CN113027364B - 钻井岩屑自动分离清洗装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了钻井岩屑自动分离清洗装置及方法，包括支撑架，支撑架上设有可转动的转鼓，转鼓外侧设有可转动的支撑骨架和过滤网，转鼓上设有钻井液入口和清洗液入口，钻井液入口与钻井管线一侧的分支管道上的流量阀连通，清洗液入口与清洗液箱连通，清洗液箱与清洗液入口之间设有泵；分支管道中的钻井液通入钻井液入口内，钻井液在转鼓处通过离心力将钻井液经过过滤网分离岩屑和泥浆液，从清洗液入口通入清洗液，可对岩屑进行清洗。钻井液的岩屑分离清洗操作简单方便可靠，适合推广使用。

Description

钻井岩屑自动分离清洗装置及方法

技术领域

本发明涉及去钻井岩屑采集的领域，具体涉及钻井岩屑自动分离清洗装置及方法。

背景技术

在地质勘探过程中，尤其是在油气钻井过程中，需要通过在钻杆高速流动的泥浆流动至钻头处，对钻头进行冷却，同时将钻井岩屑携带至地面。

长期以来，钻探现场人员进行的一项基本工作就是地质录井/岩屑录井，其是通过在振动筛处采集滤出岩屑，进行简单清洗、凉晒等各种处理之后，对岩屑进行系统的观察、分析描述，结合其他资料，认识岩性，掌握井下地层层序，初步了解地层含油气水情况。

岩屑录井工作在建立随钻岩石地层剖面，地质地层划分、发现油气和安全钻井等方面发挥了巨大的无可替代的作用。

根据目前行业要求，一般在长达几十天、几个月甚至1年以上的整个钻探过程中，要求地质录井人员每隔1-2米捞取一次砂样。

近年来，钻井工程在不断提速。如果按照行业标准，在快速钻进时，出现1分钟甚至不足1分钟就要取1包砂样的情况，并且无论白天黑夜、严冬酷暑，都要按照钻井进度进行取样，劳动强度极大。

同时岩屑录井具有极强的即时性，很多地质现象稍纵即逝，无法重现，在繁重的劳动强度情况下，现场工作更容易出现漏包、分包等不规范现象。这样不仅影响后续的地质分析，更影响后续地质解释及油气勘探开发效果，对录井行业的形象也造成极为恶劣的负面影响。这些加深了录井低端劳动的形象，形成一个恶性循环，对录井行业造成极为不利的影响。

在岩屑分析方面，录井行业已经形成一系列的技术方法，并且部分技术已经成为行业的标准在现场广为应用。然而在岩屑自动化采集方面却一直没有形成共识。

岩屑的自动采集是现场录井人员梦寐以求的梦想，具有极为迫切的需求。

事实上，早在20世纪70年代，就有人研制出了岩屑采集机，尤其是在80年代末PDC钻头等引入之后，迫切的需求使得多家录井公司或个人在自动捞砂机的研制方面做过大量的工作，研制出了至少10余种不同的自动化岩屑采集设备，并发表了十多项发明专利，甚至在部分地区进行了一定的试验，取得了一定的应用效果。

然而，由于种种原因，至今没有任何一家产品获得大量推广应用。如专利CN202002437U中所公布的一种泥砂甩干机，仅仅替代了人力淘洗过程，对人力解放十分有限。

总的来看，这些产品绝大部分仍然以获取传统要求，按1-2m甚至5m间隔取一包不小于500g的岩屑为主要目的，仅仅是是替代人力进行岩屑的自动化清洗为主要出发点，对岩屑录井效率方面并没有得到有效的改进，而且设备庞大，组装困难，清洗设备耗水量惊人，在井场环保要求越来越高的今天，用水量的严格限制成为大多数产品无法有效推广的主要原因。

近年来，随着油气钻探环保要求越来越高，尤其是废弃岩屑处理，这些往往要求其液体含量在5%以下。针对这一迫切需求，一些公司开发了一系列的固体废弃物处理设备。但这些设备往往十分庞大，并且仅仅用于钻探后期或钻探结束之后井场固废的处理

发明内容

本发明的主要目的在于提供钻井岩屑自动分离清洗装置及方法，解决钻井岩屑自动化分离清洗的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括支撑架，支撑架上设有可转动的转鼓，转鼓外侧设有可转动的支撑骨架和过滤网，转鼓上设有钻井液入口和清洗液入口，钻井液入口与钻井管线一侧的分支管道上的流量阀连通，清洗液入口与清洗液箱连通，清洗液箱与清洗液入口之间设有泵；

分支管道中的钻井液通入钻井液入口内，钻井液在转鼓处通过离心力将钻井液经过过滤网分离岩屑和泥浆液，从清洗液入口通入清洗液，可对岩屑进行清洗。

优选方案中，支撑骨架外侧设有上下两个腔室，上腔室为滤液腔，下腔室为清洗液腔；

钻井液分离出的泥浆液进入滤液腔内收集，清洗后的清洗液进入清洗液腔内收集。

优选方案中，滤液腔上设有外齿轮，外齿轮上固设有刮板，刮板设在滤液腔内移动，外齿轮通过齿轮与第二电机的连接。

优选方案中，转鼓端部设有第一电机，第一电机的输出轴连接有差速器，差速器的内轴与转鼓固定连接，差速器的外轴与支撑骨架和过滤网固定连接。

优选方案中，滤液腔一侧设有泥液出口，泥液出口通过管道与废水过滤处理箱连通，清洗液腔一侧设有清洗液出口，清洗液出口通过管道与过滤处理机构连通，过滤处理机构与清洗液箱连通。

优选方案中，转鼓呈圆锥形，转鼓的上方为凹槽，转鼓的下方设有螺旋刮刀。

优选方案中，支撑架上还设有控制柜，控制柜控制第一电机、第二电机及差速器的转速，控制柜与流量阀和泵电连接。

优选方案中，过滤网上的过滤孔径小于钻井液中的岩屑直径。

该方法包括：S1、打开流量阀使得分支管道内含有岩屑的钻井液进入到转鼓处；

S2、启动第一电机通过差速器带动转鼓与支撑骨架和过滤网转动，以使转鼓处的含有岩屑的钻井液在离心力的作用下，在过滤网的作用下分离成岩屑和泥浆液；

S3、分离出的泥浆液进入到滤液腔内，驱动第二电机带动刮板在滤液腔内转动，将泥浆液排出到废水过滤处理箱内；

S4、分离出的岩屑经过转鼓上的螺旋刮刀向下移动，同时启动泵将清洗液箱中的清洗液通入到转鼓处，对岩屑进行冲洗；

S5、清洗完后，关闭泵，启动第一电机通过离心力，将清洗液排出到清洗液腔内，进入到过滤处理机构；

S6、干净的岩屑通过转鼓的转动，进入到岩屑出口处排出收集；

S7、设定时间可间断的启动装置对钻井液进行分离清洗收集岩屑一次。

本发明提供了钻井岩屑自动分离清洗装置及方法，混屑钻井液进入到圆锥形的转鼓上，经过离心力作用将岩屑和泥浆液分离，得到大颗粒的岩屑，其岩屑颗粒大小根据过滤网的孔径控制，分离的泥浆液进入滤液腔中通过转动的刮板排出，岩屑经过转鼓螺旋刮刀向下移动，通入清洗液对岩屑进行清洗，然后再通过离心力，清洗后的清洗液进入清洗液腔排出，清洗液简单处理后可重复再利用，清洗过后的岩屑从下方岩屑出口排出，钻井液的岩屑分离清洗操作简单方便可靠，适合推广使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明转鼓结构视图；

图中：支撑架1；清洗液腔2；滤液腔3；支撑骨架4；过滤网5；清洗液入口6；泥液出口7；第一电机8；转鼓9；螺旋刮刀901；凹槽902；差速器10；钻井液入口11；外齿轮12；齿轮13；第二电机14；控制柜15；清洗液出口16；岩屑出口17；刮板18；钻井管线19；分支管道20；流量阀21；清洗液箱22；泵23；废水过滤处理箱24；过滤处理机构25。

具体实施方式

实施例1

如图1~2示，钻井岩屑自动分离清洗装置及方法，包括支撑架1，支撑架1上设有可转动的转鼓9，转鼓9外侧设有可转动的支撑骨架4和过滤网5，转鼓9上设有钻井液入口11和清洗液入口6，钻井液入口11与钻井管线19一侧的分支管道20上的流量阀21连通，清洗液入口6与清洗液箱22连通，清洗液箱22与清洗液入口6之间设有泵23；

分支管道20中的钻井液通入钻井液入口11内，钻井液在转鼓9处通过离心力将钻井液经过过滤网5分离岩屑和泥浆液，从清洗液入口6通入清洗液，可对岩屑进行清洗，由此结构，打开流量阀21可将分支管道20内含有岩屑的钻井液通入到转鼓9处，通过离心力将钻井液中的岩屑和泥浆液分离，然后可通入清洗液对岩屑进行冲洗，分离的岩屑大小根据过滤网5孔径决定，根据需求更换过滤网5从而得到不同直径的岩屑，操作简单方便可靠。

优选方案中，支撑骨架4外侧设有上下两个腔室，上腔室为滤液腔3，下腔室为清洗液腔2；

钻井液分离出的泥浆液进入滤液腔3内收集，清洗后的清洗液进入清洗液腔2内收集，由此结构，含有岩屑的钻井液在滤液腔3处进行分离岩屑和泥浆液，清洗过后的岩屑在清洗液腔2处分离岩屑和清洗液，操作简单方便，泥浆液和清洗液分开回收处理再利用。

优选方案中，滤液腔3上设有外齿轮12，外齿轮12上固设有刮板18，刮板18设在滤液腔3内移动，外齿轮12通过齿轮13与第二电机14的连接，由此结构，分离出的泥浆液在滤液腔3会堆积沉淀，影响设备的正常运行，通过移动的刮板18对滤液腔3底部进行清除，将泥浆液排出进入到废水过滤处理箱24内。

优选方案中，转鼓9端部设有第一电机8，第一电机8的输出轴连接有差速器10，差速器10的内轴与转鼓9固定连接，差速器10的外轴与支撑骨架4和过滤网5固定连接，由此结构，第一电机8通过差速器10带动转鼓9、支撑骨架4和过滤网5转动，从而产生离心力对含有岩屑的钻井液进行分离。

优选方案中，滤液腔3一侧设有泥液出口7，泥液出口7通过管道与废水过滤处理箱24连通，清洗液腔2一侧设有清洗液出口16，清洗液出口16通过管道与过滤处理机构25连通，过滤处理机构25与清洗液箱22连通，由此结构，废水过滤处理箱24可对分离出的泥浆液中的钻井液分离出来再利用，过滤处理机构25可将清洗后的清洗液过滤处理后回流到清洗液箱22再利用。

优选方案中，转鼓9呈圆锥形，转鼓9的上方为凹槽902，转鼓9的下方设有螺旋刮刀901，由此结构，螺旋刮刀901可将岩屑向下移动从岩屑出口17排出。

优选方案中，支撑架1上还设有控制柜15，控制柜15控制第一电机8、第二电机14及差速器10的转速，控制柜15与流量阀21和泵23电连接。

优选方案中，过滤网5上的过滤孔径小于钻井液中的岩屑直径，由此结构，根据所需岩屑直径大小选择过滤网5。

实施例2

结合实施例1进一步说明，如图1~2所示，打开流量阀21使得分支管道20内含有岩屑的钻井液进入到转鼓9处；启动第一电机8通过差速器10带动转鼓9与支撑骨架4和过滤网5转动，以使转鼓9处的含有岩屑的钻井液在离心力的作用下，在过滤网5的作用下分离成岩屑和泥浆液；分离出的泥浆液进入到滤液腔3内，驱动第二电机14带动刮板18在滤液腔3内转动，将泥浆液排出到废水过滤处理箱24内；分离出的岩屑经过转鼓9上的螺旋刮刀901向下移动，同时启动泵23将清洗液箱22中的清洗液通入到转鼓9处，对岩屑进行冲洗；清洗完后，关闭泵23，启动第一电机8通过离心力，将清洗液排出到清洗液腔2内，进入到过滤处理机构25；干净的岩屑通过转鼓9的转动，进入到岩屑出口17处排出收集；设定时间可间断的启动装置对钻井液进行分离清洗收集岩屑一次。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.钻井岩屑自动分离清洗装置，其特征是：包括支撑架（1），支撑架（1）上设有可转动的转鼓（9），转鼓（9）外侧设有可转动的支撑骨架（4）和过滤网（5），转鼓（9）上设有钻井液入口（11）和清洗液入口（6），钻井液入口（11）与钻井管线（19）一侧的分支管道（20）上的流量阀（21）连通，清洗液入口（6）与清洗液箱（22）连通，清洗液箱（22）与清洗液入口（6）之间设有泵（23）；

分支管道（20）中的钻井液通入钻井液入口（11）内，钻井液在转鼓（9）处通过离心力将钻井液经过过滤网（5）分离岩屑和泥浆液，从清洗液入口（6）通入清洗液，可对岩屑进行清洗；

支撑骨架（4）外侧设有上下两个腔室，上腔室为滤液腔（3），下腔室为清洗液腔（2）；

钻井液分离出的泥浆液进入滤液腔（3）内收集，清洗后的清洗液进入清洗液腔（2）内收集；

滤液腔（3）上设有外齿轮（12），外齿轮（12）上固设有刮板（18），刮板（18）设在滤液腔（3）内移动，外齿轮（12）通过齿轮（13）与第二电机（14）的连接；

滤液腔（3）一侧设有泥液出口（7），泥液出口（7）通过管道与废水过滤处理箱（24）连通，清洗液腔（2）一侧设有清洗液出口（16），清洗液出口（16）通过管道与过滤处理机构（25）连通，过滤处理机构（25）与清洗液箱（22）连通；

转鼓（9）呈圆锥形，转鼓（9）的上方为凹槽（902），转鼓（9）的下方设有螺旋刮刀（901）。

2.根据权利要求1所述钻井岩屑自动分离清洗装置，其特征是：转鼓（9）端部设有第一电机（8），第一电机（8）的输出轴连接有差速器（10），差速器（10）的内轴与转鼓（9）固定连接，差速器（10）的外轴与支撑骨架（4）和过滤网（5）固定连接。

3.根据权利要求1所述钻井岩屑自动分离清洗装置，其特征是：支撑架（1）上还设有控制柜（15），控制柜（15）控制第一电机（8）、第二电机（14）及差速器（10）的转速，控制柜（15）与流量阀（21）和泵（23）电连接。

4.根据权利要求1所述钻井岩屑自动分离清洗装置，其特征是：过滤网（5）上的过滤孔径小于钻井液中的岩屑直径。

5.根据权利要求1所述钻井岩屑自动分离清洗装置的方法，该方法包括：

S1、打开流量阀（21）使得分支管道（20）内含有岩屑的钻井液进入到转鼓（9）处；

S2、启动第一电机（8）通过差速器（10）带动转鼓（9）与支撑骨架（4）和过滤网（5）转动，以使转鼓（9）处的含有岩屑的钻井液在离心力的作用下，在过滤网（5）的作用下分离成岩屑和泥浆液；

S3、分离出的泥浆液进入到滤液腔（3）内，驱动第二电机（14）带动刮板（18）在滤液腔（3）内转动，将泥浆液排出到废水过滤处理箱（24）内；

S4、分离出的岩屑经过转鼓（9）上的螺旋刮刀（901）向下移动，同时启动泵（23）将清洗液箱（22）中的清洗液通入到转鼓（9）处，对岩屑进行冲洗；

S5、清洗完后，关闭泵（23），启动第一电机（8）通过离心力，将清洗液排出到清洗液腔（2）内，进入到过滤处理机构（25）；

S6、干净的岩屑通过转鼓（9）的转动，进入到岩屑出口（17）处排出收集；

S7、设定时间可间断的启动装置对钻井液进行分离清洗收集岩屑一次。

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