CN213433904U - 一种钻井液加重混浆装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻井液加重混浆装置，包括呈喇叭状的混合管、用于输送物料的加料管、用于输送钻井液的进液管以及用于排出混合后的加重钻井液的排液管，加料管与混合管连通，进液管插入于混合管的大端，混合管的小端与排液管连通；进液管包括主喷嘴以及若干个用于辅助喷嘴，主喷嘴位于进液管的轴线的末段，辅助喷嘴用于向混合管内喷射钻井液、以使钻井液和物料发生预混，辅助喷嘴的轴线与进液管的轴线平行。由于在主喷嘴前设置有辅助喷嘴，可提前对钻井液和物料进行预混并推送，相比于传统的射流混合器主喷嘴的一次混合，在不改变钻井液流速和物料流速情况、提高了钻井液和物料的接触面积，从而提高了混合效率；且结构简单，便于生产。

Description

一种钻井液加重混浆装置

技术领域

本实用新型涉及石油钻井固相控制技术领域，更具体地说，涉及一种钻井液加重混浆装置。

背景技术

在石油钻井作业中，钻头摩擦升温需要冷却，同时需要平衡地层压力以保证钻头的安全工作，目前多采用钻井液冷却钻头、平衡地层压力，并将钻屑携带至底面。

地层深度不同需要的钻井液密度不同，因此在遇到井漏等突然情况需要进行压井时，需要钻井液混浆装置快速提升钻井液密度。

现有技术中，钻井现场多采用射流混合器作为加重混合器，但是粉料进入混合器后与钻井液接触面积小、混合速度慢，无法满足现场要求。此外，现有技术中还存在一种结合射流与旋流技术的混合器，可快速加重钻井液，但是其结构复杂、难以加工制造。

综上所述，如何提供一种加重混浆效率高、结构简单的钻井液加重混浆装置，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种钻井液加重混浆装置，进液管上设有对钻井液和物料进行预混的辅助喷嘴，增加了二者的接触面积，从而提高了混合效率，且结构简单、便于生产和制造。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种钻井液加重混浆装置，包括呈喇叭状的混合管、用于输送物料的加料管、用于输送钻井液的进液管以及用于排出混合后的加重钻井液的排液管，所述加料管与所述混合管连通，所述进液管插入于所述混合管的大端，所述混合管的小端与所述排液管连通；

所述进液管包括主喷嘴和若干个辅助喷嘴，所述主喷嘴位于所述进液管的轴线的末段，所述辅助喷嘴用于向所述混合管内喷射所述钻井液、以使所述钻井液和所述物料发生预混，所述辅助喷嘴的轴线与所述进液管的轴线平行。

优选的，所述进液管上设有辅助喷嘴过滤器，以便对进入所述辅助喷嘴的所述钻井液进行过滤。

优选的，所述辅助喷嘴过滤器包括积液罩和设有若干个过滤孔的内壁，所述内壁与所述积液罩间的流道面积小于所述内壁的截面积；

所述积液罩靠近所述进液管的入口一端的直径小于靠近所述进液管的出口一端的直径，且在靠近所述出口的端面上设有与所述辅助喷嘴对应连通的排液孔。

优选的，所述辅助喷嘴与所述辅助喷嘴过滤器之间设有辅助喷嘴进液管，所述辅助喷嘴进液管的两端设有连接螺母，以便与所述辅助喷嘴和所述辅助喷嘴过滤器螺纹连接。

优选的，所述混合管的大端设有进液管安装孔和辅助喷嘴安装孔，所述进液管的中段设有安装法兰，所述安装法兰上设有与所述辅助喷嘴安装孔一一对应的辅助喷嘴连接孔；

所述辅助喷嘴的外壁面上设有外螺纹，所述辅助喷嘴安装孔为与所述外螺纹配合的螺纹孔。

优选的，所述辅助喷嘴包括喷管、连接于所述喷管端部的螺杆头以及螺纹接头，所述螺纹接头套接于所述螺杆头外；

所述喷管的外壁面上设有所述外螺纹。

优选的，所述辅助喷嘴为锥形喷嘴，所述辅助喷嘴的入口直径大于所述辅助喷嘴的出口直径。

优选的，所述辅助喷嘴在所述主喷嘴的圆周方向上均匀分布。

优选的，所述辅助喷嘴的数量为八个。

本实用新型提供的钻井液加重混浆装置，包括呈喇叭状的混合管、用于输送物料的加料管、用于输送钻井液的进液管以及用于排出混合后的加重钻井液的排液管，加料管与混合管连通，进液管插入于混合管的大端，混合管的小端与排液管连通；进液管包括主喷嘴以及若干个用于辅助喷嘴，主喷嘴位于进液管的轴线的末段，辅助喷嘴用于向混合管内喷射钻井液、以使钻井液和物料发生预混，辅助喷嘴的轴线与进液管的轴线平行。

工作时，钻井液和物料分别自进液管和加料管进入混合管内，在钻井液由进液管的入口向末段的主喷嘴流动的过程中，部分钻井液自辅助喷嘴内喷出进入混合管内并与物料进行预混，预混后的钻井液继续向前流动并在主喷嘴附近与主喷嘴喷射的钻井液进一步混合、形成加重钻井液，最后加重钻井液自排液管排出。

由于在主喷嘴前设置有辅助喷嘴，可提前对钻井液和物料进行预混并推送，相比于传统的射流混合器仅由主喷嘴进行钻井液和物料的一次混合，在不改变钻井液流速和物料流速情况、提高了钻井液和物料的接触面积，从而提高了混合效率。

同时，相比于现有的射流和旋流技术结合的钻井液混合器，本实用新型提供的钻井液加重混浆装置结构简单，便于生产和制造。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的钻井液加重混浆装置的具体实施例的结构示意图；

图2为图1中的钻井液加重混浆装置的俯视示意图。

图1-图2中：

1为混合管、11为进液管安装孔、12为辅助喷嘴安装孔、13为进灰孔、14为清洗孔、2为进液管、21为辅助喷嘴过滤器、211为积液罩、212为过滤孔、213为排液孔、22为辅助喷嘴进液管、23为安装法兰、24为辅助喷嘴、241为螺纹接头、242为螺杆头、243为喷管、25为主喷嘴、3为排液管、4为加料管、5为清洗球阀、6为底座。

具体实施方式

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。

本实用新型的核心是提供一种钻井液加重混浆装置，进液管上设有对钻井液和物料进行预混的辅助喷嘴，增加了二者的接触面积，从而提高了混合效率，且结构简单、便于生产和制造。

请参考图1-图2，图1为本实用新型所提供的钻井液加重混浆装置的具体实施例的结构示意图；图2为图1中的钻井液加重混浆装置的俯视示意图。

需要进行说明的是，本申请文件中提到的起始段、中段和末段以进液管2内钻井液的流动方向为准。

本实用新型提供的钻井液加重混浆装置，包括呈喇叭状的混合管1、用于输送物料的加料管4、用于输送钻井液的进液管2以及用于排出混合后的加重钻井液的排液管3，加料管4与混合管1连通，进液管2插入于混合管1的大端，混合管1的小端与排液管3连通；进液管2包括主喷嘴25以及若干个辅助喷嘴24，主喷嘴25位于进液管2的轴线的末段，辅助喷嘴24用于向混合管1内喷射钻井液、以使钻井液和物料发生预混、辅助喷嘴24的轴线与进液管2的轴线平行。

请参考图1和图2，混合管1为带有内腔的、呈喇叭状的管状结构，其上设有用于与进液管2连接的进液管安装孔11、用于与排液管3连接的排液管安装孔以及用于与加料管4连接的进灰孔13。

进液管安装孔11、排液管安装孔以及进灰孔13的形状分别与进液管2、排液管3和加料管4相适应。优选的，可以将进液管2、排液管3和加料管4均设为圆柱管，方便对三者以及混合管1的加工制造，同时降低钻井液和物料的流动阻力。

优选的，可以在混合管1与进液管2、排液管3和加料管4的连接处均设有密封圈，以确保连接处的密封性能、防止漏液。

为了方便对混合管1的定期清洗，优选的，请参考图1，混合管1上可以设有用于安装清洗球阀5的清洗孔14，清洗孔14的形状和尺寸与清洗球阀5相适应，清洗球阀5的种类、型号和尺寸等请参考现有技术，在此不再赘述。

优选的，请参考图1，可以在混合管1下设有底座6，且底座6的顶面与水平面的夹角为锐角，以使混合管1具有一定的坡度，方便钻井液自混合管1的大端流向小端。

优选的，可以将底座6的顶面与水平面的夹角设置5°。

进液管2用于输送钻井液，进液管2上设有用于喷射钻井液、混合钻井液和物料的主喷嘴25以及若干个喷射钻井液、对钻井液和物料进行预混的辅助喷嘴24。其中，主喷嘴25设置于进液管2的末段，辅助喷嘴24设置于主喷嘴25前，以便在主喷嘴25前喷射钻井液、使其与物料预混。

主喷嘴25设置于进液管2的轴线上，使得主喷嘴25处的流场分布较为均匀，避免了较大的流动损失。

辅助喷嘴24与进液管2的轴线平行，因此辅助喷嘴24喷出的钻井液的速度方向与进液管2的轴线方向平行，降低了钻井液喷出后流向进液管2的外壁、碰撞摩擦产生大量的流动损失的可能性。

请参考图1，主喷嘴25为锥形喷嘴，自喷嘴进口端到喷嘴出口端主喷嘴25的直径逐渐减小，以通过降低流道截面积的方式提高钻井液的喷射速度，为钻井液与物料的混合提供动力；出口端朝向排液管3。

主喷嘴25的截面形状和尺寸请根据实际生产中的需要参考现有技术确定，在此不再赘述。

辅助喷嘴24的截面形状、数量以及单个辅助喷嘴24的流量根据实际生产中的需要进行确定。

优选的，可以设置辅助喷嘴24在主喷嘴25的圆周方向上均匀分布。

优选的，辅助喷嘴24的数量可以设置为八个。

优选的，辅助喷嘴24可以为锥形喷嘴，辅助喷嘴24的入口直径大于辅助喷嘴24的出口直径。

排液管3用于排出混合后的加重钻井液，排液管3的结构和尺寸请根据实际生产中的需要依据现有技术确定，在此不再赘述。

加料管4用于输入物料，加料管4的结构和尺寸请根据实际生产中的需要依据现有技术确定，在此不再赘述。

工作时，钻井液和物料分别自进液管2和加料管4进入混合管1内，在钻井液由进液管2的入口向末段的主喷嘴25流动的过程中，部分钻井液自辅助喷嘴24内喷出进入混合管1内并与物料进行预混，预混后的钻井液继续向前流动并在主喷嘴25附近与主喷嘴25喷射的钻井液进一步混合、形成加重钻井液，最后加重钻井液自排液管3排出。

在本实施例中，通过在主喷嘴25前设置有辅助喷嘴24，实现了主喷嘴25前对钻井液和物料的预混和推送，相比于传统的射流混合器仅由主喷嘴25进行钻井液和物料的一次混合，在不改变钻井液流速和物料流速情况、提高了钻井液和物料的接触面积，从而提高了混合效率。

同时，相比于现有的射流和旋流技术结合的钻井液混合器，本实施提供的钻井液加重混浆装置结构简单，便于生产和制造。

在上述实施例的基础上，进液管2上可以设有辅助喷嘴过滤器21，以便对进入辅助喷嘴24的钻井液进行过滤、避免钻井液内的杂质堵塞辅助喷嘴24。

优选的，请参考图2，辅助喷嘴过滤器21可以包括积液罩211和设有若干个过滤孔212的内壁，内壁与积液罩211间的流道面积小于内壁的截面积；积液罩211靠近进液管2的入口一端的直径小于靠近进液管2的出口一端的直径，且在靠近出口的端面上设有与辅助喷嘴24对应连通的排液孔213。

内壁上过滤孔212的形状、数量以及分布方式，请根据实际生产的需要进行确定，在此不再赘述。

优选的，内壁可以为圆柱状内壁，且内壁直径与进液管2的入口直径相同，方便辅助喷嘴过滤器21与进液管2的连接，同时避免流道面积增加降低钻井液的流速。

钻井液在辅助喷嘴过滤器21内流动时，大部分钻井液通过内壁流向出口，一部分钻井液通过内壁上的过滤孔212进入内壁与积液罩211之间的流道内、并由排液孔213进入辅助喷嘴24内。

由于内壁与积液罩211之间的流道截面积小于内壁的截面积，因此内壁与积液罩211间的钻井液的流速随流道面积的减小而提高，起到了积压作用。

需要进行说明的是，对于不具备积压作用的辅助喷嘴过滤器21或者不设置辅助喷嘴过滤器21的情况，可以在辅助喷嘴24前增加动力装置，以提高钻井液进入辅助喷嘴24的流速。

优选的，排液孔213处可以设有排液短接，以方便快速连接。

在上述实施例的基础上，辅助喷嘴24与辅助喷嘴过滤器21之间设有辅助喷嘴进液管22，辅助喷嘴进液管22的两端设有连接螺母，以便与辅助喷嘴24和辅助喷嘴过滤器21螺纹连接。

辅助喷嘴进液管22可以为金属管，也可以橡胶管。优选的，考虑到成本和抗腐蚀能力等因素，将辅助喷嘴进液管22设置承压胶管。

在上述实施例的基础上，混合管1的大端可以设有进液管安装孔11和辅助喷嘴安装孔12，进液管2的中段设有安装法兰23，安装法兰23上设有与辅助喷嘴安装孔12一一对应的辅助喷嘴连接孔；辅助喷嘴24的外壁面上设有外螺纹，辅助喷嘴安装孔12为与外螺纹配合的螺纹孔。

优选的，请参考图1，辅助喷嘴24可以包括喷管243、连接于喷管243端部的螺杆头242以及螺纹接头241，螺纹接头241套接于螺杆头242外；喷管243的外壁面上设有外螺纹。

安装时，辅助喷嘴24的螺纹接头241与辅助喷嘴进液管22端部的螺母连接，并将辅助喷嘴24的喷管243拧入安装法兰23的辅助喷嘴连接孔和混合管1的辅助喷嘴安装孔12中，通过对安装法兰23和混合管1的连接实现对进液管2和混合管1的连接。

在本实施例中，辅助喷嘴24的外壁面上设有外螺纹，可作为连接螺栓连接混合管1和进液管2，连接结构简单，方便了钻井液加重混浆装置的生产、制造与装配。

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。

以上对本实用新型所提供的钻井液加重混浆装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种钻井液加重混浆装置，其特征在于，包括呈喇叭状的混合管(1)、用于输送物料的加料管(4)、用于输送钻井液的进液管(2)以及用于排出混合后的加重钻井液的排液管(3)，所述加料管(4)与所述混合管(1)连通，所述进液管插入于所述混合管(1)的大端，所述混合管(1)的小端与所述排液管(3)连通；

所述进液管(2)包括主喷嘴(25)和若干个辅助喷嘴(24)，所述主喷嘴(25)位于所述进液管(2)的轴线的末段，所述辅助喷嘴(24)用于向所述混合管内喷射所述钻井液、以使所述钻井液和所述物料发生预混，所述辅助喷嘴(24)的轴线与所述进液管(2)的轴线平行。

2.根据权利要求1所述的钻井液加重混浆装置，其特征在于，所述进液管(2)上设有辅助喷嘴过滤器(21)，以便对进入所述辅助喷嘴(24)的所述钻井液进行过滤。

3.根据权利要求2所述的钻井液加重混浆装置，其特征在于，所述辅助喷嘴过滤器(21)包括积液罩(211)和设有若干个过滤孔(212)的内壁，所述内壁与所述积液罩(211)间的流道面积小于所述内壁的截面积；

所述积液罩(211)靠近所述进液管(2)的入口一端的直径小于靠近所述进液管(2)的出口一端的直径，且在靠近所述出口的端面上设有与所述辅助喷嘴(24)对应连通的排液孔(213)。

4.根据权利要求3所述的钻井液加重混浆装置，其特征在于，所述辅助喷嘴(24)与所述辅助喷嘴过滤器(21)之间设有辅助喷嘴进液管(22)，所述辅助喷嘴进液管(22)的两端设有连接螺母，以便与所述辅助喷嘴(24)和所述辅助喷嘴过滤器(21)螺纹连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的钻井液加重混浆装置，其特征在于，所述混合管(1)的大端设有进液管安装孔(11)和辅助喷嘴安装孔(12)，所述进液管(2)的中段设有安装法兰(23)，所述安装法兰(23)上设有与所述辅助喷嘴安装孔(12)一一对应的辅助喷嘴连接孔；

所述辅助喷嘴(24)的外壁面上设有外螺纹，所述辅助喷嘴安装孔(12)为与所述外螺纹配合的螺纹孔。

6.根据权利要求5所述的钻井液加重混浆装置，其特征在于，所述辅助喷嘴(24)包括喷管(243)、连接于所述喷管(243)端部的螺杆头(242)以及螺纹接头(241)，所述螺纹接头(241)套接于所述螺杆头(242)外；

所述喷管(243)的外壁面上设有所述外螺纹。

7.根据权利要求1-4任一项所述的钻井液加重混浆装置，其特征在于，所述辅助喷嘴(24)为锥形喷嘴，所述辅助喷嘴(24)的入口直径大于所述辅助喷嘴(24)的出口直径。

8.根据权利要求1-4任一项所述的钻井液加重混浆装置，其特征在于，所述辅助喷嘴(24)在所述主喷嘴(25)的圆周方向上均匀分布。

9.根据权利要求8所述的钻井液加重混浆装置，其特征在于，所述辅助喷嘴(24)的数量为八个。

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