CN213419055U - 一种钻井液重晶石再利用系统和钻井液净化循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于石油钻井技术领域，具体涉及一种钻井液重晶石再利用系统和钻井液净化循环系统。钻井液重晶石再利用系统包括低速离心机、高速离心机、储存装置和泥浆泵，储存装置与低速离心机连接，用于存储低速离心机排入的重晶石，还与高速离心机连接，用于存储高速离心机排入的液体，且储存装置用于混合排入的重晶石和液体以得到净化后的钻井液；泥浆泵用于将储存装置中的净化后的钻井液抽出并送入返井管路中。本实用新型实现了将分离得到的重晶石直接投入使用，无需再经过甩干、烘干等处理工序，节省时间，提高处理速度，而且，本实用新型实现钻井液不落地，不需要再挖泥浆池，符合环保要求。

Description

一种钻井液重晶石再利用系统和钻井液净化循环系统

技术领域

本实用新型属于石油钻井技术领域，具体涉及一种钻井液重晶石再利用系统和钻井液净化循环系统。

背景技术

由于常规油气资源的日渐枯竭和开采难度的加大，以页岩气和页岩油等非常规能源的开采越来越多。页岩气和页岩油是储存在页岩中的微小裂隙中，因此要大量开采页岩中的油气，除了要钻井至页岩地层，还要在页岩层中钻进长段水平井。页岩是一种极易亲水的岩石，遇水会快速吸水膨胀或者降低强度，这给使用水基钻井液钻井带来了很多麻烦，甚至无法钻井，不得不更多地使用油基钻井液。

油基钻井液是以矿物油或植物油为连续相的一种钻井流体，可以避免水基钻井液在页岩地层中钻进时遇到的问题。因此，油基钻井液被广泛使用在页岩地层的钻井中。油基钻井液中的固相主要包括：起提高粘度作用的有机土、起加重作用的重晶石和井底破碎下来的岩屑，特别是其中的重晶石，可以增加钻井液中的泥浆比重，平衡地层压力，防止井喷、井涌。但是与水基钻井液不同，油基钻井液中的劣质固相很难去除。其中的劣质固相主要是井底破碎的微小页岩岩屑，这些岩屑密度较小，大概在2.1g/cm³左右(重晶石在4.2g/cm³左右)，因此很难从振动筛中除去。这些微小的低密度固相颗粒存在于钻井循环系统中会增加钻井液的粘度，增加钻井液的循环当量密度，影响钻井循环系统的正常运行，严重时会影响钻进速度。

在低密度的情况下(ρ<1.8g/cm³)，钻井液中过多的微小岩屑会增加钻井液的密度，这样使现场工程师很容易发现劣质固相增多。而在高密度情况下(ρ>1.8g/cm³)，现场钻井液的密度和岩屑的密度十分接近，油基钻井液中混入过量的劣质固相后，密度并不会有很大波动，还会严重增大钻井液粘度，影响正常钻井。目前现场使用的高密度油基钻井液越来越多，除去劣质固相的常用方法是使用高速离心机，常常会导致在除去劣质固相的同时，同时除去更大量的重晶石。因此发明一种优先除去重晶石，较大比例除去劣质固相的钻井液净化系统在长水平段页岩气井钻井施工中具有十分重要的意义。

为了解决上述问题，授权公告号为CN207296921U的中国实用新型专利公开了一种新型固控设备系统，该系统中钻井液依次经过振动筛、除砂器、低速离心机和高速离心机，以在经过低速离心机时重晶石分离出来以便回收再利用，并将经过高速离心机得到的目标处理液泵入到井筒内循环使用，从而实现了重晶石的回收。

将重晶石回收过后，为了实现重晶石的再利用，一般会将经过低速离心机分离得到的重晶石回收起来，经过一系列的甩干、烘干等处理工序，得到重晶石粉末，并根据需求将重晶石粉末重新置入钻井液中以使重晶石得到重新利用。该种处理方式还需对重晶石进行各种繁琐的处理工序，无法使分离得到的重晶石得到实时利用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种钻井液重晶石再利用系统和钻井液净化循环系统，用以解决现有技术将分离得到的重晶石进行各种繁琐处理工序造成的无法实时利用重晶石的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案包括：

本实用新型提供了一种钻井液重晶石再利用系统，包括低速离心机和高速离心机，低速离心机的转速小于高速离心机的转速；

所述低速离心机用于将从出井管路中流出的钻井液进行分离得到重晶石和固液混合物，且与高速离心机连接，用于将固液混合物排入高速离心机；

所述高速离心机用于将排入的固液混合物进行分离得到液体和劣质固相；

还包括储存装置和泥浆泵；

所述储存装置与低速离心机连接，用于存储低速离心机排入的重晶石，还与高速离心机连接，用于存储高速离心机排入的液体，且储存装置用于混合排入的重晶石和液体以得到净化后的钻井液；

所述泥浆泵用于将储存装置中的净化后的钻井液抽出并送入返井管路中。

本实用新型还提供了一种钻井液净化循环系统，包括出井管路、返井管路和钻井液重晶石再利用系统，所述钻井液重晶石再利用系统包括低速离心机和高速离心机，低速离心机的转速小于高速离心机的转速；

所述出井管路的一端用于连接井口，另一端连接低速离心机，用于将从井中流出的钻井液排入低速离心机；

所述低速离心机用于将从出井管路中流出的钻井液进行分离得到重晶石和固液混合物，且与高速离心机连接，用于将固液混合物排入高速离心机；

所述高速离心机用于将排入的固液混合物进行分离得到液体和劣质固相；

所述返井管路的一端用于连接井底；

所述钻井液重晶石再利用系统还包括储存装置和泥浆泵；

所述储存装置与低速离心机连接，用于存储低速离心机排入的重晶石，还与高速离心机连接，用于存储高速离心机排入的液体，且储存装置用于混合排入的重晶石和液体以得到净化后的钻井液；

所述泥浆泵用于将储存装置中的净化后的钻井液抽出，且连接返井管路的另一端，用于将抽出的净化后的钻井液送入返井管路中。

上述技术方案的有益效果为：本实用新型利用储存装置将通过低速离心机分离得到的重晶石和通过高速离心机分离得到的液体进行混合，以得到净化后的钻井液，并将净化后的钻井液重新投入使用，从而实现了将分离得到的重晶石直接投入使用，无需再经过甩干、烘干等处理工序，节省时间，提高处理速度，而且，本实用新型实现钻井液不落地，不需要再挖泥浆池，符合环保要求。另外，系统工作过程中，处理损失的重晶石很少，可以大大降低钻井液固相净化的成本。

作为钻井液重晶石再利用系统的进一步改进，为了将分离出的劣质固相从高速离心机中取出以方便高速离心机下一次的分离工作，所述钻井液重晶石再利用系统还包括废渣回收装置，与高速离心机连接，用于存储高速离心机排入的劣质固相。

作为钻井液重晶石再利用系统的进一步改进，为了抽吸到较高密度的净化后的钻井液，所述泥浆泵的抽吸口设置在储存装置内部的底部。

作为钻井液重晶石再利用系统的进一步改进，为了充分混合重晶石和液体，所述储存装置中设置有搅拌器。

作为钻井液净化循环系统的进一步改进，为了过滤掉大尺寸的岩屑颗粒，所述钻井液净化循环系统还包括振动筛，设置在出井管路上。

作为钻井液净化循环系统的进一步改进，为了在井液中劣质固相含量很低的情况不再进行净化以提高系统的工作效率，所述钻井液净化循环系统还包括连接管路，所述连接管路的一端连接出井管路的另一端，连接管路的另一端连接返井管路的另一端，且所述连接管路上设置有阀门。

作为钻井液净化循环系统的进一步改进，为了将分离出的劣质固相从高速离心机中取出以方便高速离心机下一次的分离工作，所述钻井液重晶石再利用系统还包括废渣回收装置，与高速离心机连接，用于存储高速离心机排入的劣质固相。

作为钻井液净化循环系统的进一步改进，为了抽吸到较高密度的净化后的钻井液，所述泥浆泵的抽吸口设置在储存装置内部的底部。

作为钻井液净化循环系统的进一步改进，为了充分混合重晶石和液体，所述储存装置中设置有搅拌器。

附图说明

图1是本实用新型的钻井液净化循环系统实施例的示意图。

具体实施方式

钻井液净化循环系统实施例：

如图1所示，本实用新型的钻井液净化循环系统实施例包括钻井液地面循环系统和钻井液重晶石再利用系统。

钻井液地面循环系统包括出井管路(如图1中的沿左侧虚线箭头的路径延伸的管路)、返井管路(如图1中的沿着右侧虚线箭头的路径延伸的管路所示)和连接管路。从井口至井底，出井管路、连接管路和返井管路依次连接在一起。沿钻井液流动方向出井管路上依次设置有振动筛、1号罐和2号罐，连接管路上设置有阀门，沿钻井液流动方向返井管路上依次设置有3号罐、4号罐和5号罐。其中，振动筛可以去除大尺寸的岩屑颗粒。

钻井液重晶石再利用系统包括低速离心机、高速离心机、储存装置、泥浆泵和废渣回收装置。

低速离心机为一个低速大容量的离心机，与2号罐的出口、储存装置和高速离心机均相连，用于将从2号罐流出的钻井液(即从出井管路流出的钻井液)进行分离，得到重晶石和固液混合物，且重晶石排入储存装置，固液混合物排入高速离心机。

高速离心机为一个高速大容量的离心机，与低速离心机、储存装置和废渣回收装置均相连，用于将从低速离心机排入的固液混合物进行分离，得到液体和劣质固相，且液体排入储存装置中，劣质固相排入到废渣回收装置中。

储存装置中设置有搅拌器，用于将低速离心机排入的重晶石和高速离心机排入的液体进行充分搅拌，以得到净化后的钻井液。

泥浆泵的抽吸口设置在储存装置内部的底部，泥浆泵与3号罐相连，通过抽吸口将净化后的钻井液从储存装置中抽出，并送入3号罐中。

下面对整个系统的工作过程做一详细说明，整个过程分两种工作模式，第一种工作模式为井液中劣质固相含量很高的情况下的工作模式，第二种工作模式为正常情况下的工作模式。

第一种情况下，需要关闭2号罐和3号罐之间的阀门，打开低速离心机、高速离心机和泥浆泵，以将钻井液重晶石再利用系统投入使用。具体过程如下：

首先，钻井液从井口排出后，从出井管路的一端进入钻井液地面循环系统中，钻井液先经过振动筛，过滤掉去除大尺寸的岩屑颗粒，进入到1号罐中，从1号罐出来后进入到2号罐中。

然后，从2号罐出来的钻井液，先经过低速离心机进行分离处理，得到高密度的重晶石和固液混合物，大量的重晶石排入到储存装置中，固液混合物排入到高速离心机中。高速离心机将固液混合物进行分离处理，得到低密度劣质固相和净化后的液体，低密度劣质固相排入到废渣回收装置，净化后的液体排入到储存装置中与重晶石重新混合。

接着，储存装置中的搅拌器会将排入的重晶石和净化后的液体进行充分的搅拌混合，得到净化后的钻井液，该净化后的钻井液为去除了劣质固相的钻井液，在泥浆泵的作用下，将净化后的钻井液送入到3号罐中，重新进入到钻井液地面循环系统中。

最后，净化后的钻井液会依次经过返井管路上的3号罐、4号罐、5号罐进入井底。

第二种情况下，需要打开2号罐和3号罐之间的阀门，关闭低速离心机、高速离心机和泥浆泵。该过程中钻井液重晶石再利用系统没有投入使用，具体过程如下：

首先，钻井液从井口排出后，从出井管路的一端进入钻井液地面循环系统中，钻井液先经过振动筛，过滤掉去除大尺寸的岩屑颗粒，进入到1号罐中，从1号罐出来后进入到2号罐中。

然后，从2号罐出来的钻井液，依次经过连接管路上的阀门，以及返井管路上的3号罐、4号罐和5号罐进入井底。

整体来看，该系统中钻井液重晶石再利用系统和钻井液地面循环系统相配合，实现了钻井液不落地，不需要再挖泥浆池，符合环保要求；而且，该系统操作简单，使用方便；另外，整个过程中损失的重晶石很少，大大降低了钻井液固相净化成本。

需说明的是，本实施例中的4号罐还设置有一个出口(位于图1中4号罐上方，该上方只是图中的方向，并非现场中4号罐出口真实设置位置)，该出口通过图1中带箭头的管路可使钻井液不经过5号罐而直接进入井底。在5号罐出口连接的管路和4号罐出口连接的管路上处均设置一个泥浆泵，通过控制两个泥浆泵打开与否来控制钻井液是从5号罐流出还是从4号罐流出。一般情况下，在所需排量不大的情况下可以只打开5号罐出口连接的管路上的泥浆泵。

在本实施例中，在出井管路和返井管路之间设置有连接管路，且在连接管路上设置有阀门，从而可实现两种工作模式。作为其他实施方式，该钻井液净化循环系统中可不再设置连接管路以及连接管路上的阀门，那么整个系统便只有一种工作模式，无论什么样的情况下均对钻井液进行净化，将其中的劣质固相清除，保证正常钻井。

在本实施例中，泥浆泵的抽吸口设置在储存装置内部的底部，以保证抽吸出高密度的净化后的钻井液。作为其他实施方式，在储存装置中的重晶石和液体充分混合均匀后，可不限制泥浆泵的抽吸口位置，可设置在储存装置的出口处，或者储存装置内部的中部。

钻井液重晶石再利用系统实施例：

本实用新型的一种钻井液重晶石再利用系统实施例，即为上述钻井液净化循环系统实施例中的钻井液重晶石再利用系统，由于在钻井液净化循环系统实施例中已做了详细介绍，这里不再赘述。

Claims (10)

1.一种钻井液重晶石再利用系统，包括低速离心机和高速离心机，低速离心机的转速小于高速离心机的转速；

所述低速离心机用于将从出井管路中流出的钻井液进行分离得到重晶石和固液混合物，且与高速离心机连接，用于将固液混合物排入高速离心机；

所述高速离心机用于将排入的固液混合物进行分离得到液体和劣质固相；

其特征在于，还包括储存装置和泥浆泵；

所述储存装置与低速离心机连接，用于存储低速离心机排入的重晶石，还与高速离心机连接，用于存储高速离心机排入的液体，且储存装置用于混合排入的重晶石和液体以得到净化后的钻井液；

所述泥浆泵用于将储存装置中的净化后的钻井液抽出并送入返井管路中。

2.根据权利要求1所述的钻井液重晶石再利用系统，其特征在于，所述钻井液重晶石再利用系统还包括废渣回收装置，与高速离心机连接，用于存储高速离心机排入的劣质固相。

3.根据权利要求1或2所述的钻井液重晶石再利用系统，其特征在于，所述泥浆泵的抽吸口设置在储存装置内部的底部。

4.根据权利要求1或2所述的钻井液重晶石再利用系统，其特征在于，所述储存装置中设置有搅拌器。

5.一种钻井液净化循环系统，包括出井管路、返井管路和钻井液重晶石再利用系统，所述钻井液重晶石再利用系统包括低速离心机和高速离心机，低速离心机的转速小于高速离心机的转速；

所述出井管路的一端用于连接井口，另一端连接低速离心机，用于将从井中流出的钻井液排入低速离心机；

所述低速离心机用于将从出井管路中流出的钻井液进行分离得到重晶石和固液混合物，且与高速离心机连接，用于将固液混合物排入高速离心机；

所述高速离心机用于将排入的固液混合物进行分离得到液体和劣质固相；

所述返井管路的一端用于连接井底；

其特征在于，所述钻井液重晶石再利用系统还包括储存装置和泥浆泵；

所述储存装置与低速离心机连接，用于存储低速离心机排入的重晶石，还与高速离心机连接，用于存储高速离心机排入的液体，且储存装置用于混合排入的重晶石和液体以得到净化后的钻井液；

所述泥浆泵用于将储存装置中的净化后的钻井液抽出，且连接返井管路的另一端，用于将抽出的净化后的钻井液送入返井管路中。

6.根据权利要求5所述的钻井液净化循环系统，其特征在于，所述钻井液净化循环系统还包括振动筛，设置在出井管路上。

7.根据权利要求5所述的钻井液净化循环系统，其特征在于，所述钻井液净化循环系统还包括连接管路，所述连接管路的一端连接出井管路的另一端，连接管路的另一端连接返井管路的另一端，且所述连接管路上设置有阀门。

8.根据权利要求5～7任一项所述的钻井液净化循环系统，其特征在于，所述钻井液重晶石再利用系统还包括废渣回收装置，与高速离心机连接，用于存储高速离心机排入的劣质固相。

9.根据权利要求5～7任一项所述的钻井液净化循环系统，其特征在于，所述泥浆泵的抽吸口设置在储存装置内部的底部。

10.根据权利要求5～7任一项所述的钻井液净化循环系统，其特征在于，所述储存装置中设置有搅拌器。

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