CN206053877U - 一种钻井液固相控制系统及其混浆器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻井液固相控制系统及其混浆器，需要进行加重的钻井液基浆利用离心泵输送，由进液口进入；加重粉料利用压缩空气输送，由顶部加重粉料进口进入；另外有一股钻井液基浆由顶部射流管进入，通过喷嘴高速喷出对粉料进行预湿，同时使其流向混合腔四周与旋流液体汇合；加重粉料和钻井液基浆在旋流混合腔内进行混合后由出液口流出，达到混合目的；输送粉料的压缩空气由集气筒和排气口排出。本方案综合利用射流和旋流混合的原理，保证钻井液基浆与加重粉料混合的良好效果；独特的结构设计还可以保证输送粉料的压缩空气连同一部分细小尘粒顺利排出到环保除尘装置，不被带入配好的加重泥浆中。本方案混浆速度快，混合效果好，安全环保。

Description

一种钻井液固相控制系统及其混浆器

技术领域

本实用新型属于石油钻井液固相控制设备技术领域，涉及一种钻井液固相控制系统及其混浆器。

背景技术

在钻井作业过程中需要配制大量的钻井液，主要作用是冷却和清洗钻头、稳定井壁、携带岩屑到地面、平衡地层压力防止井喷和井塌等；如遇井漏、溢流或钻遇高压气层等突发情况，还需要快速提高钻井液的密度，进行压井，从而保证井下安全。

目前常用的加重钻井液的方法主要有两种：

一种是采用传统的人工加重法，使用砂泵给混浆器供液，人工破袋后将加重粉料倒入混浆器的漏斗内，混浆器将加重粉料和钻井液进行混合而完成加重过程。这种方法存在加重速度慢，污染严重，工人劳动强度大，袋装粉料易破袋不易保存等问题；

二是采用固井下灰罐储存加重粉料，利用压缩空气将加重粉料输送至常规的旋流或者射流混浆器内进行混合，这种方法加重处理量小，下灰容易堵塞，粉尘污染严重。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种混浆器，混浆速度快，效果好。

本实用新型还提供了一种应用上述混浆器的钻井液固相控制系统。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种混浆器，包括进液口、旋流混合腔、加重粉料进口管、出液口和预处理机构；

所述进液口为设置在所述旋流混合腔上部的涡线形入口；所述出液口设置在所述旋流混合腔的下部；

所述加重粉料进口管的出口为第一出口，设置在所述旋流混合腔的顶部；所述预处理机构能够提供液态物料，其出口为第二出口，设置在所述第一出口处，且所述第一出口和所述第二出口两者的出料方向不同并交叉。

优选的，所述进液口为涡向线渐缩截面进口；所述出液口为沿所述旋流混合腔切向设置的等截面出口。

优选的，所述预处理机构包括射流管和设置在其末端的喷嘴；所述射流管设置在所述加重粉料进口管内；所述喷嘴的喷射孔为所述第二出口。

优选的，所述射流管和所述加重粉料进口管同轴设置，两者之间形成环空。

优选的，所述旋流混合腔、所述射流管和所述加重粉料进口管同轴设置。

优选的，多个所述喷射孔在所述喷嘴下端沿圆周均匀分布。

优选的，还包括设置在所述旋流混合腔上方的集气筒和排气口；所述排气口设置在所述集气筒的侧面。

优选的，所述集气筒的直径小于所述旋流混合腔的直径，大于所述加重粉料进口管的直径；

所述旋流混合腔、所述集气筒和所述加重粉料进口管同轴设置；所述集气筒内壁与所述加重粉料进口管外壁之间形成环空。

一种钻井液固相控制系统，包括混浆器，所述混浆器为上述的混浆器。

优选的，包括：

出口与所述进液口连接的离心砂泵；

储存加重粉料的井场下灰罐，其排灰口连接于所述加重粉料进口管；

与所述出液口连接的泥浆储罐。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的混浆器，通过增设预处理机构提供液态物料，可以对重粉料进口管内输送的固体粉料进行预湿，并使其流向四周旋流液体(由进液口进入)，防止粉料结块堵塞，加快混合速度，同时提高了旋流混合效果。本实用新型还提供了一种应用上述混浆器的钻井液固相控制系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的排气式钻井液混浆器的主视结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的排气式钻井液混浆器的俯视结构示意图。

其中，1 为进液口，2 为旋流混合腔，3 为集气筒，4 为射流管，5 为加重粉料进口管，6 为排气口，7 为出液口，8 为喷嘴。

具体实施方式

本实用新型公开了一种钻井液固相控制系统及其混浆器，混浆速度快，效果好。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1和图2，图1为本实用新型实施例提供的排气式钻井液混浆器的主视结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的排气式钻井液混浆器的俯视结构示意图。

本实用新型实施例提供的混浆器，其核心改进点在于，包括进液口1、旋流混合腔2、加重粉料进口管5、出液口7和预处理机构；

其中，进液口1为设置在旋流混合腔2上部的涡线形入口，液态物料如需要进行加重的钻井液基浆利用离心泵输送由进液口1进入；出液口7设置在旋流混合腔2的下部，加重粉料和钻井液基浆在旋流混合腔2内进行混合后由出液口7流出，达到混合目的；

加重粉料进口管5的出口为第一出口，设置在旋流混合腔2的顶部，加重粉料利用压缩空气输送由顶部加重粉料进口进入；预处理机构能够提供液态物料，其出口为第二出口，设置在第一出口处，且第一出口和第二出口两者的出料方向不同并交叉；由加重粉料进口管5提供的固体粉料先和预处理机构提供的液态物料接触预湿，并在其驱使下改变运动方向，流至旋流混合腔2四周与由进液口1进入的旋流液体汇合。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的混浆器，通过增设预处理机构提供液态物料，可以对重粉料进口管5内输送的固体粉料进行预湿，并使其流向旋流混合腔2四周旋流液体(由进液口1进入)，防止粉料结块堵塞，加快混合速度，同时提高了旋流混合效果。

作为优选，进液口1为涡向线渐缩截面进口；出液口7为沿旋流混合腔2切向设置的等截面出口。液体从上部涡线进口流入和从下部切向出口流出的方式，液体旋流流体阻力损失小，保证良好的旋流混合效果。

在本方案提供的具体实施例中，预处理机构包括射流管4和设置在其末端的喷嘴8，其结构可以参照图1所示；射流管4设置在加重粉料进口管5内；喷嘴8的喷射孔为第二出口。通过射流管4和喷嘴8能够提供高速喷出的钻井液基浆，以保证充分预湿，和对固体粉料的有力带动。本实用新型综合利用射流和旋流混合的原理，保证钻井液基浆与加重粉料混合的良好效果。

为了进一步优化上述的技术方案，射流管4和加重粉料进口管5同轴设置，射流管4的外壁与加重粉料进口管5的内壁之间形成环空，以便于喷射的液态物料带着固体粉料向旋流混合腔2四周扩散，提高混合效果。

如图1所示，在本实施例中，旋流混合腔2、射流管4和加重粉料进口管5同轴设置。加重粉料进口管5的末端伸入到旋流混合腔2内，其管内壁与射流管4外壁形成环空，射流管4及喷嘴8沿加重粉料进口管5中心伸入旋流混合腔2。上述同轴结构为各物料的混合提供了适宜的条件，混浆效果好。

作为优选，多个喷射孔在喷嘴8下端沿圆周均匀分布，孔道与中轴线成一定角度(不平行)。具体的，喷嘴8的喷射孔孔道可以为斜向下。进一步的，加重粉料进口管5的末端为扩口结构，喷嘴8探出加重粉料进口管5的末端，有助于物料向四周的扩散，提高混合效果，其结构可以参照图1所示。

本实用新型实施例提供的混浆器，还包括设置在旋流混合腔2上方的集气筒3和排气口6；该排气口6设置在集气筒3的侧面。这样一来，混合后的压缩空气(输送粉料)连同一部分细小尘粒被收集在集气筒3内，并从排气口6顺利排出到环保除尘装置，不被带入配好的加重泥浆中，安全环保。优选的，集气筒3的底部和旋流混合腔2的顶部密封连接，从而彻底杜绝扬尘。此时的混浆器即为排气式混浆器，特别是一种排气式钻井液混浆器。

在本方案提供的具体实施例中，集气筒3的直径小于旋流混合腔2的直径，大于加重粉料进口管5的直径；旋流混合腔2、集气筒3和加重粉料进口管5同轴设置；集气筒3内壁与加重粉料进口管5外壁之间形成环空。本实用新型独特的结构设计可以保证输送粉料的压缩空气连同一部分细小尘粒顺利排出到环保除尘装置，不被带入配好的加重泥浆中。

本实用新型实施例还提供了一种钻井液固相控制系统，包括混浆器，其核心改进点在于，该混浆器为上述的混浆器，具有混浆速度快，混合效果好，安全环保的优点。

本实用新型实施例提供的钻井液固相控制系统，包括：

出口与进液口1连接的离心砂泵；

储存加重粉料的井场下灰罐，其排灰口连接于加重粉料进口管5；且该灰罐采用气体输送粉料大大降低工人劳动强度，实现自动化；

与出液口7连接的泥浆储罐；

进口与连接的排气口6与环保除尘装置，具有风机。

下面结合具体实施例及其工作方式对本方案做进一步介绍：

需要进行加重的钻井液基浆通过离心式砂泵提供动力，从进液口1流入旋流混合腔2，所述进液口管为涡线形入口，保证流体阻力损失小；加重粉料从顶部加重粉料进口管5进入旋流混合腔2内，在粉料进口管5中心设置了射流管4，一部分钻井液基浆通过射流管4经喷嘴8高速喷射进入旋流混合腔2，所述喷嘴8下端沿圆周均匀分布喷射孔，孔道与中轴线成一定角度，高速喷出的射流液体对进入混合腔的粉料进行有效的预湿，同时可以使预湿过的粉料迅速流向四周的旋流液体，从而与旋流液体更加高效的混合；钻井基浆和加重粉料在旋流混合腔2内经过充分混合后经由下部的出液口7流出，所述出液口7沿旋流混合腔2的切线方向布置，保证流体顺利排出；随加重粉料进入旋流混合腔2的压缩空气连同一部分细小尘粒在固液混合的同时逸出，由上方的集气筒3收集，并由排气口6排出到环保除尘装置，经处理达到安全排放标准后放空。

工作时，将本实用新型的进液口1与离心砂泵出口连接，出液口7与泥浆储罐连接，加重粉料进口管5与储存有加重粉料的井场下灰罐排灰口连接，排气口6与环保除尘装置进口连接，开启砂泵，打开灰罐供气管路阀门，开启环保除尘装置风机，钻井基浆流入本实用新型旋流混合腔2与加重粉料混合后流出到泥浆罐内，压缩空气与多余粉尘经集气筒3和排气口6排出到环保除尘装置处理后放空，完成钻井液加重过程，整个过程速度快，效果好，安全环保。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种混浆器，包括进液口、旋流混合腔、集气筒、射流管、加重粉料进口管、排气口、出液口和喷嘴等。工作时，液体从上部涡线进口流入和从下部切向出口流出的方式，液体旋流流体阻力损失小，保证良好的旋流混合效果；设置的射流喷嘴高速喷出基浆，可以对气体输送的固体粉料进行预湿，并使其流向四周旋流液体，防止粉料结块堵塞，加快混合速度；混合后的空气连同一部分细小尘粒被收集在集气筒内并从排气口输出到环保除尘装置，安全环保。本实用新型还提供了一种应用上述混浆器的钻井液固相控制系统。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种混浆器，其特征在于，包括进液口(1)、旋流混合腔(2)、加重粉料进口管(5)、出液口(7)和预处理机构；

所述进液口(1)为设置在所述旋流混合腔(2)上部的涡线形入口；所述出液口(7)设置在所述旋流混合腔(2)的下部；

所述加重粉料进口管(5)的出口为第一出口，设置在所述旋流混合腔(2)的顶部；所述预处理机构能够提供液态物料，其出口为第二出口，设置在所述第一出口处，且所述第一出口和所述第二出口两者的出料方向不同并交叉。

2.根据权利要求1所述的混浆器，其特征在于，所述进液口(1)为涡向线渐缩截面进口；所述出液口(7)为沿所述旋流混合腔(2)切向设置的等截面出口。

3.根据权利要求1所述的混浆器，其特征在于，所述预处理机构包括射流管(4)和设置在其末端的喷嘴(8)；所述射流管(4)设置在所述加重粉料进口管(5)内；所述喷嘴(8)的喷射孔为所述第二出口。

4.根据权利要求3所述的混浆器，其特征在于，所述射流管(4)和所述加重粉料进口管(5)同轴设置，两者之间形成环空。

5.根据权利要求3所述的混浆器，其特征在于，所述旋流混合腔(2)、所述射流管(4)和所述加重粉料进口管(5)同轴设置。

6.根据权利要求3所述的混浆器，其特征在于，多个所述喷射孔在所述喷嘴(8)下端沿圆周均匀分布。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的混浆器，其特征在于，还包括设置在所述旋流混合腔(2)上方的集气筒(3)和排气口(6)；所述排气口(6)设置在所述集气筒(3)的侧面。

8.根据权利要求7所述的混浆器，其特征在于，所述集气筒(3)的直径小于所述旋流混合腔(2)的直径，大于所述加重粉料进口管(5)的直径；

所述旋流混合腔(2)、所述集气筒(3)和所述加重粉料进口管(5)同轴设置；所述集气筒(3)内壁与所述加重粉料进口管(5)外壁之间形成环空。

9.一种钻井液固相控制系统，包括混浆器，其特征在于，所述混浆器为如权利要求1-8任意一项所述的混浆器。

10.根据权利要求9所述的钻井液固相控制系统，其特征在于，包括：

出口与所述进液口(1)连接的离心砂泵；

储存加重粉料的井场下灰罐，其排灰口连接于所述加重粉料进口管(5)；

与所述出液口(7)连接的泥浆储罐。