CN101343987A - 钻井液净化***装置 - Google Patents
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Abstract
钻井液净化***装置,用于石油、地质勘探、非开挖等钻井作业钻井液的循环净化和地面配制。包括设有振动筛、除气器、除砂器、除泥器、离心机的初处理罐和后处理罐,设有混合漏斗的配浆罐,各罐于内腔设有贯通本罐各仓的中心吸入管,于罐外设有与本罐各仓相通的喷射主管,于罐下设有与本罐各仓相通的底部吸入管,在配浆罐及相邻罐的顶上,设有连自混合漏斗的泥浆分流管,***末端,设有钻井液输出管,各罐的中心吸入管、底部吸入管接入本罐的砂泵吸入端,各罐的喷射主管及罐顶有关设备接入砂泵排出并联管,该管将本罐砂泵或者本罐与他罐砂泵排出端并联。本发明旨在用合理结构解决现有净化装置搅拌均匀性差、效率低、沉淀严重的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及石油、地质勘探、非开挖等钻井作业钻井液的循环净化,也能用于这些作业的钻井液地面配制。
背景技术
目前国内外用于上述领域的钻井液净化***装置,一般是由在顶部装置振动筛、除气器、除砂器、除泥器、离心分离机的初处理罐和后处理罐,装有混合漏斗的配浆罐,以及根据需要要添加的储备罐,按工艺路线排列所构成,各罐之间有泥浆槽和管道连通,其中的罐体为设有隔仓的卧式长方体罐,隔仓内设有叶片式搅拌器。***工作时,来自于井内的钻井液在砂泵的拖动下,经过筛粗、除气、除砂、除泥、离心分离后得到净化,再由泥浆泵输入井中,循环往复;需补充的钻井液,其配料经混合漏斗由砂泵排入罐中,与净化后的钻井液相汇,在搅拌过程中完成配制。为满足钻井工艺,所配制的钻井液必须达到所要求的粘度和密度,因而现有装置在净化和配制的整个过程中都要搅拌。
现有的净化***装置,由于采用叶片式搅拌器,搅拌效果很差,搅动实际上只在搅拌器附近发生,稍远些的钻井液流动较缓慢,罐体的角落处几乎为死区。此外,罐内又设置了纵横交错的管线,加上多台搅拌器,使钻井液的流动受到很大的阻碍,更加降低了混合的效果。尤其是在配制加重钻井液时,由于搅拌均匀性很差,粘度难以起来,常常短时间内罐体中就堆积了大量的沉淀。必须要不断大量地补料,另一方面也使配制的时间很长。
由于大量沉淀的堆积,作业中不得不又增加一道清砂工序——在罐体的各个仓都开有一个清砂门,完井后,工人要进到罐中将泥砂挖出。工作量大,劳动强度大,而且管线纵横不好挖,清除相当困难。挖出的泥砂中夹杂着很多重金石粉,和泥砂混合后不能回收,造成严重的浪费,同时产生大量废料。
现有净化***装置,罐中设置的复杂管线,不仅是搅拌钻井液的障碍,也是清砂、维修的障碍。长久以来,受到净化***工作方式和整体构造中多种因素的牵制,管线复杂问题一直未得到理想的解决。此外,现有装置采取一机一泵,即除气器、除砂器、除泥器以及配料、排空等都各专用一泵,整个***除管线复杂外,砂泵也多,布局零散而拥挤,工作时能耗高。
综上所述,现有净化***装置,构造欠合理,工作方式落后,效率低,造成的浪费大,难以满足现代钻井工艺要求,特别是在防井喷时,不能快速提供高密度混合良好的钻井液,给安全生产带来危害。
发明内容
本发明的目的,是对现有钻井液净化***装置进行改进,通过研究和解决混浆模式和构造设计,使该装置所存在的搅拌均匀性差,效率低、沉淀严重,结构布局不合理的缺陷得以克服。
上述目的是通过这样的技术方案予以实现的:在钻井液净化***装置中,各罐于内腔设置一贯通本罐各仓的中心吸入管,于罐外设置一沿本罐各仓的喷射主管,其上均布穿过罐壳并焊死的喷射支管,于罐下设置与本罐各仓相通的底部吸入管,在配浆罐及相邻罐的顶上,设置连自混合漏斗且与所述罐各仓相通的泥浆分流管,在***的末端,设置一平行罐体的钻井液输出管,该管上并伸以单根进入该处各罐各仓的连通管,各罐的中心吸入管、底部吸入管的出口接入本罐的砂泵吸入端,各罐的喷射主管及罐顶有关设备的入口接入一排出主管,该管将本罐砂泵或者本罐与他罐砂泵排出端并联。
本发明的装置,混浆可在配制时进行,净化时停止。净化时,关掉初处理罐和后处理罐的中心吸入管支线、喷射主管支线的阀门,砂泵工作,来自井内的钻井液经过各级净化设备后由泥浆泵抽入井中,实现循环。配制时,除初处理罐外,关掉其余各罐底部吸入管支线及各净化设备的阀门,打开各罐中心吸入管支线、喷射主管支线的阀门,打开配浆罐混合漏斗的阀门,砂泵工作,配料通过泥浆分流管上各出口进入罐内,同时,各罐中液体从中心吸入管通过泵送进入喷射主管,再从喷射主管的喷射支管喷出,在罐内产生冲击,形成涡旋,根据钻井液密度,合理设计相应的喷射压力和混流速度,钻井液中的各种固形物即被冲散卷起,被涡旋混合,达到粘度和密度后即停止。完井后,启动砂泵,先将罐中的液体和沉砂混匀,再关闭中心吸入管支线、喷射主管支线上的阀门,关闭罐顶各设备支线的阀门,打开底部吸入管支线的阀门,打开排出主管上外排口的阀门,罐内液体包括泥砂即被排尽。
本发明相对现有技术的优点是:
1、混合动力大,粘度和密度上升快,配浆时间短,满足现代钻井工艺要求。
2、混合效果好,不产生沉淀,既不需清砂,也避免钻井液配料的浪费。
3、通过管线设置将净化与混浆分开进行,使动力能得到合理分配,集中使用,既减少砂泵用量,又降低功耗。
4、各罐的砂泵排出均采用并联,合力解决各净化设备的拖动和配制加重钻井液时单泵喷射力的不足,两泵合力喷射搅拌一个罐的钻井液,使本发明搅拌力大、速度快,搅拌均匀、保证罐内无沉砂的优势更加突出。
5、管线布局合理,尽量减少在罐内的占位,既利于混浆效力的最大发挥,又便于操作与维修,***具有集约化的特点。
附图说明
图1为本发明结构示意主视图;
图2为图1的俯视图;
图3为本发明钻井液罐横截面结构示意图;
图4为本发明一罐二泵配置和一罐一泵配置相组合的结构俯视图;
图5为放大的图4右视图;
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参见图1、图2、图3,钻井液净化***装置,包括分别在顶部设有振动筛1、除气器3、除砂器4的初处理罐2,设有除泥器5、离心机6的后处理罐7,设有混合漏斗9的配浆罐8,根据钻机大小和所需钻井液储量,在后处理罐与配浆罐之间还可增设储备罐,各罐之间可由泥浆槽10连通。***中各钻井液罐内设有相通的隔仓,各罐于内腔设有贯通本罐各仓的中心吸入管19,于罐外设有沿本罐各仓的喷射主管27,其上均布二排穿过罐壳并焊死的喷射支管17和辅助喷射支管16,于罐下设有与本罐各仓相通的底部吸入管22,其在各仓出口处设有可在罐顶操作的闸板21,在配浆罐8以及相邻罐的顶上,设有连自混合漏斗9并与所经过的各仓相通的泥浆分流管14,泥浆分流管14在各仓处设有阀门13,若设多个漏斗,其输出管汇于泥浆分流管14,在配浆罐一侧上设有两个泥浆泵吸入口15。为能产生理想的涡旋,***中各罐(参见图3),罐体采用半圆筒形底的卧式长罐,即罐内腔的横截面为下部半圆形与上部矩形的组合,焊于罐外的喷射主管27为变径(依流向从大而小)无缝管,位于罐底的一侧,其上焊接的一排喷射支管17和辅助喷射支管16,其喷嘴18的喷射方向皆沿于罐底切向,尽量靠近罐壁,设于罐内的中心吸入管19,一端封焊于罐端,一端伸出罐外,伸出端经滤清器接于砂泵12吸入端,罐内段上沿螺旋线均布若干吸入嘴20。各罐配置砂泵12及其驱动电机11,砂泵12可按一罐二泵配置,也可按初处理罐一罐二泵后序罐一罐一泵配置,但各罐的中心吸入管19和底部吸入管22的出口,都是接在砂泵12吸入端,各罐的喷射主管27及罐顶各设备(如除气器、除砂器、除泥器、离心机、混合漏斗)的进口都接在砂泵12的排出端,而砂泵12的排出端并联。图2是一罐二泵配置的形式,此种配置时,***中每罐有二个砂泵,各罐上都外接一砂泵吸入管32,该管接入本罐其中一砂泵的吸入端,各罐的中心吸入管19、底部吸入管22各通过设有阀门13的支线汇接于本罐另一砂泵12的吸入端,二砂泵的排出端由一其上设有外排口28(参见图5)的排出主管29并联,各罐的喷射主管27及罐顶有关设备的进口各通过设有阀门的支线接入排出主管29。净化时,操作有关阀门,各罐中液体分别经砂泵吸入管32和底部吸入管22各进入一砂泵,通过并联于二泵的排出主管29被泵送到该罐的净化设备,从其出口回到罐内,实现各级净化;配制时,操作有关阀门,各罐中的液体分别经砂泵吸入管32和中心吸入管19各进入一砂泵,通过并联于二泵的排出主管29进入喷射主管27从喷射支管17喷出,同时,配料从混合漏斗9喷入泥浆分流14管进入罐内,实现混浆。当***根据需要,组成中除有初处理罐2、后处理罐7、配浆罐8以外还有储备罐I 26和储备罐II 23时,砂泵配置可按图4所示的形式:初处理罐2按一罐二泵配置,后序罐按一罐一泵配置,按一罐一泵配置的罐成对排列,即后处理罐7与储备罐II 23为一对,储备罐I 26与配浆罐8为一对,这4个罐,每个罐只设一个砂泵,各罐的中心吸入管19和底部吸入管22各通过设有阀门的支线汇接于本罐的砂泵吸入端,各罐的喷射主管27及罐顶有关设备各通过设有阀门的支线接入排出主管29,而排出主管29跨接在成对的二罐之间将二罐的砂泵排出端并联。净化时,操作有关阀门后,初处理罐的情况如前述,进入后处理罐7上净化设备的液体从本罐和储备罐II 23的底部吸入管进入,经净化后从其出口回入罐中;配制时,对加重钻井液,操作有关阀门后,再关掉后处理罐7与储备罐II23、配浆罐8与储备罐II23各对其中一罐的喷射主管27,使混浆只在各对的其中一罐进行,然后再交换。若钻井液密度不大时,也可各罐同时进行混浆。在钻井过程中有时钻井液暂时不处理,这时钻井液可通过泥浆槽10及泥浆槽上的闸板控制,直接流进后处理罐和储备罐的各仓。当***如图4所示由多个罐所组成时,在***的末端,设置一平行于罐体且其上有多个泥浆泵吸入口15的钻井液输出管25,该管上并伸以单根进入该处各仓的连通管24,连通管24在各仓出口处设有阀门,以方便抽取任意一仓的钻井液,若连通管24横穿罐体,罐体内不宜用阀门而采用闸板。
Claims (10)
1、钻井液净化***装置,包括在其顶部设有振动筛、除气器、除砂器、除泥器、离心机的初处理罐和后处理罐,设有混合漏斗的配浆罐,各罐配置使钻井液流动的砂泵及其驱动电机,罐体为具有相通隔仓的卧式长罐,所述罐依工艺路线为序,通过液道相互连通,其特征在于,各罐于内腔设有一贯通本罐各仓的中心吸入管,于罐外设有一沿本罐各仓的喷射主管,其上均布穿过罐壳并焊死的喷射支管,于罐下设有与本罐各仓相通的底部吸入管,在配浆罐及相邻罐的顶上,设有连自混合漏斗且与所述罐各仓相通的泥浆分流管,各罐的中心吸入管、底部吸入管的出口接入本罐的砂泵吸入端,各罐的喷射主管及罐顶有关设备的入口接入砂泵排出主管,该管将本罐砂泵或者本罐与他罐砂泵的排出端并联。
2、根据权利要求1所述的钻井液净化***装置,其特征在于,***中各罐,其内腔的横截面为下部半圆形与上部矩形的组合,其中心吸入管一端封焊于罐端,另一端伸出罐外并焊封,罐内段沿螺旋线均布若干吸入嘴,其喷射主管为变径无缝管,位于罐底一侧,均布其上的喷射支管有二排,其喷嘴的喷射方向皆沿罐壁切向。
3、根据权利要求1所述的钻井液净化***装置,其特征在于,***中砂泵,各罐为一罐二泵配置。
4、根据权利要求1所述的钻井液净化***装置,其特征在于,***中砂泵,初处理罐为一罐二泵配置,其后序各罐为一罐一泵配置。
5、根据权利要求3所述的钻井液净化***装置,其特征在于,为一罐二泵配置的罐,罐上外接一砂泵吸入管,该罐的中心吸入管、底部吸入管各通过支线汇接于一砂泵的吸入端,砂泵吸入管接入另一砂泵的吸入端,该罐的喷射主管及罐顶有关设备各通过支线接入排出主管,该管并接于所述二砂泵的排出端。
6、根据权利要求4所述的钻井液净化***装置,其特征在于,为一罐一泵配置的罐,成对排列,各罐的中心吸入管、底部吸入管各通过支线汇接于本罐的砂泵吸入端,各罐的喷射主管及罐顶有关设备各通过支线接入排出主管,该管并接在与本罐成对的二罐上的砂泵排出端。
7、根据权利要求1所述的钻井液净化***装置,其特征在于,接入砂泵吸入端、排出端的各支线上设有阀门。
8、根据权利要求1所述的钻井液净化***装置,其特征在于,在***的末端,设有一平行于罐体的钻井液输出管,该管上有以单根进入该处各罐各仓的连通管,钻井液输出管上设有数个泥浆泵吸入口。
9、根据权利要求1所述的钻井液净化***装置,其特征在于,并联在砂泵排出端的排出主管上设有外排口。
10、根据权利要求1或8所述的钻井液净化***装置,其特征在于,底部吸入管、泥浆分流管、连通管在各仓出口处设有阀门或者闸板。
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