CN216866622U - 一种钻井用连续灌钻井液装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钻井用连续灌钻井液装置，涉及油气开采技术领域，包括搅拌罐（1）、储液罐（3）、第一泥浆泵（2）和第二泥浆泵（4），所述搅拌罐（1）储液罐（3）之间由第一泥浆泵（2）连通，所述储液罐（3）包括上层储存区（5）和多个下层储存单元（6），所述上层储存区（5）和下层储存单元（6）通过第一换向阀（7）连接，所述多个下层储存单元（6）与第二泥浆泵（4）的进水管通过第二换向阀（8）连接，任意一个下层储存单元（6）与第二换向阀（8）处于连通的状态下，该下层储存单元（6）与第一换向阀（7）处于关闭状态。本实用新型可以根据每次灌注抽取过下层储存单元（6）的数量来精确控制钻井液注入量。

Description

一种钻井用连续灌钻井液装置

技术领域

本申请涉及油气开采技术领域，具体而言，涉及一种钻井用连续灌钻井液装置。

背景技术

在油气开采技术领域，在开采初期时天然气或页岩气等在地层压力下会自动喷发出，采气时只需要通过设备收集即可。但是当采集一段时间后，为了控制地层压力，防止地面出现沉降下陷，或者由于地层压力不足导致天然气、页岩气需要加压才能开采。因此基于上述原因，施工人员需要不断向井内灌注钻井液，通过钻井液来将地层压力控制在一定范围内。因为采气需要释放，而钻井液需要灌注，因此钻井液的灌注和井内气体的开采都是间歇式进行，所以工作人员需要连续重复上述工作。在采气过程中，根据钻井深度以及井内压力，施工人员可以计算出一个时间段内需要的钻井液总量或者平均灌注量，但是制造钻井液的搅拌机不可能每次灌注时都单独启动，因此钻井液需要储液罐。所以在灌注钻井液时存在具体灌注量不准确的问题，当灌注的的钻井液误差过大，导致井内压力超过允许的范围，则会造成井喷等施工问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种钻井用连续灌钻井液装置，其针对现有技术问题不足，实现能够准确定量灌注钻井液的目的。

本申请的实施例通过以下技术方案实现：一种钻井用连续灌钻井液装置，包括搅拌罐、储液罐、第一泥浆泵和第二泥浆泵，所述搅拌罐与第一泥浆泵的进水管连接，所述第一泥浆泵的出水口与储液罐连接，第一泥浆泵用于将搅拌罐内搅拌完成的钻井液输送至储液罐内，所述储液罐包括上层储存区和多个下层储存单元，所述上层储存区和下层储存单元通过一个第一换向阀连接，第一换向阀在换向时，会改变上层储存区与下层储存单元的连通关系，例如在第一换向阀换向前，一个下层储存单元与上层储存区连通，但是在第一换向阀换向后，该下层储存单元则与上层储存区隔绝，所述多个下层储存单元与第二泥浆泵的进水管通过一个第二换向阀连接，同理，第二换向阀也是用于改变下层储存单元与第二泥浆泵的连通关系的，任意一个所述下层储存单元与第二泥浆泵在通过第二换向阀处于连通的状态下，该下层储存单元与上层储存区之间的第一换向阀处于关闭状态，也就是说，当第二泥浆泵在抽取一个下层储存单元内的钻井液时，该下层储存单元与上层储存区不连通，那么根据下层储存单元的容量可以直观地控制钻井液的灌注量，从而避免钻井液灌注误差过大，在该下层储存单元被抽取钻井液时，其余下层储存单元与上层储存区连通。第一换向阀和第二换向阀不同之处在于第一换向阀有一个进液口和多个出液口，进液口与上层储存区连接，多个出液口分别与多个下层储存单元连接，并且第一换向阀的多个出液口中只有一个处于关闭状态；而第二换向阀则有多个进液口和一个出液口，多个进液口分别与多个下层储存单元连接，出液口与第二泥浆泵连接，并且第二换向阀的多个进液口只有一个处于打开状态。第一换向阀的关闭的出液口和第二换向阀的打开的进液口始终保持同步，即关闭的出液口和打开的进液口始终位于一个下层储存单元上，从而控制钻井液的灌注量。

进一步地，所述第一换向阀和第二换向阀均为电磁阀，所述第一换向阀和第二换向阀之间电连接，在控制第二换向阀换向时，第一换向阀会跟随换向，达到同步控制的目的。

进一步地，所述搅拌罐的内侧壁顶部设置有第一浮球液位开关，第一浮球液位开关用于控制搅拌罐内的液位，可以根据指定液位判断需要加入多少重量的原料，从而控制钻井液各成分的比例。

进一步地，所述上层储存区的内侧壁顶部设置有第二浮球液位开关，所述第二浮球液位开关与第一泥浆泵电连接。当上层储存区内钻井液即将存满时，第二浮球液位开关会从液位上方变为液位下方，从而控制第一泥浆泵停止工作。

进一步地，所述多个下层储存单元内侧壁底部均设置有第三浮球液位开关，所述第三浮球液位开关均与第一换向阀和第二换向阀电连接。在第二泥浆泵抽取一个下层储存单元的钻井液时，该下层储存单元内的钻井液逐渐减少，液面降低，处于该下层储存单元内的第三浮球液位开关会由液面下变为液面上，此时第三浮球液位开关会控制第二换向阀和第一换向阀换向。

进一步地，所述第二泥浆泵的出水管上连接有回流支路和泄压支路，所述回流支路和泄压支路均与搅拌罐连接，所述回流支路与第二泥浆泵的出水管通过第三换向阀连接，所述泄压支路上设置有泄压阀。当井内不需要继续灌注钻井液时，施工人员可以控制第三换向阀换向，避免钻井液继续输入井内，然后关闭第二泥浆泵，回流支路还可以在清洗搅拌罐和储液罐时对清洗水进行重复利用，达到节约水的目的。而在井内压力过高时，泄压阀会自动打开泄压，属于自动安全措施。

进一步地，所述多个下层储存单元的内部容积相同，相同的容积更容易计算钻井液的灌注量，同时在各个下层储存单元侧壁上开设视窗，可以根据下层储存单元内剩余的灌注量来更精确地计算钻井液注入量。

本申请实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本实用新型设计合理、结构简单，可以根据每次灌注抽取过下层储存单元的数量来精确控制钻井液注入量，从而防止钻井液注入过多导致井内压力无法控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型技术方案，下面将对实施例描述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为本实用新型的结构示意图；

图2为储液罐部分的放大图；

图3为储液罐的俯视图；

图4为去除第一换向阀后的储液罐俯视图；

图标：1-搅拌罐；2-第一泥浆泵；3-储液罐；4-第二泥浆泵；5-上层储存区；6-下层储存单元；7-第一换向阀；8-第二换向阀；9-第一浮球液位开关；10-第二浮球液位开关；11-第三浮球液位开关，12-视窗，13-泄压阀，14-第三换向阀。

具体实施方式

下面结合附图，通过本实用新型实施例的具体实现方式，对本实用新型技术方案进行清楚、完整地说明。

如图1至图4所示，一种钻井用连续灌钻井液装置，包括搅拌罐1、储液罐3、第一泥浆泵2和第二泥浆泵4，所述搅拌罐1与第一泥浆泵2的进水管连接，所述第一泥浆泵2的出水口与储液罐3连接，第一泥浆泵2用于将搅拌罐1内搅拌完成的钻井液输送至储液罐3内，所述储液罐3包括上层储存区5和两个下层储存单元6，所述上层储存区5和下层储存单元6通过一个第一换向阀7连接，第一换向阀7在换向时，会改变上层储存区5与下层储存单元6的连通关系，例如在第一换向阀7换向前，一个下层储存单元6与上层储存区5连通，但是在第一换向阀7换向后，该下层储存单元6则与上层储存区5隔绝，所述两个下层储存单元6与第二泥浆泵4的进水管通过一个第二换向阀8连接，同理，第二换向阀8也是用于改变下层储存单元6与第二泥浆泵4的连通关系的，任意一个所述下层储存单元6与第二泥浆泵4在通过第二换向阀8处于连通的状态下，该下层储存单元6与上层储存区5之间的第一换向阀7处于关闭状态，也就是说，当第二泥浆泵4在抽取一个下层储存单元6内的钻井液时，该下层储存单元6与上层储存区5不连通，那么根据下层储存单元6的容量可以直观地控制钻井液的灌注量，从而避免钻井液灌注误差过大，在该下层储存单元6被抽取钻井液时，其余下层储存单元6与上层储存区5连通。第一换向阀7和第二换向阀8不同之处在于第一换向阀7有一个进液口和两个出液口，进液口与上层储存区5连接，两个出液口分别与两个下层储存单元6连接，并且第一换向阀7的两个出液口中只有一个处于关闭状态；而第二换向阀8则有两个进液口和一个出液口，两个进液口分别与两个下层储存单元6连接，出液口与第二泥浆泵4连接，并且第二换向阀8的两个进液口只有一个处于打开状态。第一换向阀7的关闭的出液口和第二换向阀8的打开的进液口始终保持同步，即关闭的出液口和打开的进液口始终位于一个下层储存单元6上，从而控制钻井液的灌注量。

进一步地，所述第一换向阀7和第二换向阀8均为电磁阀，所述第一换向阀7和第二换向阀8之间电连接，在控制第二换向阀8换向时，第一换向阀7会跟随换向，达到同步控制的目的。

进一步地，在图3和图4中可直观地看到第一换向阀的一种实施方式，在上层储存区5与下层储存单元6之间具有隔板，隔板中部开设有用于连通上层储存区5与下层储存单元6的孔，而下层储存单元6之间也通过隔板隔离开，因此同一个孔就被分割为通向不同下层储存单元6的通道，图中为两个通道，如图4中分为的上下两个通道，第一换向阀7固定于下层储存单元6之间的隔板上，图3中第一换向阀7具有半圆形的挡板，挡板挡住图示中位于上方的通道，露出位于下方的通道；当第一换向阀7换向后，则会挡住下方的通道，漏出位于上方的通道。图3和图4中省略了第二浮球液位开关10的图示，仅为了显示储液罐3和第一换向阀7的连接关系。

进一步地，所述搅拌罐1的内侧壁顶部设置有第一浮球液位开关9，第一浮球液位开关9用于控制搅拌罐1内的液位，可以根据指定液位判断需要加入多少重量的原料，从而控制钻井液各成分的比例。

进一步地，所述上层储存区5的内侧壁顶部设置有第二浮球液位开关10，所述第二浮球液位开关10与第一泥浆泵2电连接。当上层储存区5内钻井液即将存满时，第二浮球液位开关10会从液位上方变为液位下方，从而控制第一泥浆泵2停止工作。

进一步地，所述两个下层储存单元6内侧壁底部均设置有第三浮球液位开关11，所述第三浮球液位开关11均与第一换向阀7和第二换向阀8电连接。在第二泥浆泵4抽取一个下层储存单元6的钻井液时，该下层储存单元6内的钻井液逐渐减少，液面降低，处于该下层储存单元6内的第三浮球液位开关11会由液面下变为液面上，此时第三浮球液位开关11会控制第二换向阀8和第一换向阀7换向。

进一步地，所述第二泥浆泵4的出水管上连接有回流支路和泄压支路，所述回流支路和泄压支路均与搅拌罐1连接，所述回流支路与第二泥浆泵4的出水管通过第三换向阀14连接，所述泄压支路上设置有泄压阀13。当井内不需要继续灌注钻井液时，施工人员可以控制第三换向阀14换向，避免钻井液继续输入井内，然后关闭第二泥浆泵4，回流支路还可以在清洗搅拌罐1和储液罐3时对清洗水进行重复利用，达到节约水的目的。而在井内压力过高时，泄压阀13会自动打开泄压，属于自动安全措施。

进一步地，所述两个下层储存单元6的内部容积相同，相同的容积更容易计算钻井液的灌注量，同时在每个下层储存单元6侧壁上开设视窗12，可以根据下层储存单元6内剩余的灌注量来更精确地计算钻井液注入量。

需要说明的是，为了精确控制钻井液的注入量，因此将储液罐3分为上下两层，下层储液罐3分为两个下层储存单元6，根据下层储存单元6来确定每次向井内灌注的钻井液数量，从而控制井内压力。

在本实施例中，通过第一换向阀7和第二换向阀8同步控制的方式，避免了分别控制出错的可能性。

在本实施例中，一种钻井用连续灌钻井液装置提供的工作方式如下：首先向搅拌罐1内按比例送入各种重量的材料，然后向搅拌罐1内输入水，当液面到达第一浮球液位开关9时即可停止输水，然后启动搅拌罐1，钻井液搅拌成型后通过第一泥浆泵2将钻井液输入至储液罐3，钻井液进入上层储存区5然后进入与上层储存区5连通的下层储存单元6内，此时另一个下层储存单元6由于第一换向阀7的隔离，没有钻井液的进入，当需要灌注钻井液时，没有钻井液的第三浮球开关和第二泥浆泵4得电，控制第二换向阀8和第一换向阀7换向，第二泥浆泵4即可与储存由钻井液的下层储存单元6中抽取钻井液，此时原本没有钻井液的下层储存单元6由于第一换向阀7的换向得以与上层储存区5连通，从而注入钻井液，然后等待第二换向阀8和第一换向阀7的下一次换向。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种钻井用连续灌钻井液装置，其特征在于：包括搅拌罐（1）、储液罐（3）、第一泥浆泵（2）和第二泥浆泵（4），所述搅拌罐（1）与第一泥浆泵（2）的进水管连接，所述第一泥浆泵（2）的出水口与储液罐（3）连接，所述储液罐（3）包括上层储存区（5）和多个下层储存单元（6），所述上层储存区（5）和下层储存单元（6）通过一个第一换向阀（7）连接，所述多个下层储存单元（6）与第二泥浆泵（4）的进水管通过一个第二换向阀（8）连接，任意一个所述下层储存单元（6）与第二泥浆泵（4）在通过第二换向阀（8）处于连通的状态下，该下层储存单元（6）与上层储存区（5）之间的第一换向阀（7）处于关闭状态。

2.根据权利要求1所述的一种钻井用连续灌钻井液装置，其特征在于：所述第一换向阀（7）和第二换向阀（8）均为电磁阀，所述第一换向阀（7）和第二换向阀（8）之间电连接。

3.根据权利要求1所述的一种钻井用连续灌钻井液装置，其特征在于：所述搅拌罐（1）的内侧壁顶部设置有第一浮球液位开关（9）。

4.根据权利要求1所述的一种钻井用连续灌钻井液装置，其特征在于：所述上层储存区（5）的内侧壁顶部设置有第二浮球液位开关（10），所述第二浮球液位开关（10）与第一泥浆泵（2）电连接。

5.根据权利要求2所述的一种钻井用连续灌钻井液装置，其特征在于：所述多个下层储存单元（6）内侧壁底部均设置有第三浮球液位开关（11），所述第三浮球液位开关（11）均与第一换向阀（7）和第二换向阀（8）电连接。

6.根据权利要求1所述的一种钻井用连续灌钻井液装置，其特征在于：所述第二泥浆泵（4）的出水管上连接有回流支路和泄压支路，所述回流支路和泄压支路均与搅拌罐（1）连接，所述回流支路与第二泥浆泵（4）的出水管通过第三换向阀（14）连接，所述泄压支路上设置有泄压阀（13）。

7.根据权利要求1所述的一种钻井用连续灌钻井液装置，其特征在于：所述多个下层储存单元（6）的内部容积相同。

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