部开口位置处的滤网部，以及设置在所述矩形筒体侧板下部并用于在所述筛体支撑压碎单元进行大颗粒钻屑压碎操作的包边部。
进一步优选的技术方案在于：所述滤网部包括设置在所述矩形筒体侧板下部位置处的矩形安装孔，矩形铁丝滤网，设置在所述矩形铁丝滤网侧边并用于在所述矩形安装孔外侧进行限位安装的矩形条，以及设置在所述矩形铁丝滤网另一侧并用于所述包边部进行螺接夹紧安装的滤网安装孔；所述包边部包括设置在所述矩形筒体侧板下部的U型包边框，设置在所述U型包边框上并穿过框体开孔、侧板开孔以及滤网安装孔的安装螺栓，以及设置在所述U型包边框外侧板上并用于在所述矩形筒体侧板上进行螺接固定的加固螺栓。
进一步优选的技术方案在于：所述驱动电机单元包括设置在所述U型振动筛支架内侧面上的安装固定板，设置在所述安装固定板上的减速电机，以及设置在所述减速电机上并用于在所述倾斜板上进行向上滑动抬起操作的旋转板；所述开孔板单元包括两端设置在所述U型振动筛支架两个侧板上端面上的矩形板体，设置在所述矩形板体上且上部开口宽度大于下部并用于朝向所述筛体支撑压碎单元处倾斜下落大颗粒钻屑的倾斜收口式矩形槽，所述倾斜收口式矩形槽靠近所述筛体支撑压碎单元一侧为侧面敞开式。
进一步优选的技术方案在于：所述筛体支撑压碎单元包括设置在所述U型振动筛支架内底面侧边位置处且具有倾斜上表面并用于支撑所述U型包边框的滤料槽导向用支撑板，设置在所述U型振动筛支架侧板上并用于向着所述滤料槽导向用支撑板上表面上输送大颗粒钻屑的矩形开口，设置在所述U型振动筛支架侧板外侧面上并用于对所述倾斜收口式矩形槽处下落的大颗粒钻屑进行倾斜导料操作的倾斜挡板，以及设置在所述倾斜挡板上表面上并用于对大于所述矩形开口竖向开口宽度的大颗粒钻屑进行两边排出操作的两个侧边倾斜面。
本发明通过将水、纯碱、膨润土、降失水剂、悬浮促进剂以及堵漏剂搅拌复配的方式，制备得到钻进液，并在使用过程中配合振动筛，达到钻进液有效使用的效果。本发明具有钻进液制备方法简单有效，钻进液粘度高，能有效降低钻进液失水量，形成优质滤饼，防漏防塌，胶凝强度高，具备较好的悬浮和运屑能力，堵漏效果好，以及振动筛能有效分离去除大颗粒的钻屑，并对小颗粒钻屑和钻进液滤液进行有效的回收再利用以节约资源，而且振动筛自身结构稳定性好，日常使用、调节更换、拆装维修操作简单方便的优点。
附图说明
图1为本发明中振动筛设备的结构示意图。
图2为本发明中振动筛设备在俯视角度下的结构示意图。
图3为本发明中筛体支撑压碎单元的位置结构示意图。
图4为本发明中侧边倾斜面的位置结构示意图。
图5为本发明中滤网部和包边部的位置结构示意图。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。
实施例：如附图1、2、3、4以及5所示，一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液，其物料组成包括：水、纯碱、膨润土、降失水剂、悬浮促进剂以及堵漏剂，按重量各组分如下：水900-1000份、纯碱3-5份、膨润土35-40份、降失水剂2-5份、悬浮促进剂3-6份、堵漏剂15-25份。
具体的，所述钻进液包括按重量计的以下各组分：水1000份、纯碱5份、膨润土40份、降失水剂3.5份、悬浮促进剂4份、堵漏剂20份。
钻进液的制备方法，依次包括以下步骤：
S1、在搅拌釜中加入1000kg的水，然后加入5kg纯碱，获得pH为8.5的溶剂体系；
S2、再在搅拌釜中加入40kg膨润土，搅拌25min；
S3、接着以0.5kg/min的速率添加3.5kg降失水剂，以0.2kg/min的速率添加4kg的悬浮促进剂，搅拌10min；
S4、最后往搅拌釜中加入20kg堵漏剂，搅拌35min，得到最后的所述钻进液。
所述降失水剂为高黏聚阴离子纤维素，所述悬浮促进剂为强制分散用黄原胶聚合物，所述堵漏剂为N-SEAL系列堵漏材料。
在本实施例中，所述钻进液及其制备方法中未提及部分均按现有技术的方式进行，最终的所述钻进液具有粘度高，失水量降低效果好，能够形成优质滤饼，防漏防塌效果好，胶凝强度高，具备较好的悬浮和运屑能力，孔壁堵漏效果好的综合优点。
钻进液的设备，即用于对回收的钻进液进行筛分过滤的振动筛分设备，用于去除大颗粒钻屑，一般为石块，用于回收小颗粒钻屑和使用后的钻进液，其中的小颗粒钻屑一般为土壤颗粒，回收后的滤料可以经过后续再加工方式再成为合格的钻进液。
振动筛分设备包括U型振动筛支架11，以及设置在所述U型振动筛支架11底板上的滤料槽12，其特征在于：还包括设置在所述U型振动筛支架11内侧面上的铰接板1，外侧面设置在所述铰接板1上并可以旋转振动的筒型筛体单元2，设置在所述U型振动筛支架11另一内侧面上并用于旋转驱动所述筒型筛体单元2旋转的驱动电机单元3，设置在所述U型振动筛支架11上端面上并用于阻挡下落的回收钻进液、拦截大颗粒钻屑的开孔板单元4，以及设置在所述U型振动筛支架11侧板上并用于接收从所述开孔板单元4上下落的大颗粒钻屑，然后再进行大颗粒钻屑粉碎操作，最后回收至所述滤料槽12的筛体支撑压碎单元5。
在本实施例中，所述筒型筛体单元2可以绕着所述铰接板1处的铰接轴进行旋转，以保证基本的振动筛分效果，而所述驱动电机单元3则是给所述筒型筛体单元2一个旋转驱动力，所述筛体支撑压碎单元5则是给所述筒型筛体单元2一个旋转后落下的支撑结构，最后是所述开孔板单元4，其作用之一就是对大批量下落的回收钻进液进行一个阻挡缓冲，避免钻进液下落冲破所述筒型筛体单元2的筛网结构。
此外，所述筛体支撑压碎单元5还具有对大颗粒钻屑，即石块进行主动压碎的作用，使得回收钻进液中尽可能多地加入土壤颗粒、石块细颗粒，保证回收钻进液在后续再利用过程中具有固体颗粒物足够且性能规格合适，无需再额外添加大量膨润土的优点。
所述筒型筛体单元2包括矩形筒体201，设置在所述矩形筒体201外侧面下端位置处并用于与所述铰接板1连接的凸出铰接孔板202，设置在所述矩形筒体201另一外侧面上并用于给所述驱动电机单元3留出安装空间的内凹开槽203，设置在所述内凹开槽203内侧面上并用于接收所述驱动电机单元3旋转拨动抬起动作的倾斜板204，设置在所述矩形筒体201下部开口位置处的滤网部205，以及设置在所述矩形筒体201侧板下部并用于在所述筛体支撑压碎单元5进行大颗粒钻屑压碎操作的包边部206。
在本实施例中，所述矩形筒体201的竖向截面形状为L型，保证侧面不会漏下回收钻进液，即所述矩形筒体201的材质为铁质，所述倾斜板204的倾斜下表面上有所述驱动电机单元3向上滑过后，即可抬起整个所述筒型筛体单元2，然后所述驱动电机单元3越过所述倾斜板204后所述筒型筛体单元2就落下了，撞击在所述筛体支撑压碎单元5，以保证持续有效的振动筛分效果。
所述滤网部205包括设置在所述矩形筒体201侧板下部位置处的矩形安装孔205a，矩形铁丝滤网205b，设置在所述矩形铁丝滤网205b侧边并用于在所述矩形安装孔205a外侧进行限位安装的矩形条205c，以及设置在所述矩形铁丝滤网205b另一侧并用于所述包边部206进行螺接夹紧安装的滤网安装孔205d；所述包边部206包括设置在所述矩形筒体201侧板下部的U型包边框206a，设置在所述U型包边框206a上并穿过框体开孔206b、侧板开孔206c以及滤网安装孔205d的安装螺栓206d，以及设置在所述U型包边框206a外侧板上并用于在所述矩形筒体201侧板上进行螺接固定的加固螺栓206e。
在本实施例中，所述U型包边框206a具有强化包边所述矩形筒体201侧边下部，以及固定安装所述矩形铁丝滤网205b的双重作用，保证所述矩形铁丝滤网205b具有安装强度足够且拆卸更换难度适中的双重优点，而所述U型包边框206a的材质为硬质钢，保证多次撞击所述筛体支撑压碎单元5的使用强度。
所述驱动电机单元3包括设置在所述U型振动筛支架11内侧面上的安装固定板301，设置在所述安装固定板301上的减速电机302，以及设置在所述减速电机302上并用于在所述倾斜板204上进行向上滑动抬起操作的旋转板303；所述开孔板单元4包括两端设置在所述U型振动筛支架11两个侧板上端面上的矩形板体401，设置在所述矩形板体401上且上部开口宽度大于下部并用于朝向所述筛体支撑压碎单元5处倾斜下落大颗粒钻屑的倾斜收口式矩形槽402，所述倾斜收口式矩形槽402靠近所述筛体支撑压碎单元5一侧为侧面敞开式。
在本实施例中，所述旋转板303的数量为三个，即为整个旋转过程可以使得所述矩形筒体201进行三次有效振动筛分，所述减速电机302为加设减速器的现有电机，目的是在所述倾斜板204下落后不动，旋转方向上下一个所述旋转板303才会再次旋转顶起所述倾斜板204，避免两者发生卡死问题，即退一步讲，所述旋转板303的速度“宁可慢、不能快”。
所述筛体支撑压碎单元5包括设置在所述U型振动筛支架11内底面侧边位置处且具有倾斜上表面并用于支撑所述U型包边框206a的滤料槽导向用支撑板501，设置在所述U型振动筛支架11侧板上并用于向着所述滤料槽导向用支撑板501上表面上输送大颗粒钻屑的矩形开口502，设置在所述U型振动筛支架11侧板外侧面上并用于对所述倾斜收口式矩形槽402处下落的大颗粒钻屑进行倾斜导料操作的倾斜挡板503，以及设置在所述倾斜挡板503上表面上并用于对大于所述矩形开口502竖向开口宽度的大颗粒钻屑进行两边排出操作的两个侧边倾斜面504。
在本实施例中，所述倾斜收口式矩形槽402的下部槽口尺寸处处相等，不能向下漏过所述倾斜收口式矩形槽402下部槽口的石块均为大颗粒钻屑，而所述倾斜收口式矩形槽402靠近所述倾斜收口式矩形槽402的一侧更靠下，即给了大颗粒钻屑一次“再压碎”的机会，但是所述矩形开口502的竖向宽度又是小于或等于所述倾斜收口式矩形槽402下部槽口宽度的，避免过大的石块进入所述滤料槽12，过大的石块也是所述U型包边框206a处难以压碎的，过大的石块从所述侧边倾斜面504处向两边滚落丢弃即可。
其中，所述滤料槽12回收得到钻进液全部液相部分、能通过所述矩形铁丝滤网205b的固相部分和土壤颗粒，以及压碎后的石块，后续再进行筛分、配料后即可成为新的合格的钻进液，保证整体资源的高效利用率。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液，其特征在于所述钻进液的物料组成包括：水、纯碱、膨润土、降失水剂、悬浮促进剂以及堵漏剂。
2.根据权利要求1所述的一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液，其特征在于所述钻进液包括按重量计的以下各组分：
水900-1000份、
纯碱3-5份、
膨润土35-40份、
降失水剂2-5份、
悬浮促进剂3-6份、
堵漏剂15-25份。
3.根据权利要求1所述的一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液，其特征在于所述钻进液包括按重量计的以下各组分：
水1000份、
纯碱5份、
膨润土40份、
降失水剂3.5份、
悬浮促进剂4份、
堵漏剂20份。
4.如权利要求3所述的一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液的制备方法，其特征在于所述钻进液的配制方法依次包括以下步骤：
S1、在搅拌釜中加入1000kg的水，然后加入5kg纯碱，获得pH为8.5-9.5的溶剂体系；
S2、再在搅拌釜中加入40kg膨润土，搅拌25-35min；
S3、接着以0.5kg/min的速率添加3.5kg降失水剂，以0.2kg/min的速率添加4kg的悬浮促进剂，搅拌10-25min；
S4、最后往搅拌釜中加入20kg堵漏剂，搅拌35-40min，得到最后的所述钻进液。
5.根据权利要求4所述的一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液的制备方法，其特征在于：所述降失水剂为高黏聚阴离子纤维素，所述悬浮促进剂为强制分散用黄原胶聚合物，所述堵漏剂为N-SEAL系列堵漏材料。
6.如权利要求1所述的一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液的设备，包括U型振动筛支架(11)，以及设置在所述U型振动筛支架(11)底板上的滤料槽(12)，其特征在于：还包括设置在所述U型振动筛支架(11)内侧面上的铰接板(1)，外侧面设置在所述铰接板(1)上并可以旋转振动的筒型筛体单元(2)，设置在所述U型振动筛支架(11)另一内侧面上并用于旋转驱动所述筒型筛体单元(2)旋转的驱动电机单元(3)，设置在所述U型振动筛支架(11)上端面上并用于阻挡下落的回收钻进液、拦截大颗粒钻屑的开孔板单元(4)，以及设置在所述U型振动筛支架(11)侧板上并用于接收从所述开孔板单元(4)上下落的大颗粒钻屑，然后再进行大颗粒钻屑粉碎操作，最后回收至所述滤料槽(12)的筛体支撑压碎单元(5)。
7.根据权利要求6所述的一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液的设备，其特征在于：所述筒型筛体单元(2)包括矩形筒体(201)，设置在所述矩形筒体(201)外侧面下端位置处并用于与所述铰接板(1)连接的凸出铰接孔板(202)，设置在所述矩形筒体(201)另一外侧面上并用于给所述驱动电机单元(3)留出安装空间的内凹开槽(203)，设置在所述内凹开槽(203)内侧面上并用于接收所述驱动电机单元(3)旋转拨动抬起动作的倾斜板(204)，设置在所述矩形筒体(201)下部开口位置处的滤网部(205)，以及设置在所述矩形筒体(201)侧板下部并用于在所述筛体支撑压碎单元(5)进行大颗粒钻屑压碎操作的包边部(206)。
8.根据权利要求7所述的一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液的设备，其特征在于：所述滤网部(205)包括设置在所述矩形筒体(201)侧板下部位置处的矩形安装孔(205a)，矩形铁丝滤网(205b)，设置在所述矩形铁丝滤网(205b)侧边并用于在所述矩形安装孔(205a)外侧进行限位安装的矩形条(205c)，以及设置在所述矩形铁丝滤网(205b)另一侧并用于所述包边部(206)进行螺接夹紧安装的滤网安装孔(205d)；所述包边部(206)包括设置在所述矩形筒体(201)侧板下部的U型包边框(206a)，设置在所述U型包边框(206a)上并穿过框体开孔(206b)、侧板开孔(206c)以及滤网安装孔(205d)的安装螺栓(206d)，以及设置在所述U型包边框(206a)外侧板上并用于在所述矩形筒体(201)侧板上进行螺接固定的加固螺栓(206e)。
9.根据权利要求8所述的一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液的设备，其特征在于：所述驱动电机单元(3)包括设置在所述U型振动筛支架(11)内侧面上的安装固定板(301)，设置在所述安装固定板(301)上的减速电机(302)，以及设置在所述减速电机(302)上并用于在所述倾斜板(204)上进行向上滑动抬起操作的旋转板(303)；所述开孔板单元(4)包括两端设置在所述U型振动筛支架(11)两个侧板上端面上的矩形板体(401)，设置在所述矩形板体(401)上且上部开口宽度大于下部并用于朝向所述筛体支撑压碎单元(5)处倾斜下落大颗粒钻屑的倾斜收口式矩形槽(402)，所述倾斜收口式矩形槽(402)靠近所述筛体支撑压碎单元(5)一侧为侧面敞开式。
10.根据权利要求9所述的一种具有高强度护壁作用的改进型钻进液的设备，其特征在于：所述筛体支撑压碎单元(5)包括设置在所述U型振动筛支架(11)内底面侧边位置处且具有倾斜上表面并用于支撑所述U型包边框(206a)的滤料槽导向用支撑板(501)，设置在所述U型振动筛支架(11)侧板上并用于向着所述滤料槽导向用支撑板(501)上表面上输送大颗粒钻屑的矩形开口(502)，设置在所述U型振动筛支架(11)侧板外侧面上并用于对所述倾斜收口式矩形槽(402)处下落的大颗粒钻屑进行倾斜导料操作的倾斜挡板(503)，以及设置在所述倾斜挡板(503)上表面上并用于对大于所述矩形开口(502)竖向开口宽度的大颗粒钻屑进行两边排出操作的两个侧边倾斜面(504)。
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