CN113279711B - 一种钻井液循环系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻井液循环系统，包括与井口连接并收集进口上涌液的调压罐，调压罐后部依次连接有振动筛、泥水分离器、除气器和循环泵，泥水分离器包括分离箱，分离箱内沿水流方向依次设置有若干分离滤网，分离滤网包括第一滤网和第二滤网，第二滤网呈波浪形且相对安在第一滤网远离分离箱的进水侧，第一滤网与第二滤网之间形成若干局部过滤区，在第一滤网堵塞后，与堵塞部相对应的局部过滤区内水流相反流动对堵塞部位进行冲洗复通；本发明的钻井液循环系统，对钻井液处理快速，效果高，效果好，设备不易发生堵塞，成本低。

Description

一种钻井液循环系统
技术领域
本发明属于石油天然气钻井过程中产生的钻井液处理领域，更具体的说涉及一种钻井液循环系统。
背景技术
钻井液，是钻井过程中使用的循环的流体，是液体、固体和化学处理剂等的混合物。钻井液的循环，是钻井液经钻井泵加压获得水压后，通过高压管汇、水龙头输送到钻杆内腔，沿钻杆内腔流到地下，从钻头喷嘴喷射出，将钻头在地层下破碎的岩屑沿钻杆外的环形空间带回地面、井口，然后将由井口返回地面的泥浆里面的大的钻屑、重晶石及其他的大固体颗粒进行有效的分离，处理过的钻井液(泥浆)可以重复使用，从而降低钻井的成本，并且有利于环境保护。
钻井实践表明，当泥浆中固相颗粒减少1％时，钻头的寿命延长7～10％，钻速提高29％以上。现有技术中，为了实现对钻井液中水分循环利用，以及避免对环境造成污染，多是将钻井液进行循环处理后再用于钻井。因此可见，在钻井液循环中对钻井液中的固相颗粒的处理和分离尤为重要。
现有技术中，对钻井液的固相颗粒的分离常规的手段是除气器、固相控制设备和沉砂池等，处理缓慢，且固相控制设备中的除砂器，除泥器、离心机极易发生堵塞等问题，钻井液循环处理效率低，处理效果较差，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻井液循环系统，对钻井液处理快速，效果高，效果好，设备不易发生堵塞，成本低。
本发明技术方案一种钻井液循环系统，包括与井口连接并收集进口上涌液的调压罐，所述调压罐后部依次连接有振动筛、泥水分离器、除气器和循环泵，所述泥水分离器包括分离箱，所述分离箱内沿水流方向依次设置有若干分离滤网，所述分离滤网包括第一滤网和第二滤网，所述第二滤网呈波浪形且相对安在所述第一滤网远离分离箱的进水侧，所述第一滤网与所述第二滤网之间形成若干局部过滤区，在第一滤网堵塞后，与堵塞部相对应的局部过滤区内水流相反流动对堵塞部位进行冲洗复通。
优选地，所述第二滤网孔径小于或等于第一滤网孔径。
优选地，所述第二滤网呈梯形波状的波浪形。
优选地，所述分离箱上设置有进水口和出水口，相邻两分离滤网之间距离由进水口侧向出水口侧依次减小。
优选地，所述分离滤网设置有至少4组。
优选地，所述调压罐上设置有进液口和排液口，所述排液口与所述振动筛连接，所述进液口上设置有紫外线消毒器，所述紫外线消毒器上连接有太阳能供电装置，所述太阳能供电装置包括太阳能电池板和安装支架，所述太阳能电池板由若干电池板单体组成一空心球体状的太阳能电池板球，所述安装支架置于太阳能电池板球内对太阳能电池板进行固定。
优选地，所述太阳能电池板球内壁上固定有太阳能电池板单体，所述太阳能电池板球上设置有若干透光缝，在所述安装支架上固定有若干反射膜，所述反射膜反射由所述透光缝照射进的阳光至太阳能电池板球内壁上的太阳能电池板单体上。
优选地，所述调压罐上进液口位置的紫外线消毒器前部设置有取样管。
优选地，所述井口设置有套管，所述套管与调压罐连通。
本发明技术方案的一种钻井液循环系统的有益效果是：
1、采用具有自冲洗能力的泥水分离器，将循环液中的泥砂与水进行多级自动分离，分离快速，分离效果好，且泥水分离器发生局部堵塞时能自冲洗，成本低，不影响钻井液处理过程。
2、采用调压罐实现对井口涌出的泥浆收集和泄压，同时将调压罐的进口处关闭，能够增加井口内部压力，实现双向调压。
3、紫外线消毒器设置，实现对泥浆进行及时的杀菌、消毒，避免细菌感染和扩散，同时太阳能供电装置的设置，节能环保，降低成本。
附图说明
图1为本发明技术方案的一种钻井液循环系统示意图，
图2为循环系统中的泥水分离器结构示意图，
图3为太阳能供电装置结构示意图，
图4为太阳能电池板和安装支架结构示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
如图1所示，本发明技术方案一种钻井液循环系统，包括与井口10连接并收集进口上涌液(即循环液、泥浆)的调压罐3，调压罐3后部依次连接有振动筛5、泥水分离器6、除气器7和循环泵8。其中振动筛5、除气器7和循环泵8为现有技术中常规设备，振动筛5通过振动将泥浆中较大的固体进行过滤，在过滤中通过振动，提高过滤效率。除气器7为真空除气器，去除泥浆中混入的气体，恢复泥浆的比重、稳定泥浆的黏度性能。循环泵8为整个系统提供一个水流流动压力，加快循环液流动。
如图2所示，上述的述泥水分离器6包括分离箱61，分离箱61内沿水流方向(图2中由左至右的方向)依次设置有若干分离滤网60。将已经去除大粒径固体的泥浆经过泥水分离器6，依次设置的分离滤网60实现对泥浆中的固相颗粒物进行分级去除。将若干实现分离去除固相颗粒的分离滤网依次设置在分离箱61中，一套设备即可实现固相颗粒物分离，系统设备结构紧凑。同时，在循环液一次流动中即可实现多级分离，操作方便快捷，分离效率高，避免了泥浆外泄，节能环保。
如图2所示，上述的分离滤网60包括第一滤网62和第二滤网63，第二滤网63呈波浪形且相对安在第一滤网62远离分离箱61的进水侧，第一滤网62与第二滤网63之间形成若干局部过滤区64。在第一滤网62堵塞后，与堵塞部相对应的局部过滤区64内水流相反流动对堵塞部位进行冲洗复通。
基于上述技术方案，如图2所示，分离箱61上设置有进水口65和出水口66，泥浆由进水口65进入经过若干层的分离滤网60过滤后，由出水口66排出。图2中，由左至右的箭头方向表示正常水流方向，从右至左的箭头方向为水流方向流动方向。在第一滤网堵塞后，堵塞部位对应的局部过滤区64内水压减小，此时，与之对应的第二滤网63上水流反向流动，即第二滤网63靠近出水口66侧水流通过第二滤网63反向流入朝向第一滤网62堵塞部位的局部过滤区64，局部过滤区64的水流再方向流动通过第一滤网62实现对第一滤网堵塞部位反冲洗，实现第一滤网的复通。
基于上述技术方案和工作原理，在本泥水分离器6工作时，一方面实现多级依次过滤，泥浆循环过滤处理快速，效率高，操作简单，设备简单紧凑，占地区域小，成本低。另一方面在过滤过程中，实现堵塞部位自动反冲洗，复通，维护维修成本低，有效过滤面积得到保障，设备使用寿命长。
本技术方案中，第二滤网孔径小于或等于第一滤网孔径，第二滤网孔径与第一滤网孔径相等时或略小于第一滤网孔径，一方面实现对经过第一滤网过滤后的泥浆进行再一次过滤。本结构的设计，一方面相当于增加了过滤等级，相邻滤网之间孔径差缩小，提高过滤效果。另一方面相邻滤网孔径差减小，有效的降低了每一级滤网的过滤压力，延长滤网的有效过滤时间，增加滤网的有效过滤面积，降低维修维护成本，降低排泥或更换滤网的频次。
上述的相邻滤网指的是沿正常过滤水流方向上，相邻第一滤网与第二滤网之间或者相邻的第二滤网与第一滤网之间或者在第一滤网与第二滤网孔径相同时第一滤网与下一个第一滤网之间。
本技术方案中，第二滤网63呈梯形波状的波浪形，本技术方案的第二滤网63的结构，一方面便于生产加工，便于安装，另一方面增加第二滤网63的有效过滤面积和局部过滤区64面积。在第一滤网局部发生堵塞后，在正常水流的作用下，呈梯形波状的波浪形第二滤网63上具有不同方向和面的滤网进行水流方向流动，提高方向水流的压力，改善冲洗效果。
本技术方案中，相邻两分离滤网60之间距离由进水口65侧向出水口66侧依次减小。增大后一区域的水压，一方面便于反冲洗实现第一滤网的复通，另一方面适当增大水压，也利于下一级滤网的过滤，提高过滤效率。
本技术方案中，分离滤网60设置有至少4组。分离滤网60设置级数越多，过滤效果越好。
本技术方案中，如图1，调压罐4上设置有进液口41和排液口42。排液口42与振动筛5连接，进液口41上设置有紫外线消毒器3。紫外线消毒器3上连接有太阳能供电装置。太阳能供电装置包括太阳能电池板31和安装支架32，太阳能电池板31由若干电池板单体组成一空心球体状的太阳能电池板球，安装支架32置于太阳能电池板球内对太阳能电池板进行固定。通过利用太阳能为长不间断高负荷工作的紫外线消毒器3进行供电，节能降本。同时，本太阳能供电装置也可以作为其他设备的备用电源。
如图3和图4所示，太阳能电池板球内壁上固定有太阳能电池板单体，太阳能电池板球上设置有若干透光缝33，在安装支架32上固定有若干反射膜34(图4中仅仅画出部分，用作指示作用)，反射膜34可贴满太阳能电池板球内的安装支架32任何位置，最大限度的实现反光，反射膜34反射由透光缝33照射进的阳光至太阳能电池板球内壁上的太阳能电池板单体上。
上述技术方案中，太阳能电池板球的设置，增大太阳能板面积和接受光的面积，在相同的暂用面积和空间下，增大吸收太阳光的太阳能电池板单体数量，增大太阳能供电装置的蓄电能和蓄电量。
如图1，调压罐4上进液口41位置的紫外线消毒器3前部设置有取样管2。取样管2位置对井口上涌的泥浆进行取样，用于对井底地质等参数的检测。取样管设置在本位置，能够提高检测精准度，本位置的泥浆为经过处理，能够很好的反应井底地质情况。井口10设置有套管1，套管1与调压罐4连通。井口上涌的泥浆直接进入调压罐4，避免泥浆外泄，避免环境污染。同时在关闭调压罐4的进液口41后，泥浆停留在套管1内，增加套管1内压力，实现对套管1内压力的调节，实现钻井中钻头内外压力平衡。
本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种钻井液循环系统，其特征在于，包括与井口连接并收集井口上涌液的调压罐，所述调压罐后部依次连接有振动筛、泥水分离器、除气器和循环泵，所述泥水分离器包括分离箱，所述分离箱内沿水流方向依次设置有若干分离滤网，所述分离滤网包括第一滤网和第二滤网，所述第二滤网呈波浪形且相对安在所述第一滤网远离分离箱的进水侧，所述第一滤网与所述第二滤网之间形成若干局部过滤区，在第一滤网堵塞后，与堵塞部相对应的局部过滤区内水压减小，水流相反流动，对堵塞部位自动反冲复通；
所述第二滤网孔径小于或等于第一滤网孔径；
所述第二滤网呈梯形波状的波浪形；
所述分离箱上设置有进水口和出水口，相邻两分离滤网之间距离由进水口侧向出水口侧依次减小；
所述调压罐上设置有进液口和排液口，所述排液口与所述振动筛连接，所述进液口上设置有紫外线消毒器，所述紫外线消毒器上连接有太阳能供电装置，所述太阳能供电装置包括太阳能电池板和安装支架，所述太阳能电池板由若干电池板单体组成一空心球体状的太阳能电池板球，所述安装支架置于太阳能电池板球内对太阳能电池板进行固定。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液循环系统，其特征在于，所述分离滤网设置有至少4组。
3.根据权利要求2所述的一种钻井液循环系统，其特征在于，所述太阳能电池板球内壁上固定有太阳能电池板单体，所述太阳能电池板球上设置有若干透光缝，在所述安装支架上固定有若干反射膜，所述反射膜反射由所述透光缝照射进的阳光至太阳能电池板球内壁上的太阳能电池板单体上。
4.根据权利要求2所述的一种钻井液循环系统，其特征在于，所述调压罐上进液口位置的紫外线消毒器前部设置有取样管。
5.根据权利要求1所述的一种钻井液循环系统，其特征在于，所述井口设置有套管，所述套管与调压罐连通。
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