CN113585975B - 一种适用于粒子钻井的高压粒子输送集成系统 - Google Patents

一种适用于粒子钻井的高压粒子输送集成系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种适用于粒子钻井的高压粒子输送集成系统，包括：控制单元；物料存储装置，用于存储钻井液与粒子的混合液体；液压粒子注入装置，所述液压粒子注入装置分别与所述控制单元和所述物料存储装置连接；还包括检测调节装置以及密封闸阀；所述密封闸阀包括闸阀本体、闸座、闸板、两块闸板护板，所述闸座、闸板和闸板护板均所述设置在所述闸阀本体内，且所述闸座和所述闸板护板均与所述闸阀本体之间设有弹性件，所述密封闸阀在关闭状态时，所述闸板与所述两块闸板护板贴合接触，且使各所述弹性件处于压缩状态。本方案能够提高设备使用寿命，并且，具有设备自动化程度高，粒子钻井液混合均匀等优点。

Description

一种适用于粒子钻井的高压粒子输送集成系统
技术领域
本发明涉及油气钻井工程技术领域，具体而言，涉及一种适用于粒子钻井的高压粒子输送集成系统。
背景技术
近年来，粒子冲击钻井技术作为一项革命性的提速技术，得到了广泛的应用，粒子冲击钻井是一种通过将直径1-3mm的球形钢粒注入井底，以辅助破碎深部硬地层和强研磨地层的钻井技术。
但是现有的粒子钻井技术，其自动化程度较低，在物料存储装置内的混合液体中，经常出现粒子沉淀，或者混合液超出正常范围等情况；并且，在密封闸阀关闭过程中，粒子和杂质容易通过闸板孔与阀体形成的通道进入密封闸阀空腔，形成堆积、积块造成密封闸阀无法关闭，影响系统安全运行，降低钻井效果。
因此，如何提高粒子钻井效果是我们目前需要解决的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种适用于粒子钻井的高压粒子输送集成系统，提高粒子钻井效果，保证系统安全运行。
本发明提供的一种适用于粒子钻井的高压粒子输送集成系统，包括：
控制单元；
物料存储装置，用于存储钻井液与粒子的混合液体；
液压粒子注入装置，所述液压粒子注入装置分别与所述控制单元和所述物料存储装置连接；
检测调节装置，所述监测调节装置分别与所述控制单元和所述物料存储装置连接，用于监测所述物料存储装置内的混合液体的状态参数，并将所述状态参数发送至所述控制单元；
密封闸阀，所述密封闸阀与所述控制单元连接，且所述密封闸阀通过管道与所述物料存储装置连接；所述控制单元根据所述状态参数，向所述密封闸阀发送控制指令；
所述密封闸阀包括闸阀本体、闸座、闸板、两块闸板护板，所述闸座、所述闸板和所述闸板护板均所述设置在所述闸阀本体内，且所述闸座和所述闸板护板均与所述闸阀本体之间设有弹性件，所述密封闸阀在关闭状态时，所述闸板与所述两块闸板护板贴合接触，且使各所述弹性件处于压缩状态。
作为优选的技术方案，所述闸板的头端与所述闸板护板的头端均设有导向斜坡；所述密封闸阀在关闭状态时，所述闸板头端与所述闸板护板的头端通过所述导向斜坡开始贴合接触。由于闸板护板与闸阀本体之间设有弹性件，密封闸阀处于开启状态时，弹性件处于非压缩状态，使得两块闸板护板之间的距离略小于闸板的厚度。因此，在闸板头端与闸板护板头端设置导向滑坡可以使闸板更好的挤入两块闸板护板之间，当密封闸阀关闭时，闸板运动，闸板与两块闸板护板就可以有效的紧密贴合，闸板孔封闭在闸座、闸板护板内，形成内封闭的密封闸阀密封方式，有效的解决的粒子和其他杂质通过闸板孔进入闸板空腔形成堆积及结块的问题。常见的，弹性件为弹簧。
作为一种优选的技术方案，所述检测调节装置包括液位监测器，所述液位监测器安装在所述物料存储装置上，用于监测所述物料存储装置内混合液体的液位高度。使物料存储装置内的混合液位处在安全合理的范围，保障系统运行。
作为优选的技术方案，所述检测调节装置还包括流量控制器，所述流量控制器与所述物料存储装置通过管道连接，用于改变所述管道内钻井液的流道截面。调节流向物料存储装置的管道内的流量，从而调节物料存储装置内液位高度。
作为优选的技术方案，所述检测调节装置还包括流体单向器，所述流体单向器与所述物料存储装置连接，用于防止物料存储装置输送的混合液体逆流回所述物料存储装置。
作为优选的技术方案，所述检测调节装置还包括防沉淀组件，所述防沉淀组件与所述物料存储装置连接，防止所述粒子在所述物料存储装置内沉淀。使粒子和钻井液均匀混合。
作为优选的技术方案，所述防沉淀组件包括驱动器、与所述驱动器连接的射流管路，所述射流管路与所述物料存储装置连接。
作为优选的技术方案，所述射流管路包括侧面射流管，所述侧面射流管与所述物料存储装置的侧壁连接。优选的，侧面射流管与物料存储装置的侧壁呈45°～60°夹角，使混合液体在物料存储装置内旋转流动，并结合物料存储装置内的换向装置换向时摆动搅拌混合物，均匀混合钻井液和粒子，并防止粒子沉淀。
作为优选的技术方案，所述射流管路包括底面射流管，所述底面射流管与所述物料存储装置的底面连接。底部射流不断向上冲刷钻井液和粒子混合物，带动混合物向上翻动，使混合流体在罐内旋转流动，并结合物料存储装置内的换向装置换向时摆动搅拌混合物，均匀混合钻井液和粒子，并防止粒子沉淀。
作为优选的技术方案，所述控制单元包括PLC控制器、与所述PLC控制器连接的液体参数采集模块、与所述PLC控制器连接的液压控制阀块。
作为优选的技术方案，所述控制单元还包括软启动器。
综上所述，该系统通过增加检测调节装置，有效防止粒子沉淀，使粒子和钻井液均匀混合，同时，可以监测所述物料存储装置内混合液体的液位高度，避免混合液体溢流。并且，当密封闸阀关闭时，闸板运动，闸板与两块闸板护板可以有效的紧密贴合，闸板孔封闭在闸座、闸板护板内，形成内封闭的密封闸阀密封方式，有效的解决粒子和其他杂质通过闸板孔进入闸板空腔形成堆积及结块的问题。并引入远程自动控制理念，使物料罐存储装置的液位可以自动控制，降低环保风险，提高设备使用寿命，并且，具有设备自动化程度高，粒子钻井液混合均匀等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明第一实施例的高压粒子输送集成系统的示意图；
图2为本发明第一实施例的密封闸阀关闭状态时的示意图；
图标：1-控制单元，2-液压粒子注入装置，3-物料存储装置，4-液位监测器，5-防沉淀组件，6-流量控制器，7-流体单向器，8-闸阀本体，9-闸座，10-闸板，11-闸板护板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1、图2所示，本实施例提出一种适用于粒子钻井的高压粒子输送集成系统，提高粒子钻井效果。
该集成系统，包括：
控制单元1；
物料存储装置3，用于存储钻井液与粒子的混合液体；
液压粒子注入装置2，所述液压粒子注入装置2分别与所述控制单元1和所述物料存储装置3连接；
检测调节装置，所述监测调节装置分别与所述控制单元1和所述物料存储装置3连接，用于监测所述物料存储装置3内的混合液体的状态参数，并将所述状态参数发送至所述控制单元1；
密封闸阀，所述密封闸阀与所述控制单元1连接，且所述密封闸阀与所述物料存储装置3连接；所述控制单元1根据所述状态参数，向所述密封闸阀发送控制指令；所述密封闸阀包括闸阀本体8、闸座9、闸板10、两块闸板护板11，所述闸座9、所述闸板10和所述闸板护板11均所述设置在所述闸阀本体8内，且所述闸座9和所述闸板护板10均与所述闸阀本体8之间设有弹性件，所述密封闸阀在关闭状态时，所述闸板10与所述两块闸板护板11贴合接触，且使各所述弹性件处于压缩状态。
在一种实施方式中，所述闸板10的头端与所述闸板护板11的头端均设有导向斜坡；
所述密封闸阀在关闭状态时，所述闸板10头端与所述闸板护板11的头端通过所述导向斜坡开始贴合接触。由于闸板护板11与闸阀本体8之间设有弹性件，常见的，弹性件可以为弹簧，密封闸阀处于开启状态时，弹性件处于非压缩状态，使得两块闸板护板11之间的距离略小于闸板10的厚度。因此，在闸板10头端与闸板护板11头端设置导向滑坡，导向滑坡可以使闸板10更好的挤入两块闸板护板11之间，当密封闸阀关闭时，闸板10运动，闸板10与两块闸板护板11就可以有效的紧密贴合，闸板孔封闭在闸座9、闸板护板11内，形成内封闭的密封闸阀密封方式，有效的解决粒子和其他杂质通过闸板孔进入闸板空腔形成堆积及结块的问题。
该系统通过增加检测调节装置，有效防止粒子沉淀，使粒子和钻井液均匀混合，同时，可以监测所述物料存储装置3内混合液体的液位高度，避免混合液体溢流。并且，当密封闸阀关闭时，闸板10运动，闸板10与两块闸板护板11可以有效的紧密贴合，闸板孔封闭在闸座9、闸板护板11内，形成内封闭的密封闸阀密封方式，有效的解决粒子和其他杂质通过闸板孔进入闸板空腔形成堆积及结块的问题。该集成系统引入远程自动控制理念，可以提高设备使用寿命，并且，具有设备自动化程度高，粒子钻井液混合均匀等优点。
为了便于本领域技术人员理解与实施，本实施例对所述检测调节装置以及控制单元1等特征进行示例说明，但需要说明的是，本实施例的保护范围包括但不限于以下实施方式，其他具有相同效果的实施方式同样属于本实施例的保护范围。
上述提到的检测调节装置包括液位监测器4，所述液位监测器4安装在所述物料存储装置3上，用于监测所述物料存储装置3内混合液体的液位高度。使物料存储装置3内的混合液位处在安全合理的范围，保障系统运行。
进一步的，作为一种优选的实施方式，所述检测调节装置还包括流量控制器6，所述流量控制器6与所述物料存储装置3通过管道连接，用于改变所述管道内钻井液的流量。调节流向物料存储装置3的管道内的流量，从而调节物料存储装置3内液位高度。
另外，所述检测调节装置还包括流体单向器7，所述流体单向器7与所述物料存储装置3连接，用于防止物料存储装置3输送的混合液体逆流回所述物料存储装置3。
值得一提的是，所述检测调节装置还包括防沉淀组件5，所述防沉淀组件5与所述物料存储装置3连接，防止所述粒子在所述物料存储装置3内沉淀，使粒子和钻井液均匀混合。
具体的说，所述防沉淀组件5包括驱动器、与所述驱动器连接的射流管路，所述射流管路与所述物料存储装置3连接。
一种实现方式为，所述射流管路包括侧面射流管，所述侧面射流管与所述物料存储装置3的侧壁连接。侧面射流管与物料存储装置的侧壁优选的呈45°～60°夹角，使混合液体在物料存储装置3内旋转流动，并结合物料存储装置3内的换向装置换向时摆动搅拌混合物，均匀混合钻井液和粒子，并防止粒子沉淀。
另一种实现方式为，所述射流管路包括底面射流管，所述底面射流管与所述物料存储装置3的底面连接。底部射流不断向上冲刷钻井液和粒子混合物，带动混合物向上翻动，使混合流体在罐内旋转流动，并结合物料存储装置3内换向装置换向时摆动搅拌混合物，均匀混合钻井液和粒子，并防止粒子沉淀。
需要说明的是，底面射流管和侧面射流管可以同时设置，也可以单独设置。
上述提到的控制单元1包括PLC控制器、与所述PLC控制器连接的液体参数采集模块、与所述PLC控制器连接的液压控制阀块。
所述控制单元1还包括软启动器。
综上所述，该系统通过增加检测调节装置，有效防止粒子沉淀，使粒子和钻井液均匀混合，同时，可以监测所述物料存储装置3内混合液体的液位高度，避免混合液体溢流。该集成系统引入远程自动控制理念，使物料罐存储装置的液位可以自动控制，降低环保风险，提高设备使用寿命，并且，具有设备自动化程度高，粒子钻井液混合均匀等优点。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种适用于粒子钻井的高压粒子输送集成系统，其特征在于，包括：
控制单元；
物料存储装置，用于存储钻井液与粒子的混合液体；
液压粒子注入装置，所述液压粒子注入装置分别与所述控制单元和所述物料存储装置连接；
检测调节装置，所述检测调节装置分别与所述控制单元和所述物料存储装置连接，用于监测所述物料存储装置内的混合液体的状态参数，并将所述状态参数发送至所述控制单元；
密封闸阀，所述密封闸阀与所述控制单元连接，且所述密封闸阀通过管道与所述物料存储装置连接；所述控制单元根据所述状态参数，向所述密封闸阀发送控制指令；
所述密封闸阀包括闸阀本体、闸座、闸板、两块闸板护板，所述闸座、所述闸板和所述闸板护板均设置在所述闸阀本体内，且所述闸座和所述闸板护板均与所述闸阀本体之间设有弹性件，所述密封闸阀在关闭状态时，所述闸板与所述两块闸板护板贴合接触，且使各所述弹性件处于压缩状态；
所述闸板的头端与所述闸板护板的头端均设有导向斜坡；
所述密封闸阀在关闭状态时，所述闸板头端与所述闸板护板的头端通过所述导向斜坡开始贴合接触；
所述检测调节装置包括液位监测器，所述液位监测器安装在所述物料存储装置上，用于监测所述物料存储装置内混合液体的液位高度；
所述检测调节装置还包括流体单向器，所述流体单向器与所述物料存储装置连接，用于防止物料存储装置输送的混合液体逆流回所述物料存储装置；
所述检测调节装置还包括防沉淀组件，所述防沉淀组件与所述物料存储装置连接，防止所述粒子在所述物料存储装置内沉淀；
所述防沉淀组件包括驱动器、与所述驱动器连接的射流管路，所述射流管路与所述物料存储装置连接；
所述射流管路包括侧面射流管，所述侧面射流管与所述物料存储装置的侧壁连接；
所述射流管路包括底面射流管，所述底面射流管与所述物料存储装置的底面连接。
2.根据权利要求1所述的集成系统，其特征在于，所述控制单元包括PLC控制器、与所述PLC控制器连接的液体参数采集模块、与所述PLC控制器连接的液压控制阀块。
3.根据权利要求2所述的集成系统，其特征在于，所述控制单元还包括软启动器。
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