CN115445289A - 一种负压自清洁筛网装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油天然气开采技术领域,具体地涉及一种负压自清洁筛网装置,包括集液盘、分离箱和风机;所述集液盘安装于振动筛筛箱筛网处,包括集液盒和清洁刀组件;筛网设置于集液盒顶部,清洁刀组件设置于筛网下方;集液盒底部通过排液管线与分离箱连接;分离箱包括箱体、固相过滤板、空气过滤板;箱体上设置有进液阀和排液阀;箱体内设置固相过滤板和空气过滤板,箱体顶部设置有液位传感器和负压安全阀,箱体侧面设有负压传感器;风机通过主进气管线与箱体连接,风机通过进气管线与清洁刀组件连接。本发明利用传统振动筛固液分离、负压干燥原理及编程控制,提高传统振动筛的固液分离效率,同时,该装置可以实现工作区域筛网的自动清洁。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气开采技术领域,具体地涉及一种负压自清洁筛网装置。
背景技术
在当前钻修井作业过程中,振动筛作为第一级净化设备,用于清除从井口返回钻井液中的钻屑,从而保持钻井液的性能并循环使用。传统振动筛可以去除钻井液中的大部分有害固相,但存在钻井液漏失严重、糊筛比较频繁等问题。不仅造成了钻井成本的增加,同时频繁更换或清洁筛网也将降低作业效率。近年来,随着井眼复杂性的增加,特别是页岩油、气的开采提速,钻井液成本正在不断增加;更严格的废物排放标准对油基岩屑废弃的掣肘更加凸显,处理费用也在不断增加。正是在这种行业背景下,更加需要合适的钻井液处理技术来确保钻井作业的效率更高、成本更低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点,提出设计一种负压自清洁筛网装置,利用风机抽吸产生的负压作用提高传统振动筛的固液分离效率,回用更多钻井液、降低废弃岩屑含液率,减少钻井废弃物的排放和处理;同时,该装置可以实现工作区域筛网的自动清洁,减少停机时间,提高钻井作业效率。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:
一种负压自清洁筛网装置,包括集液盘、分离箱和风机;所述集液盘安装于振动筛筛箱的最后一块筛网处,包括集液盒和清洁刀组件;所述筛网设置于集液盒顶部,所述清洁刀组件设置于筛网下方,用于清洁筛网;集液盒底部通过排液管线与分离箱连接;所述分离箱包括箱体、固相过滤板、空气过滤板;箱体上设置有进液阀和排液阀;所述固相过滤板竖直安装于箱体内部,所述空气过滤板水平安装于箱体内,所述箱体顶部设置有液位传感器和负压安全阀,箱体侧面设有负压传感器;所述风机通过主进气管线与箱体连接,用于控制箱体内部负压大小,风机通过进气管线与清洁刀组件连接,用于对清洁刀组件供气,风机一侧连接有主排气管线连接。本发明在风机的作用下,使箱体、排液管线、筛网下方形成负压空间,筛网上方钻屑在负压作用下进一步干燥,钻井液将由排液阀排至泥浆罐中;还可以在风机的作用下驱动清洁刀组件清洁筛网;本发明既提高了传统振动筛的固液分离效率,减少钻井废弃物的排放和处理;又实现了系统负压的产生和调节,同时实现了回收利用钻井液的气液分离和工作区域筛网的自动清洁。
进一步的,所述液位传感器用于实时监测分离箱内部液位情况,到达设定位置后输出信号开启排液阀,防止由排液口倒进气的情况,同时当固相过滤板堵塞后及时发出报警信息,提醒操作人员筛网出现了破损情况;负压传感器用于实时检测分离箱内部负压大小,以便操作人员选择合适负压值;负压安全阀按照设定压力安装到位,当分离箱内部负压值超过安全范围时将自动开启卸压,确保安全。
进一步的,所述主进气管线上设置主进气阀和旁路进气阀;主排气管线上设置主排气阀。
进一步的,所述负压自清洁筛网装置还包括控制箱,用于实现自动控制。
进一步的,所述控制箱包括控制箱箱体、触摸显示屏、操作旋钮区域、复位按钮、急停按钮、运行指示灯和设置于控制箱箱体内部的PLC控制器、液位报警器;所述触摸显示屏可实时显示和调整风机转速、分离箱内负压值和液位高度、报警信息、一键开机按钮等。
进一步的,所述清洁刀组件为三腔室结构,滑动设置于滑道上,滑道安装于集液盒内,清洁刀组件可在滑道内左右往复移动从而实现筛网全方位的清洁。
进一步的,所述清洁刀组件左侧腔室为封闭腔体,设置有左气缸,通过通入压缩空气后可以推动清洁刀组件往右移动;清洁刀组件中间腔室为气刀,通入压缩空气后可以喷射高速气流以清洁筛网;清洁刀组件右侧腔室为封闭腔体,设置有右气缸,通过通入压缩空气后可以推动清洁刀往左移动。
进一步的,所述主排气管线上设置左移清洁阀和右移清洁阀,左移清洁阀通过进气管线与所述左气缸连接,所述右移清洁阀通过进气管线与所述右气缸连接,由风机为左气缸和右气缸供气,实现清洁刀组件的左右移动及对筛网的清洁。
进一步的,所述风机的主排气管线出口安装有消音器,用于排气时降低噪音。
进一步的,所述风机为变频可调速旋涡防爆风机。
本发明的技术效果:
与现有技术相比,本发明的一种负压自清洁筛网装置,在风机的作用下,使箱体、排液管线、筛网下方形成负压空间,筛网上方钻屑在负压作用下进一步干燥,钻井液将由排液阀排至泥浆罐中;还可以在风机的作用下驱动清洁刀组件清洁筛网。即本发明利用传统振动筛固液分离、负压干燥原理及PLC编程控制,提高传统振动筛的固液分离效率,回用更多钻井液、降低废弃岩屑含液率,减少钻井废弃物的排放和处理;回收利用的钻井液实现了气液分离,提高了作业安全性;同时,该装置可以实现工作区域筛网的自动清洁,减少停机时间,提高钻井作业效率。
附图说明
图1为本发明负压自清洁筛网装置结构原理示意图;
图2为本发明分离箱和风机管线结构示意图;
图3为本发明图2的A-A向剖视图;
图4为本发明集液盘结构示意图;
图5为本发明图4的俯视图;
图6为本发明清洁刀组件和滑道结构示意图;
图7为本发明图6的左视图;
图8为本发明控制箱结构示意图。
图中,集液盘1、分离箱2、风机3、控制箱4、筛网11、集液盒12、清洁刀组件13、左气缸131、气刀132、右气缸133、滑道134、排液管线14、进气管线15、箱体21、液位传感器22、负压安全阀23、负压传感器24、进液阀25、排液阀26、固相过滤板27、空气过滤板28、主进气阀31、旁路进气阀32、主排气阀33、右移清洁阀34、左移清洁阀35、消音器36、主进气管线37、主排气管线38、控制箱箱体41、触摸显示屏42、操作旋钮区域43、复位按钮44、急停按钮45、运行指示灯46。
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,下面结合说明书附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1:
如图1所示,本实施例涉及的一种负压自清洁筛网装置,包括集液盘1、分离箱2、风机3和控制箱4。
如图1、4和5所示,所述集液盘1安装于振动筛筛箱的最后一块筛网11处,包括集液盒12和清洁刀组件13;所述筛网11设置于集液盒12顶部,所述清洁刀组件13设置于筛网11下方,用于清洁筛网11;集液盒12底部通过排液管线14与分离箱2连接。
所述筛网11由高强度注塑托架及多层编织不锈钢丝网组成,筛网11具有多种型号及目数,符合API相关要求并且满足多种钻井工况和多型振动筛配套使用要求,筛网11整体强度高、耐腐蚀和磨损、使用寿命长、不易糊筛和损坏;所述集液盒12用于收集筛网11处理后钻井液并且为筛网11、清洁刀组件13提供支撑。
如图6和7所示,所述清洁刀组件13为三腔室结构,滑动设置于滑道134上,滑道134安装于集液盒12内,清洁刀组件13可在滑道134内左右往复移动从而实现筛网全方位的清洁;具体的,清洁刀组件13左侧腔室为封闭腔体,设置有左气缸131,通过通入压缩空气后可以推动清洁刀组件13往右移动;清洁刀组件13中间腔室为气刀132,气刀132出气口间隙仅为0.05mm,通入压缩空气后可以喷射高速气流以清洁筛网11;清洁刀组件13右侧腔室为封闭腔体,设置有右气缸133,通过通入压缩空气后可以推动清洁刀往左移动。
如图2和3所示,所述分离箱2安装于框架上,所述框架为不锈钢型材焊接而成,分离箱2包括箱体21、固相过滤板27、空气过滤板28;所述箱体21由多块不锈钢钢板焊接而成,具备优秀的防腐性能,箱体21上设置有进液阀25和排液阀26;所述固相过滤板27竖直安装于箱体21内部,所述空气过滤板28水平安装于箱体21内,箱体21侧面和顶部分别设有用于更换固相过滤板27、空气过滤板28的开窗;所述箱体21顶部设置有液位传感器22和负压安全阀23,箱体21侧面设有负压传感器24;所述液位传感器22用于实时监测分离箱2内部液位情况,到达设定位置后输出信号开启排液阀26,防止由排液口倒进气的情况,同时当固相过滤板27堵塞后及时发出报警信息,提醒操作人员筛网11出现了破损情况;负压传感器24可以实时显示分离箱2内部负压大小,以便操作人员选择合适负压值;真空负压安全阀23按照设定压力安装到位,当分离箱2内部负压值超过安全范围时将自动开启卸压,确保安全。
如图2和3所示,所述风机3通过主进气管线37与箱体21连接,用于控制箱体21内部负压大小,风机3通过进气管线15与清洁刀组件13连接,用于对清洁刀组件13供气,风机3一侧连接有主排气管线38连接;所述主进气管线37上设置主进气阀31和旁路进气阀32;主排气管线38上设置主排气阀33。本发明在风机3的作用下,使箱体21、排液管线14、筛网11下方形成负压空间,筛网11上方钻屑在负压作用下进一步干燥,钻井液将由排液阀26排至泥浆罐中;还可以在风机3的作用下驱动清洁刀组件13清洁筛网11;所述主排气管线38上设置左移清洁阀35和右移清洁阀34,左移清洁阀35通过进气管线15与所述左气缸131连接,所述右移清洁阀34通过进气管线15与所述右气缸133连接,由风机3为左气缸131和右气缸133供气,实现清洁刀组件13的左右移动及对筛网11的清洁。
所述风机3为变频可调速旋涡防爆风机,满足1区防爆要求和-20℃~55℃的温度使用范围;风机3运转大量且快速地将分离箱2内和分离箱2与集液盒12连接管内空气排出,最终在集液盒12内即筛网11下方形成负压,在负压作用下筛网11上方岩屑得到进一步干燥,最后排出筛箱。如图2所示,风机3的主排气管线38出口安装有消音器36,用于排气时降低噪音。
如图8所示,所述负压自清洁筛网装置还包括控制箱4,所述控制箱4包括控制箱箱体41、触摸显示屏42、操作旋钮区域43、复位按钮44、急停按钮45、运行指示灯46和设置于控制箱箱体41内部的PLC控制器、液位报警器;所述触摸显示屏42可实时显示和调整风机3转速、分离箱2内负压值和液位高度、报警信息、一键开机按钮等;操作旋钮区域43包括启/停按钮、清洁按钮、风机调速按钮等。
本发明在使用时,将集液盘1安装于振动筛筛箱的最后一块筛网11处,连接好相应管线和电路并且固定好后,先启动振动筛,待控制箱箱体41上的运行指示灯46亮起后操作一键开机按钮至启动,正常工作流程如下:
开机后进液阀25开启,使集液盘1和分离箱2之间的排液管线14连通,经过筛网11处理后的钻井液进入集液盒12并经由排液管线14进入箱体21,随后经过固相过滤板27进入箱体21的另一侧,当内部液位达到排放高度时液位传感器22输出信号,由控制箱4控制排液阀26和主进气阀31、主排气阀33、风机3、负压传感器24开启;风机3开启后箱体21和排液管线14内空气经过空气过滤板28、主进气管线37、风机3、主排气管线38、消音器36快速排出至外部大气;此时将在箱体21、排液管线14、筛网11下方形成负压空间,工作流程正式建立;筛网11上方钻屑在负压作用下进一步干燥,之后排出振动筛,钻井液将由排液阀26及连接管线持续返回泥浆罐中,系统进入正常工作状态直至停机。
正常工作过程中负压值、风机转速将在触摸显示屏42上实时显示,操作者根据现场干燥效果调整风机转速以实现负压值的调整,保证最佳的分离效果,并且可在触摸显示屏42设定负压值的上下限来保证系统安全,负压值过高或过低控制系统都将发出警报信息提示操作者。负压值超过真空负压安全阀23设定值时,真空负压安全阀23开启,以平衡压力,确保作业安全。
筛网11破损警报:当筛网11出现破损时,会导致较大直径的固相颗粒也随钻井液一同进入箱体21右侧,随着进入量的增加将逐渐堵塞固相过滤板27,导致该侧液位上升超过液位传感器22设定值,此时液位报警器将输出信号,并在触摸显示屏42发出警报信息。为确保作业安全,箱体21内部设置隔板,隔板设计有溢流孔,当固相过滤板27堵塞后,多余钻井液将由溢流孔直接进入箱体21右侧继续排出,避免发生溢流;停机排除故障后,操作复位按钮44即可重新开机作业。
筛网11堵塞:当筛网11出现堵塞时,会导致箱体21内负压值快速升高并触及负压传感器24上限值引发警报和真空负压安全阀23开启,PLC控制器将强制降低风机3转速泄压,强制泄压触发两次将强制停机,确保作业安全。停机排除故障后,操作复位按钮44即可重新开机作业。
筛网11清洁:当筛网11出现堵塞需要清洁时,不需要拆卸筛网11,先停机后操作控制箱箱体41上的操作旋钮区域43的清洁旋钮至启动位置,PLC控制器将关闭主进气管线37的主进气阀31和主排气管线38的主排气阀33,打开旁路进气阀32、右移清洁阀34、风机3。此时空气的流向为:外接大气-旁路进气阀32-风机3-右移清洁阀34[压缩空气进入左气缸(131)和气刀(132)]/左移清洁阀[压缩空气进入右气缸(133)和气刀(132)]。系统设定右移清洁阀34、左移清洁阀35的开启时间,保证清洁刀可以在滑道134内往复移动清洁筛网11。清洁完成后,操作控制箱箱体41的操作旋钮区域43的清洁旋钮至停止位置,即可重新开机作业。
停机——操作旋钮区域43的一键开机按钮至停止,系统停机。
急停——操作过程中遇到任何突发情况,可以快速拍下急停按钮45,切断电源,确保安全,故障排除后,操作复位按钮44后即可重新开机。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案,本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式,任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰,皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种负压自清洁筛网装置,其特征在于:包括集液盘、分离箱和风机;所述集液盘安装于振动筛筛箱的最后一块筛网处,包括集液盒和清洁刀组件;所述筛网设置于集液盒顶部,所述清洁刀组件设置于筛网下方,用于清洁筛网;集液盒底部通过排液管线与分离箱连接;所述分离箱包括箱体、固相过滤板、空气过滤板;箱体上设置有进液阀和排液阀;所述固相过滤板竖直安装于箱体内部,所述空气过滤板水平安装于箱体内,所述箱体顶部设置有液位传感器和负压安全阀,箱体侧面设有负压传感器;所述风机通过主进气管线与箱体连接,用于控制箱体内部负压大小,风机通过进气管线与清洁刀组件连接,用于对清洁刀组件供气,风机一侧连接有主排气管线连接。
2.根据权利要求1所述的负压自清洁筛网装置,其特征在于:所述液位传感器用于实时监测分离箱内部液位情况,到达设定位置后输出信号开启排液阀,防止由排液口倒进气的情况;负压传感器(24)用于实时检测分离箱内部负压大小;负压安全阀按照设定压力安装到位,当分离箱内部负压值超过安全范围时将自动开启卸压,确保安全。
3.根据权利要求1所述的负压自清洁筛网装置,其特征在于:所述主进气管线上设置主进气阀和旁路进气阀;主排气管线上设置主排气阀。
4.根据权利要求1所述的负压自清洁筛网装置,其特征在于:所述负压自清洁筛网装置还包括控制箱,用于实现自动控制。
5.根据权利要求4所述的负压自清洁筛网装置,其特征在于:所述控制箱包括控制箱箱体、触摸显示屏、操作旋钮区域、复位按钮、急停按钮、运行指示灯和设置于控制箱箱体内部的PLC控制器、液位报警器。
6.根据权利要求1所述的负压自清洁筛网装置,其特征在于:所述清洁刀组件为三腔室结构,滑动设置于滑道上,滑道安装于集液盒内。
7.根据权利要求6所述的负压自清洁筛网装置,其特征在于:所述清洁刀组件左侧腔室为封闭腔体,设置有左气缸,通过通入压缩空气后推动清洁刀组件往右移动;清洁刀组件中间腔室为气刀,通入压缩空气后喷射高速气流以清洁筛网;清洁刀组件右侧腔室为封闭腔体,设置有右气缸,通过通入压缩空气后推动清洁刀往左移动。
8.根据权利要求7所述的负压自清洁筛网装置,其特征在于:所述主排气管线上设置左移清洁阀和右移清洁阀,左移清洁阀通过进气管线与所述左气缸连接,所述右移清洁阀通过进气管线与所述右气缸连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的负压自清洁筛网装置,其特征在于:所述风机的主排气管线出口安装有消音器。
10.根据权利要9所述的负压自清洁筛网装置,其特征在于:所述风机为变频可调速旋涡防爆风机。
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