CN201057003Y - 钻井液净化系统装置 - Google Patents

Abstract

钻井液净化系统装置，用于石油、地质勘探、非开挖等钻井作业钻井液的循环净化和地面配制。包括设有振动筛、除气器、除砂器、除泥器、离心机的初处理罐和后处理罐，设有混合漏斗的配浆罐，各罐于内腔设有贯通本罐各仓的中心吸入管，于罐外设有与本罐各仓相通的喷射主管，于罐下设有与本罐各仓相通的底部吸入管，在配浆罐及相邻罐的顶上，设有连自混合漏斗的泥浆分流管，系统末端，设有钻井液输出管，各罐的中心吸入管、底部吸入管接入本罐的砂泵吸入端，各罐的喷射主管及罐顶有关设备接入砂泵排出并联管，该管将本罐砂泵或者本罐与他罐砂泵排出端并联。本实用新型旨在用合理结构解决现有净化装置搅拌均匀性差、效率低、沉淀严重的缺陷。

Description

钻井液净化系统装置

技术领域

本发明涉及石油、地质勘探、非开挖等钻井作业钻井液的循环净化，也能用于这些作业的钻井液地面配制。

背景技术

目前国内外用于上述领域的钻井液净化系统装置，一般是由在顶部装置振动筛、除气器、除砂器、除泥器、离心分离机的初处理罐和后处理罐，装有混合漏斗的配浆罐，以及根据需要要添加的储备罐，按工艺路线排列所构成，各罐之间有泥浆槽和管道连通，其中的罐体为设有隔仓的卧式长方体罐，隔仓内设有叶片式搅拌器。系统工作时，来自于井内的钻井液在砂泵的拖动下，经过筛粗、除气、除砂、除泥、离心分离后得到净化，再由泥浆泵输入井中，循环往复；需补充的钻井液，其配料经混合漏斗由砂泵排入罐中，与净化后的钻井液相汇，在搅拌过程中完成配制。为满足钻井工艺，所配制的钻井液必须达到所要求的粘度和密度，因而现有装置在净化和配制的整个过程中都要搅拌。

现有的净化系统装置，由于采用叶片式搅拌器，搅拌效果很差，搅动实际上只在搅拌器附近发生，稍远些的钻井液流动较缓慢，罐体的角落处几乎为死区。此外，罐内又设置了纵横交错的管线，加上多台搅拌器，使钻井液的流动受到很大的阻碍，更加降低了混合的效果。尤其是在配制加重钻井液时，由于搅拌均匀性很差，粘度难以起来，常常短时间内罐体中就堆积了大量的沉淀。必须要不断大量地补料，另一方面也使配制的时间很长。

由于大量沉淀的堆积，作业中不得不又增加一道清砂工序——在罐体的各个仓都开有一个清砂门，完井后，工人要进到罐中将泥砂挖出。工作量大，劳动强度大，而且管线纵横不好挖，清除相当困难。挖出的泥砂中夹杂着很多重金石粉，和泥砂混合后不能回收，造成严重的浪费，同时产生大量废料。

现有净化系统装置，罐中设置的复杂管线，不仅是搅拌钻井液的障碍，也是清砂、维修的障碍。长久以来，受到净化系统工作方式和整体构造中多种因素的牵制，管线复杂问题一直未得到理想的解决。此外，现有装置采取一机一泵，即除气器、除砂器、除泥器以及配料、排空等都各专用一泵，整个系统除管线复杂外，砂泵也多，布局零散而拥挤，工作时能耗高。

综上所述，现有净化系统装置，构造欠合理，工作方式落后，效率低，造成的浪费大，难以满足现代钻井工艺要求，特别是在防井喷时，不能快速提供高密度混合良好的钻井液，给安全生产带来危害。

发明内容

本发明的目的，是对现有钻井液净化系统装置进行改进，通过研究和解决混浆模式和构造设计，使该装置所存在的搅拌均匀性差，效率低、沉淀严重，结构布局不合理的缺陷得以克服。

上述目的是通过这样的技术方案予以实现的：在钻井液净化系统装置中，各罐于内腔设置一贯通本罐各仓的中心吸入管，于罐外设置一沿本罐各仓的喷射主管，其上均布穿过罐壳并焊死的喷射支管，于罐下设置与本罐各仓相通的底部吸入管，在配浆罐及相邻罐的顶上，设置连自混合漏斗且与所述罐各仓相通的泥浆分流管，在系统的末端，设置一平行罐体的钻井液输出管，该管上并伸以单根进入该处各罐各仓的连通管，各罐的中心吸入管、底部吸入管的出口接入本罐的砂泵吸入端，各罐的喷射主管及罐顶有关设备的入口接入一排出主管，该管将本罐砂泵或者本罐与他罐砂泵排出端并联。

本发明的装置，混浆可在配制时进行，净化时停止。净化时，关掉初处理罐和后处理罐的中心吸入管支线、喷射主管支线的阀门，砂泵工作，来自井内的钻井液经过各级净化设备后由泥浆泵抽入井中，实现循环。配制时，除初处理罐外，关掉其余各罐底部吸入管支线及各净化设备的阀门，打开各罐中心吸入管支线、喷射主管支线的阀门，打开配浆罐混合漏斗的阀门，砂泵工作，配料通过泥浆分流管上各出口进入罐内，同时，各罐中液体从中心吸入管通过泵送进入喷射主管，再从喷射主管的喷射支管喷出，在罐内产生冲击，形成涡旋，根据钻井液密度，合理设计相应的喷射压力和混流速度，钻井液中的各种固形物即被冲散卷起，被涡旋混合，达到粘度和密度后即停止。完井后，启动砂泵，先将罐中的液体和沉砂混匀，再关闭中心吸入管支线、喷射主管支线上的阀门，关闭罐顶各设备支线的阀门，打开底部吸入管支线的阀门，打开排出主管上外排口的阀门，罐内液体包括泥砂即被排尽。

本发明相对现有技术的优点是：

1、混合动力大，粘度和密度上升快，配浆时间短，满足现代钻井工艺要求。

2、混合效果好，不产生沉淀，既不需清砂，也避免钻井液配料的浪费。

3、通过管线设置将净化与混浆分开进行，使动力能得到合理分配，集中使用，既减少砂泵用量，又降低功耗。

4、各罐的砂泵排出均采用并联，合力解决各净化设备的拖动和配制加重钻井液时单泵喷射力的不足，两泵合力喷射搅拌一个罐的钻井液，使本发明搅拌力大、速度快，搅拌均匀、保证罐内无沉砂的优势更加突出。

5、管线布局合理，尽量减少在罐内的占位，既利于混浆效力的最大发挥，又便于操作与维修，系统具有集约化的特点。

附图说明

图1为本发明结构示意主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明钻井液罐横截面结构示意图；

图4为本发明一罐二泵配置和一罐一泵配置相组合的结构俯视图；

图5为放大的图4右视图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参见图1、图2、图3，钻井液净化系统装置，包括分别在顶部设有振动筛1、除气器3、除砂器4的初处理罐2，设有除泥器5、离心机6的后处理罐7，设有混合漏斗9的配浆罐8，根据钻机大小和所需钻井液储量，在后处理罐与配浆罐之间还可增设储备罐，各罐之间可由泥浆槽10连通。系统中各钻井液罐内设有相通的隔仓，各罐于内腔设有贯通本罐各仓的中心吸入管19，于罐外设有沿本罐各仓的喷射主管27，其上均布二排穿过罐壳并焊死的喷射支管17和辅助喷射支管16，于罐下设有与本罐各仓相通的底部吸入管22，其在各仓出口处设有可在罐顶操作的闸板21，在配浆罐8以及相邻罐的顶上，设有连自混合漏斗9并与所经过的各仓相通的泥浆分流管14，泥浆分流管14在各仓处设有阀门13，若设多个漏斗，其输出管汇于泥浆分流管14，在配浆罐一侧上设有两个泥浆泵吸入口15。为能产生理想的涡旋，系统中各罐(参见图3)，罐体采用半圆筒形底的卧式长罐，即罐内腔的横截面为下部半圆形与上部矩形的组合，焊于罐外的喷射主管27为变径(依流向从大而小)无缝管，位于罐底的一侧，其上焊接的一排喷射支管17和辅助喷射支管16，其喷嘴18的喷射方向皆沿于罐底切向，尽量靠近罐壁，设于罐内的中心吸入管19，一端封焊于罐端，一端伸出罐外，伸出端经滤清器31接于砂泵12吸入端，罐内段上沿螺旋线均布若干吸入嘴20。各罐配置砂泵12及其驱动电机11，砂泵12可按一罐二泵配置，也可按初处理罐一罐二泵后序罐一罐一泵配置，但各罐的中心吸入管19和底部吸入管22的出口，都是接在砂泵12吸入端，各罐的喷射主管27及罐顶各设备(如除气器、除砂器、除泥器、离心机、混合漏斗)的进口都接在砂泵12的排出端，而砂泵12的排出端并联。图2是一罐二泵配置的形式，此种配置时，系统中每罐有二个砂泵，各罐上都外接一砂泵吸入管32，该管接入本罐其中一砂泵的吸入端，各罐的中心吸入管19、底部吸入管22各通过设有阀门13的支线汇接于本罐另一砂泵12的吸入端，二砂泵的排出端由一其上设有外排口28(参见图5)的排出主管29并联，各罐的喷射主管27及罐顶有关设备的进口各通过设有阀门的支线接入排出主管29。净化时，操作有关阀门，各罐中液体分别经砂泵吸入管32和底部吸入管22各进入一砂泵，通过并联于二泵的排出主管29被泵送到该罐的净化设备，从其出口回到罐内，实现各级净化；配制时，操作有关阀门，各罐中的液体分别经砂泵吸入管32和中心吸入管19各进入一砂泵，通过并联于二泵的排出主管29进入喷射主管27从喷射支管17喷出，同时，配料从混合漏斗9喷入泥浆分流管14进入罐内，实现混浆。当系统根据需要，组成中除有初处理罐2、后处理罐7、配浆罐8以外还有储备罐I 26和储备罐II23时，砂泵配置可按图4所示的形式：初处理罐2按一罐二泵配置，后序罐按一罐一泵配置，按一罐一泵配置的罐成对排列，即后处理罐7与储备罐II 23为一对，储备罐I 26与配浆罐8为一对，这4个罐，每个罐只设一个砂泵，各罐的中心吸入管19和底部吸入管22各通过设有阀门的支线汇接于本罐的砂泵吸入端，各罐的喷射主管27及罐顶有关设备各通过设有阀门的支线接入排出主管29，而排出主管29跨接在成对的二罐之间将二罐的砂泵排出端并联。净化时，操作有关阀门后，初处理罐的情况如前述，进入后处理罐7上净化设备的液体从本罐和储备罐II 23的底部吸入管进入，经净化后从其出口回入罐中；配制时，对加重钻井液，操作有关阀门后，再关掉后处理罐7与储备罐II 23、配浆罐8与储备罐II 23各对其中一罐的喷射主管27，使混浆只在各对的其中一罐进行，然后再交换。若钻井液密度不大时，也可各罐同时进行混浆。在钻井过程中有时钻井液暂时不处理，这时钻井液可通过泥浆槽10及泥浆槽上的闸板控制，直接流进后处理罐和储备罐的各仓。当系统如图4所示由多个罐所组成时，在系统的末端，设置一平行于罐体且其上有多个泥浆泵吸入口15的钻井液输出管25，该管上并伸以单根进入该处各仓的连通管24，连通管24在各仓出口处设有阀门，以方便抽取任意一仓的钻井液，若连通管24横穿罐体，罐体内不宜用阀门而采用闸板。

Claims (10)

1.钻井液净化系统装置，包括在其顶部设有振动筛、除气器、除砂器、除泥器、离心机的初处理罐和后处理罐，设有混合漏斗的配浆罐，各罐配置使钻井液流动的砂泵及其驱动电机，罐体为具有相通隔仓的卧式长罐，所述罐依工艺路线为序，通过液道相互连通，其特征在于，各罐于内腔设有一贯通本罐各仓的中心吸入管，于罐外设有一沿本罐各仓的喷射主管，其上均布穿过罐壳并焊死的喷射支管，于罐下设有与本罐各仓相通的底部吸入管，在配浆罐及相邻罐的顶上，设有连自混合漏斗且与所述罐各仓相通的泥浆分流管，各罐的中心吸入管、底部吸入管的出口接入本罐的砂泵吸入端，各罐的喷射主管及罐顶有关设备的入口接入砂泵排出主管，该管将本罐砂泵或者本罐与他罐砂泵的排出端并联。

2.根据权利要求1所述的钻井液净化系统装置，其特征在于，系统中各罐，其内腔的横截面为下部半圆形与上部矩形的组合，其中心吸入管一端封焊于罐端，另一端伸出罐外并焊封，罐内段沿螺旋线均布若干吸入嘴，其喷射主管为变径无缝管，位于罐底一侧，均布其上的喷射支管有二排，其喷嘴的喷射方向皆沿罐壁切向。

3.根据权利要求1所述的钻井液净化系统装置，其特征在于，系统中砂泵，各罐为一罐二泵配置。

4.根据权利要求1所述的钻井液净化系统装置，其特征在于，系统中砂泵，初处理罐为一罐二泵配置，其后序各罐为一罐一泵配置。

5.根据权利要求3所述的钻井液净化系统装置，其特征在于，为一罐二泵配置的罐，罐上外接一砂泵吸入管，该罐的中心吸入管、底部吸入管各通过支线汇接于一砂泵的吸入端，砂泵吸入管接入另一砂泵的吸入端，该罐的喷射主管及罐顶有关设备各通过支线接入排出主管，该管并接于所述二砂泵的排出端。

6.根据权利要求4所述的钻井液净化系统装置，其特征在于，为一罐一泵配置的罐，成对排列，各罐的中心吸入管、底部吸入管各通过支线汇接于本罐的砂泵吸入端，各罐的喷射主管及罐顶有关设备各通过支线接入排出主管，该管并接在与本罐成对的二罐上的砂泵排出端。

7.根据权利要求1所述的钻井液净化系统装置，其特征在于，接入砂泵吸入端、排出端的各支线上设有阀门。

8.根据权利要求1所述的钻井液净化系统装置，其特征在于，在系统的末端，设有一平行于罐体的钻井液输出管，该管上有以单根进入该处各罐各仓的连通管，钻井液输出管上设有数个泥浆泵吸入口。

9.根据权利要求1所述的钻井液净化系统装置，其特征在于，并联在砂泵排出端的排出主管上设有外排口。

10.根据权利要求1或8所述的钻井液净化系统装置，其特征在于，底部吸入管、泥浆分流管、连通管在各仓出口处设有阀门或者闸板。

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