CN108590553A - 钻井泥浆岩屑分离和处理*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻井泥浆岩屑分离和处理***，其涉及石油天然气钻井技术领域，包括：泥浆岩屑分离机构，其包括：具有进口端和出口端的筛分筒；穿设在筛分筒中的第一动力轴；设置在筛分筒和第一动力轴之间的第一螺旋式叶片；脱水成型机构，其包括具有输入口和输出口的脱水筒，输入口与出口端相连通；穿设在脱水筒中的第二动力轴；设置在脱水筒和第二动力轴之间的第二螺旋式叶片，第二螺旋式叶片上螺旋的螺距由输入口方向向输出口方向逐渐减小；收集包装机构，其用于将脱水成型机构的输出口排出的岩屑进行收集包装处理以便运输；具有排液口的密封壳体，泥浆岩屑分离机构和脱水成型机构设置在密封壳体中，排液口用于排出泥浆。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井技术领域，特别涉及一种钻井泥浆岩屑分离和处理***。
背景技术
在石油天然气(包括地热)钻井作业中，需要钻井液在井筒内进行循环，从而将钻头破碎的岩屑携送到井口，再通过振动筛等分离***将钻井液与岩屑分离，分离后的钻井液返回泥浆罐重复利用，而被分离出的岩屑则流放至提前布置的露天废钻井液池内，待后续完井后集中回收处理。
现有的分离***均采用开放式的振动筛，以强制振动的方式将泥浆和岩屑分离。该种方式有如下几大缺点：振动筛会带来很大的噪音；在振动及岩屑的共同作用下极大的降低了筛网的使用寿命，增加了钻井工人的劳动强度和钻井成本，同时，当筛网损坏时，分离出的钻井液会带有大量岩屑，带有大量岩屑的钻机液再通入井筒中时会增大钻井工程的风险；开放式的分离及处理方式会造成岩屑散落，岩屑的不便收集会对环境造成一定程度的污染。因此，亟需一种新的钻井泥浆岩屑分离和处理***以消除了原有开放式振动筛分离***所存在的一种或多种缺陷。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种钻井泥浆岩屑分离和处理***，其能够在密闭环境下对井口返出的泥浆岩屑进行分离、岩屑脱水成型、岩屑自动收集包装。
本发明实施例的具体技术方案是：
一种钻井泥浆岩屑分离和处理***，所述钻井泥浆岩屑分离和处理***包括：
泥浆岩屑分离机构，所述泥浆岩屑分离机构包括：具有进口端和出口端的筛分筒，所述进口端用于输入钻井泥浆和岩屑；穿设在所述筛分筒中的第一动力轴；设置在所述筛分筒和所述第一动力轴之间的第一螺旋式叶片，所述第一螺旋式叶片的外周与所述筛分筒相连接，所述螺旋式叶片的中部与所述第一动力轴相连接；
脱水成型机构，所述脱水成型机构包括具有输入口和输出口的脱水筒，所述输入口与所述出口端相连通；穿设在所述脱水筒中的第二动力轴；设置在所述脱水筒和所述第二动力轴之间的第二螺旋式叶片，所述第二螺旋式叶片的外周与所述筛分筒相连接，所述第二螺旋式叶片的中部与所述第二动力轴相连接，所述第二螺旋式叶片上螺旋的螺距由输入口方向向输出口方向逐渐减小；
收集包装机构，所述收集包装机构用于将所述脱水成型机构的所述输出口排出的岩屑进行收集包装处理以便运输；
具有排液口的密封壳体，所述泥浆岩屑分离机构和所述脱水成型机构设置在所述密封壳体中，所述排液口用于排出泥浆。
在一种优选的实施方式中，所述筛分筒、所述第一动力轴和所述第一螺旋式叶片通过焊接方式形成一个刚性整体。
在一种优选的实施方式中，述筛分筒、所述第一动力轴和所述第一螺旋式叶片形成一螺旋流道。
在一种优选的实施方式中，所述筛分筒轴向横截面为矩形或梯形。
在一种优选的实施方式中，所述脱水筒、所述第二动力轴和所述第二螺旋式叶片通过焊接方式形成一个刚性整体。
在一种优选的实施方式中，所述脱水筒、所述第二动力轴和所述第二螺旋式叶片形成一螺旋流道。
在一种优选的实施方式中，所述筛分筒壁面上的开孔为120目，所述脱水筒壁面上的开孔为120目。
在一种优选的实施方式中，所述钻井泥浆岩屑分离和处理***还包括：电机、链轮传动机构；所述链轮传动机构与所述电机、所述第一动力轴、所述第二动力轴相传动连接。
在一种优选的实施方式中，所述筛分筒呈水平设置或倾斜设置。
在一种优选的实施方式中，所述筛分筒的下端与所述脱水筒的上端相连通。
本发明的技术方案具有以下显著有益效果：
本申请中的钻井泥浆岩屑分离和处理***采用了钻井泥浆岩屑回转分离的方式，将常规的分离方式的振动转变成转动，有效减轻了噪音污染，同时提高了筛分筒、脱水筒上开孔的使用寿命，降低了钻井工人的劳动强度、钻井成本及钻井工程风险；该***不仅完成了钻井泥浆岩屑的分离，同时还集成了岩屑的脱水成型及自动收集包装功能，对分离出的岩屑等杂质进行自动成型及实时收集，从而真正实现了整个处理环节中泥浆不落地的目的，有效提高了对环境的保护。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
图1为本发明实施例中钻井泥浆岩屑分离和处理***的结构示意图；
图2为本发明实施例中泥浆岩屑分离机构的第一种实施方式的结构示意图；
图3为本发明实施例中泥浆岩屑分离机构的第二种实施方式的结构示意图；
图4为本发明实施例中泥浆岩屑分离机构的第三种实施方式的结构示意图；
图5为本发明实施例中脱水成型机构的结构示意图。
以上附图的附图标记：
1、泥浆岩屑分离机构；11、筛分筒；12、第一动力轴；13、第一螺旋式叶片；14、进口端；15、出口端；2、脱水成型机构；21、脱水筒；22、第二动力轴；23、第二螺旋式叶片；24、输入口；25、输出口；3、收集包装机构；4、壳体；41、排液口；5、井筒。
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
为了能够在密闭环境下对井口返出的泥浆岩屑进行分离、岩屑脱水成型、岩屑自动收集包装，在本申请中提出了一种钻井泥浆岩屑分离和处理***，图1为本发明实施例中钻井泥浆岩屑分离和处理***的结构示意图，如图1所示，本申请中的钻井泥浆岩屑分离和处理***可以包括：泥浆岩屑分离机构1，泥浆岩屑分离机构1包括：具有进口端14和出口端15的筛分筒11，进口端14用于输入钻井泥浆和岩屑；穿设在筛分筒11中的第一动力轴12；设置在筛分筒11和第一动力轴12之间的第一螺旋式叶片13，第一螺旋式叶片13的外周与筛分筒11相连接，螺旋式叶片的中部与第一动力轴12相连接；脱水成型机构2，脱水成型机构2包括具有输入口24和输出口25的脱水筒21，输入口24与出口端15相连通；穿设在脱水筒21中的第二动力轴22；设置在脱水筒21和第二动力轴22之间的第二螺旋式叶片23，第二螺旋式叶片23的外周与筛分筒11相连接，第二螺旋式叶片23的中部与第二动力轴22相连接，第二螺旋式叶片23上螺旋的螺距由输入口24方向向输出口25方向逐渐减小；收集包装机构3，收集包装机构3用于将脱水成型机构2的输出口25排出的岩屑进行收集包装处理以便运输；具有排液口41的密封壳体4，泥浆岩屑分离机构1和脱水成型机构2设置在密封壳体4中，排液口41用于排出泥浆。
自井筒5中排出的钻井泥浆岩屑输送至本申请中钻井泥浆岩屑分离和处理***中的泥浆岩屑分离机构1的进口端14，通过第一动力轴12带动筛分筒11以及第一螺旋式叶片13进行转动，钻井泥浆岩屑在离心力的作用下得到分离，钻井泥浆通过筛分筒11的开孔甩出，进入密封壳体4，随后自排液口41排出至泥浆罐继续循环使用，岩屑在第一螺旋式叶片13推动的作用下，岩屑由进口端14被推向出口端15，最终自出口端15排出进入脱水成型机构2中。在脱水形成机构中，通过第二动力轴22带动脱水筒21以及第二螺旋式叶片23进行转动，岩屑在离心力的作用下将其携带的少量泥浆甩出分离，同时，在螺距逐渐减小的第二螺旋式叶片23推动的作用下，岩屑由输入口24被推向输出口25，与此同时，岩屑慢慢被第二螺旋式叶片23压紧成型，最终成型的岩屑自输出口25排出，自动掉落至收集包装机构3中。而被筛分筒11、脱水筒21分离出的泥浆在密封壳体4中得以收集，之后由排液口41排出至泥浆管中进行循环使用。
本申请中的钻井泥浆岩屑分离和处理***采用了钻井泥浆岩屑回转分离的方式，将常规的分离方式的振动转变成转动，有效减轻了噪音污染，同时提高了筛分筒11、脱水筒21上开孔的使用寿命，降低了钻井工人的劳动强度、钻井成本及钻井工程风险；该***不仅完成了钻井泥浆岩屑的分离，同时还集成了岩屑的脱水成型及自动收集包装功能，对分离出的岩屑等杂质进行自动成型及实时收集，从而真正实现了整个处理环节中泥浆不落地的目的，有效提高了对环境的保护。
为了能够更好的理解本申请中的钻井泥浆岩屑分离和处理***，下面将对其做进一步解释和说明。如图1所示，本钻井泥浆岩屑分离和处理***包括：泥浆岩屑分离机构1、脱水成型机构2、收集包装机构3和具有排液口41的密封壳体4，其中，泥浆岩屑分离机构1和脱水成型机构2设置在密封壳体4中，密封壳体4的下端面可以呈锥形，如此有利于排液口41排出泥浆。
图2为本发明实施例中泥浆岩屑分离机构1的第一种实施方式的结构示意图，如图2所示，泥浆岩屑分离机构1可以包括：具有进口端14和出口端15的筛分筒11，进口端14用于输入钻井泥浆和岩屑，钻井泥浆和岩屑从井筒5中循环排出后输送至该进口端14；穿设在筛分筒11的中心的第一动力轴12；设置在筛分筒11和第一动力轴12之间的第一螺旋式叶片13。第一螺旋式叶片13的外周与筛分筒11可以通过焊接相连接，螺旋式叶片的中部与第一动力轴12相焊接连接，如此，筛分筒11、第一动力轴12和第一螺旋式叶片13形成一个刚性整体。由于第一螺旋式叶片13的外周与筛分筒11可以通过焊接相连接，螺旋式叶片的中部与第一动力轴12相焊接连接，因此，筛分筒11、第一动力轴12和第一螺旋式叶片13能够形成一螺旋流道，自进口端14通入的钻井泥浆和岩屑便通过该螺旋流道再从出口端15排出。通过第一动力轴12带动第一螺旋式叶片13和筛分筒11进行转动，在筛分筒11上开设有开孔，在离心力的作用下钻井泥浆和岩屑便得以分离，其中，钻井泥浆通过筛分筒11的开孔甩出，进入密封壳体4，随后自排液口41排出至泥浆罐继续循环使用。在第一螺旋式叶片13推动的作用下，岩屑由进口端14被推向出口端15，最终自出口端15排出进入脱水成型机构2中。第一螺旋式叶片13上螺旋的螺距可以相等，也可以不等。筛分筒11上开孔可以根据现场实际使用需求而进行调整，常规直井作业时优选120目。
图3为本发明实施例中泥浆岩屑分离机构1的第二种实施方式的结构示意图，图4为本发明实施例中泥浆岩屑分离机构1的第三种实施方式的结构示意图，如图3和图4所示，筛分筒11的形状可以是多样化的，其轴向横截面可以呈矩形，也可以呈梯形，例如等腰梯形。筛分筒11和第一动力轴12也可以有多种设置方式，例如，筛分筒11和第一动力轴12可以呈水平设置或倾斜设置，倾斜的角度具体可以根据机型参数确定。
图5为本发明实施例中脱水成型机构2的结构示意图，如图5所示，脱水成型机构2可以包括具有输入口24和输出口25的脱水筒21，输入口24与出口端15相连通，输入口24用于接收出口端15排出的带有少量钻井泥浆的岩屑；穿设在脱水筒21中的第二动力轴22；设置在脱水筒21和第二动力轴22之间的第二螺旋式叶片23。该脱水成型机构2一方面用于将少量钻井泥浆甩掉，另外一方面用于将岩屑压实成型。具体而言，筛分筒11的下端与脱水筒21的上端相连通，如此，自筛分筒11下端的出口端15排出的岩屑便可以直接自动掉入至脱水筒21上端的输入口24，避免了泥浆岩屑的落地。第二螺旋式叶片23的外周与筛分筒11相焊接连接，第二螺旋式叶片23的中部与第二动力轴22相焊接连接，如此，脱水筒21、第二动力轴22和第二螺旋式叶片23形成一个刚性整体。由于第二螺旋式叶片23的外周与筛分筒11相焊接连接，第二螺旋式叶片23的中部与第二动力轴22相焊接连接，因此，脱水筒21、第二动力轴22和第二螺旋式叶片23能够形成一螺旋流道，自输入口24进入的岩屑进入该螺旋流道然后再从该输出口25排出。由于第二螺旋式叶片23上螺旋的螺距由输入口24方向向输出口25方向逐渐减小，通过第二动力轴22带动第二螺旋式叶片23和脱水筒21进行转动，在脱水筒21上开设有开孔，在离心力的作用下少量钻井泥浆被甩出分离，进入密封壳体4。在第二螺旋式叶片23推动的作用下，岩屑由输入口24被推向输出口25，与此同时，在螺距逐渐减小的第二螺旋式叶片23的作业下慢慢被压紧成型，最终成型的岩屑自输出口25排出，自动掉落至收集包装机构3中。脱水筒21上开孔可以根据现场实际使用需求而进行调整，常规直井作业时可以优选120目。
如图1所示，收集包装机构3用于将脱水成型机构2的输出口25排出的岩屑进行自动收集处理，完成等量封装后，便可以被运输离开，以便集中处理，从而真正实现了泥浆处理环节不落地，无需向废钻井液池排放，降低了环境保护风险。
钻井泥浆岩屑分离和处理***还可以包括：电机、链轮传动机构；链轮传动机构与电机、第一动力轴12、第二动力轴22相传动连接。电机可以受电控调节从而驱动泥浆岩屑分离机构1、脱水成型机构2实现匀速及变速旋转。
披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钻井泥浆岩屑分离和处理***，其特征在于，所述钻井泥浆岩屑分离和处理***包括：
泥浆岩屑分离机构，所述泥浆岩屑分离机构包括：具有进口端和出口端的筛分筒，所述进口端用于输入钻井泥浆和岩屑；穿设在所述筛分筒中的第一动力轴；设置在所述筛分筒和所述第一动力轴之间的第一螺旋式叶片，所述第一螺旋式叶片的外周与所述筛分筒相连接，所述螺旋式叶片的中部与所述第一动力轴相连接；
脱水成型机构，所述脱水成型机构包括具有输入口和输出口的脱水筒，所述输入口与所述出口端相连通；穿设在所述脱水筒中的第二动力轴；设置在所述脱水筒和所述第二动力轴之间的第二螺旋式叶片，所述第二螺旋式叶片的外周与所述筛分筒相连接，所述第二螺旋式叶片的中部与所述第二动力轴相连接，所述第二螺旋式叶片上螺旋的螺距由输入口方向向输出口方向逐渐减小；
收集包装机构，所述收集包装机构用于将所述脱水成型机构的所述输出口排出的岩屑进行收集包装处理以便运输；
具有排液口的密封壳体，所述泥浆岩屑分离机构和所述脱水成型机构设置在所述密封壳体中，所述排液口用于排出泥浆。
2.根据权利要求1所述的钻井泥浆岩屑分离和处理***，其特征在于，所述筛分筒、所述第一动力轴和所述第一螺旋式叶片通过焊接方式形成一个刚性整体。
3.根据权利要求1所述的钻井泥浆岩屑分离和处理***，其特征在于，所述筛分筒、所述第一动力轴和所述第一螺旋式叶片形成一螺旋流道。
4.根据权利要求1所述的钻井泥浆岩屑分离和处理***，其特征在于，所述筛分筒轴向横截面为矩形或梯形。
5.根据权利要求1所述的钻井泥浆岩屑分离和处理***，其特征在于，所述脱水筒、所述第二动力轴和所述第二螺旋式叶片通过焊接方式形成一个刚性整体。
6.根据权利要求1所述的钻井泥浆岩屑分离和处理***，其特征在于，所述脱水筒、所述第二动力轴和所述第二螺旋式叶片形成一螺旋流道。
7.根据权利要求1所述的钻井泥浆岩屑分离和处理***，其特征在于，所述筛分筒壁面上的开孔为120目，所述脱水筒壁面上的开孔为120目。
8.根据权利要求1所述的钻井泥浆岩屑分离和处理***，其特征在于，所述钻井泥浆岩屑分离和处理***还包括：电机、链轮传动机构；所述链轮传动机构与所述电机、所述第一动力轴、所述第二动力轴相传动连接。
9.根据权利要求1所述的钻井泥浆岩屑分离和处理***，其特征在于，所述筛分筒呈水平设置或倾斜设置。
10.根据权利要求1所述的钻井泥浆岩屑分离和处理***，其特征在于，所述筛分筒的下端与所述脱水筒的上端相连通。
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