CN221546907U - 钻井液中添加润滑剂的加料系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于石油工程和油田化学技术领域，具体涉及钻井液中添加润滑剂的加料系统。所述的钻井液中添加润滑剂的加料系统，包括钻井液储罐，钻井液储罐通过输料管连接钻井液泵，钻井液储罐内部对应输料管与钻井液储罐的连接口设有润滑剂加压喷射机构，所述润滑剂加压喷射机构紧邻输料管与钻井液储罐的连接口设置。通过对润滑剂进行加压，正对输料管与钻井液储罐的连接口的方向进行喷射，可以有效避免润滑剂在钻井液中自由扩散，能够更好的被泵入输料管中，可以瞬间提高钻井液中润滑剂的含量，更高效的降低钻探过程中的摩擦阻力。

Description

钻井液中添加润滑剂的加料系统

技术领域

本实用新型属于石油工程和油田化学技术领域，具体涉及钻井液中添加润滑剂的加料系统。

背景技术

钻井液在油气钻探中发挥着至关重要的作用，它不仅作为钻探过程中的循环介质，而且对钻井设备和钻探效果有着显著的影响。钻井液的主要作用为：清洁井底：携带岩屑至地面，避免钻头重复切削，提高钻探效率；冷却和润滑钻头及钻柱：降低钻头温度，减少钻具磨损，延长使用寿命；平衡地层压力：防止井喷或井漏，确保钻井过程安全；悬浮岩屑：防止岩屑沉积导致钻井事故。

随着钻井技术的发展，对钻井液的性能要求越来越高，尤其是在深井、超深井以及特殊工艺井的应用中。为了提高钻井液的性能，通常会在钻井液中添加各种化学添加剂，其中润滑剂是一个重要的组成部分。在钻井液中添润滑剂的作用主要为：降低摩擦系数：减少钻杆、钻头与井壁之间的摩擦，降低扭矩和拉力；减少磨损：保护钻探设备，延长设备使用寿命；提高钻井速度：通过减少摩擦阻力，提高钻头的钻进效率。

通常，润滑剂在钻井液储罐中添加，通过搅拌装置搅拌均匀后泵入钻杆，然后从钻头水眼出来后，进入井底，钻探过程中全程使用钻井液和润滑剂的混合物，润滑剂均匀分散在整个钻井液中，在钻探过程中遍布整个井壁，然而钻探过程中并不是时时需要润滑剂的参与，提前分散后造成了润滑剂的浪费，且润滑剂在钻井液中分散后，单位浓度较低，需要润滑剂起到降低摩擦系数的作用时，往往浓度不足，效果不理想。

专利CN109869104A公开了一种钻井液润滑剂的加料系统，包括钻井液罐、钻井液泵和连接于钻井液罐和钻井液泵之间的管道，以及设置在钻井液罐内的润滑剂加料漏斗，润滑剂加料漏斗的出料口紧邻钻井液罐的钻井液出口。所述润滑剂加料漏斗的下部为S型。此系统虽然可以一定程度上起到增浓润滑剂的作用，但是其加料为常压自然加料，进入钻井液的润滑剂会自由扩散，使得部分润滑剂分散在钻井液储罐中，对润滑剂浓度的提升效果有限，且投加润滑剂过程依赖人工，给施工人员造成负担。

实用新型内容

本实用新型为解决润滑剂常压加料在钻井液中自然扩散，不能最大程度被收集、泵入井底，且加料过于依赖人工的问题，提供一种钻井液中添加润滑剂的加料系统。

为了解决上述问题，本实用新型的技术方案是：

本实用新型所述的钻井液中添加润滑剂的加料系统，包括钻井液储罐，钻井液储罐通过输料管连接钻井液泵，钻井液储罐内部对应输料管与钻井液储罐的连接口设有润滑剂加压喷射机构，所述润滑剂加压喷射机构紧邻输料管与钻井液储罐的连接口设置。

通过对润滑剂进行加压，正对输料管与钻井液储罐的连接口的方向进行喷射，可以有效避免润滑剂在钻井液中自由扩散，能够更好的被泵入输料管中，可以瞬间提高钻井液中润滑剂的含量，更高效的降低钻探过程中的摩擦阻力。

进一步的，所述润滑剂加压喷射机构包括设置于钻井液储罐内部的储存箱体，储存箱体上设有润滑剂出料管，润滑剂出料管紧邻输料管与钻井液储罐的连接口，润滑剂出料管的管口正对输料管与钻井液储罐的连接口设置。

进一步的，所述储存箱体顶部分别设有加压气体管线、润滑剂加料管和放气管。

通过润滑剂加料管向储存箱体添加润滑剂，通过加压气体管线向储存箱体内润滑剂液面上方施加压力。

进一步的，所述加压气体管线、润滑剂加料管和放气管上分别设有加压气体阀、润滑剂加料阀和放气阀，所述润滑剂出料管上设有润滑剂出料阀。

进一步的，所述储存箱体内部设有液位变送器和压力变送器。

液位变送器和压力变送器连锁加压气体阀、润滑剂加料阀和放气阀，控制储存箱体内部的压力和液位的高低。

进一步的，所述加压气体管线连接增压泵。

进一步的，所述润滑剂加料管连接润滑剂储罐。

进一步的，所述钻井液储罐上设有钻井液进料管。

工作原理：润滑剂加压喷射机构在不用状态下通过各个阀门关闭和加压气体管线施加压力的手段使得储存箱体内的润滑剂中处于带压状态，当需要降低钻探过程的摩擦阻力时，控制润滑剂出料阀开启一段时间后关闭，带压的润滑剂瞬间从润滑剂出料管中朝向输料管方向喷射而出，紧接着通过泵的吸力被吸入输料管中，在输料管中形成一段高浓润滑剂；随着润滑剂出料阀关闭，润滑剂加料阀和放气阀同时开启，连锁液位控制器补加润滑剂至设定液位后，控制润滑剂加料阀和放气阀同时关闭，形成密闭空间，此时加压气体阀开启，通过增压泵向储存箱体内润滑剂液面上方施加压力，当监测至压力变送器的设定压力时，关闭加压气体阀。含高浓度的润滑剂的钻井液通过钻井液泵泵入井底，可以更加高效的降低钻探过程中的摩擦阻力。

本实用新型的有益效果如下：

（1）本实用新型通过对润滑剂进行加压，正对输料管与钻井液储罐的连接口的方向进行喷射，可以有效避免润滑剂在钻井液中自由扩散，能够更好的被泵入输料管中，可以瞬间提高钻井液中润滑剂的含量，从钻头水眼出来后，润滑剂可以先在钻头上形成润滑层，然后再进入井底，更高效的降低钻探过程中的摩擦阻力，大大的减少了润滑剂的使用量，降低了成本。

（2）本实用新型通过各个管线阀门、压力变送器和温度变送器的设置，通过PLC控制，解决了润滑剂加料过于依赖人工的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，在附图中：

图1为本实用新型钻井液中添加润滑剂的加料系统的结构示意图；

图2为润滑剂被加压喷射机构喷射初步阶段润滑剂和周围钻井液的状态图；

图3为润滑剂被加压喷射机构喷射中间阶段润滑剂和周围钻井液的状态图；

图4为润滑剂被加压喷射机构喷射最后阶段润滑剂和周围钻井液的状态图；

图5为润滑剂被加压喷射机构喷射后润滑剂和钻井液在输料管中的状态图；

图中：1、钻井液储罐；2、钻井液泵；3、输料管；4、润滑剂加压喷射机构；401、储存箱体；402、加压气体管线；403、润滑剂加料管；404、放气管；405、润滑剂出料管；406、润滑剂出料阀；407、加压气体阀；408、润滑剂加料阀；409、放气阀；5、润滑剂储罐；6、增压泵；7、钻井液进料管。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作可以理解的说明。

实施例

如图1-5所示，所述的钻井液中添加润滑剂的加料系统，包括钻井液储罐1，钻井液储罐1通过输料管3连接钻井液泵2，钻井液储罐1内部对应输料管3与钻井液储罐1的连接口设有润滑剂加压喷射机构4，所述润滑剂加压喷射机构4紧邻输料管3与钻井液储罐1的连接口设置。

通过对润滑剂进行加压，正对输料管3与钻井液储罐1的连接口的方向进行喷射，可以有效避免润滑剂在钻井液中自由扩散，能够更好的被泵入输料管3中，可以瞬间提高钻井液中润滑剂的含量，更高效的降低钻探过程中的摩擦阻力。

可以理解的，所述润滑剂加压喷射机构4包括设置于钻井液储罐1内部的储存箱体401，储存箱体401上设有润滑剂出料管405，润滑剂出料管405紧邻输料管3与钻井液储罐1的连接口，润滑剂出料管405的管口正对输料管3与钻井液储罐1的连接口设置。

可以理解的，所述储存箱体401顶部分别设有加压气体管线402、润滑剂加料管403和放气管404。

通过润滑剂加料管403向储存箱体401添加润滑剂，通过加压气体管线402向储存箱体401内润滑剂液面上方施加压力。

可以理解的，所述加压气体管线402、润滑剂加料管403和放气管404上分别设有加压气体阀407、润滑剂加料阀408和放气阀409，所述润滑剂出料管405上设有润滑剂出料阀406。

可以理解的，所述储存箱体401内部设有液位变送器和压力变送器。

液位变送器和压力变送器连锁加压气体阀407、润滑剂加料阀408和放气阀409，控制储存箱体401内部的压力和液位的高低。

可以理解的，所述加压气体管线402连接增压泵6。

可以理解的，所述润滑剂加料管403连接润滑剂储罐5。

可以理解的，所述钻井液储罐1上设有钻井液进料管7。

工作原理：润滑剂加压喷射机构4在不用状态下通过各个阀门关闭和加压气体管线402施加压力的手段使得储存箱体401内的润滑剂中处于带压状态，当需要降低钻探过程的摩擦阻力时，控制润滑剂出料阀406开启一段时间后关闭，带压的润滑剂瞬间从润滑剂出料管405中喷射而出，随后被泵入输料管3中；随着润滑剂出料阀406关闭，润滑剂加料阀408和放气阀409同时开启，连锁液位控制器补加润滑剂至设定液位后，控制润滑剂加料阀408和放气阀409同时关闭，形成密闭空间，此时加压气体阀407开启，通过增压泵6向储存箱体401内润滑剂液面上方施加压力，当监测至压力变送器的设定压力时，关闭加压气体阀407。含高浓度的润滑剂的钻井液通过钻井液泵2泵入井底，可以更加高效的降低钻探过程中的摩擦阻力。

如图2所示，润滑剂因带压被喷射出，形成一个向前的冲力，不会在钻井液中分散开，反而将周围的钻井液向四周挤开，从而形成一段高浓度的类圆台状的液柱，因钻井液泵2的吸力再集中被钻井液泵2吸入输料管3中，润滑剂被吸入输料管3的状态图依次如图3、图4、图5所示，当需要降低钻探过程的摩擦阻力时，只需要喷射一段时间，便足够满足润滑需要，图4中润滑剂出料阀406已经关闭，停止喷射润滑剂，此时钻井液因没有了高冲力的润滑剂的排挤力，重新向输料管3口处移动，如图5所示，当高冲力的润滑剂几乎完全被吸入输料管3中后，输料管3中继续吸入钻井液，所以润滑剂在输料管3中就形成了一段浓度很高的液柱，该液柱前后仍然是钻井液，在使用过程中，可以瞬间提高钻井液中润滑剂的含量，从钻头水眼出来后，润滑剂可以先在钻头上形成润滑层，然后再进入井底，更高效的降低钻探过程中的摩擦阻力，大大的减少了润滑剂的使用量，降低了成本。

Claims (6)

1.一种钻井液中添加润滑剂的加料系统，包括钻井液储罐（1），钻井液储罐（1）通过输料管（3）连接钻井液泵（2），其特征在于，钻井液储罐（1）内部对应输料管（3）与钻井液储罐（1）的连接口设有润滑剂加压喷射机构（4），所述润滑剂加压喷射机构（4）紧邻输料管（3）与钻井液储罐（1）的连接口设置；所述润滑剂加压喷射机构（4）包括设置于钻井液储罐（1）内部的储存箱体（401），储存箱体（401）上设有润滑剂出料管，润滑剂出料管紧邻输料管（3）与钻井液储罐（1）的连接口，润滑剂出料管的管口正对输料管（3）与钻井液储罐（1）的连接口设置；所述储存箱体（401）顶部分别设有加压气体管线（402）、润滑剂加料管（403）和放气管（404）。

2.根据权利要求1所述的钻井液中添加润滑剂的加料系统，其特征在于，所述加压气体管线（402）、润滑剂加料管（403）和放气管（404）上分别设有加压气体阀（407）、润滑剂加料阀（408）和放气阀（409），所述润滑剂出料管（405）上设有润滑剂出料阀（406）。

3.根据权利要求2所述的钻井液中添加润滑剂的加料系统，其特征在于，所述储存箱体（401）内部设有液位变送器和压力变送器。

4.根据权利要求1所述的钻井液中添加润滑剂的加料系统，其特征在于，所述加压气体管线（402）连接增压泵（6）。

5.根据权利要求1所述的钻井液中添加润滑剂的加料系统，其特征在于，所述润滑剂加料管（403）连接润滑剂储罐（5）。

6.根据权利要求1所述的钻井液中添加润滑剂的加料系统，其特征在于，所述钻井液储罐（1）上设有钻井液进料管（7）。