CN110566143A - 一种强制式钻井渣液分离器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强制式钻井渣液分离器，包括自上而下设置且依次相通的渣液动能衰减箱、沉渣箱和沉渣输送装置，还包括用于送入钻井渣液的泥浆管，用于钻井渣液动能的再衰减、分流及大块钻渣的筛分的格板，用于输出分离后的钻井液回流至钻井的回浆槽，用于进一步除沙的水力旋流除沙装置。本发明将钻井作业中的岩渣沉淀、除渣、除沙工序，在一台设备中同时完成，具有结构紧凑、体积小、安全可靠、易于操作等优点。
Description
技术领域
本发明涉及工程钻机技术领域，具体涉及一种强制式钻井渣液分离器。
背景技术
现有技术中，大型工程钻机洗井液中渣、液的分离主要通过泥浆沉淀池来沉淀，同时在周边单独安装砂石泵和水力旋流器机组，辅助分离洗井液中的沙子，采用这种方法虽然可以起到一定的分离作用，但分离效果并不理想，并且存在很多弊端，例如钻井现场需要很大的场地来布置各种设备，特别对于水上钻井作业来说，这种传统做法实施起来非常困难。
公告号为CN209195306U的中国专利公开了一种中小型钻机钻井液密闭循环***，该***虽然优化了钻井液循环***，但结构复杂，设备庞大，各个部件之间分散设置，并且仅具备沉淀和除砂功能，不能对钻井液中细小的颗粒进行分离，分离除渣效果并不理想，不能适用于某些有特殊要求的场合。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种强制式钻井渣液分离器，解决了钻井施工过程中钻井渣液分离设备占地面积大的不足之处，结构紧凑、体积小、方便操作。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种强制式钻井渣液分离器，包括自上而下设置且依次相通的渣液动能衰减箱、沉渣箱和沉渣输送装置，所述渣液动能衰减箱为一端开口一端封闭的中空箱体；一泥浆管，一端用于连接钻井反循环***的钻机出浆管，另一端位于所述渣液动能衰减箱的开口端处；一格板，设置于渣液动能衰减箱和沉渣箱之间，用于钻井渣液动能的再衰减、分流及大块钻渣的筛分；一回浆槽，与沉渣箱的溢流口相通，回浆槽的出口用于输出分离后的钻井液回流至钻井。
进一步地，本发明还包括一水力旋流除沙装置，所述水力旋流除沙装置包括一水力旋流器和潜入式砂石泵，所述潜入式砂石泵设置于所述回浆槽内，所述水力旋流器的浆液入口和所述潜入式砂石泵的浆液出口通过进液管相连接，所述水力旋流器的的出液管引出至所述回浆槽的出口。
具体地，所述渣液动能衰减箱的下部与所述沉渣箱的上部连接为一体，且所述渣液动能衰减箱的浆液出口和所述沉渣箱的浆液进口位置相对应，所述格板水平固定于所述渣液动能衰减箱内或所述沉渣箱内。
优选地，为了使分流和筛分效果最佳并保证格板的强度，所述格板为钢格板。然而，可以根据实际情况灵活选用格板，不局限于钢格板。
优选地，所述沉渣输送装置为螺旋输送机。
具体地，所述螺旋输送机的上部与所述沉渣箱的底部连接为一体，且所述螺旋输送机的沉渣进口与所述沉渣箱的沉渣出口位置相对应，所述螺旋输送机的出口端设置有闸门。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明不需要设置单独的泥浆沉淀池，将渣液动能衰减箱、沉渣箱和沉渣输送装置集中布置，因而占用的面积大大缩小，结构紧凑，便于操作。本发明首先利用渣液动能衰减箱将从泥浆管送出的钻井渣液的动能进行大幅度衰减，便于后续沉渣的有效运行，然后利用格板对钻井渣液进行初步过滤，进而利用沉渣箱进行沉淀、除渣，并由沉渣输送装置排出钻渣。对于对回流至钻井的钻井液要求较高的作业，还可以利用水力旋流器进一步除去细小的沙粒，达到更好的分离效果。本发明可将钻井作业中的岩渣沉淀、除渣、除沙工序在一台设备中同时完成，具有结构紧凑、体积小、分离效果好、易于操作等优点，特别适用于水上钻井作业以及作业面积较小的作业场合。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1中沉渣输送装置的结构示意图；
图3为图1中格板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1-3对本发明进行详细说明。如图1所示，本发明提供一种强制式钻井渣液分离器，包括自上而下设置且依次相通的渣液动能衰减箱1、沉渣箱3和沉渣输送装置4。
其中，渣液动能衰减箱1为一端开口一端封闭的中空箱体，其封闭端用于阻挡钻井渣液，使钻井渣液的动能大幅衰减从而便于后序处理，其开口端设有泥浆管5，泥浆管5的一端用于连接钻井反循环***的钻机出浆管（如图1中B处所示），另一端即泥浆管的末端设置于渣液动能衰减箱1的开口端处。泥浆管的末端可采用固接在渣液动能衰减箱1上或其他任何适合的方式使其位置保持固定。渣液动能衰减箱1的下部与沉渣箱3的上部连接为一体，渣液动能衰减箱1的浆液出口和沉渣箱3的浆液进口位置相对应。优选地，泥浆管5的进口端与钻机出浆管之间可以通过快速接头6对接，使其在保证密封要求的前提下可以快速拆装。进一步地，根据实际情况，泥浆管5的进口端与钻机出浆管之间也可以选择其他常用的接装方式，均在本发明的保护范围内。
进一步地，渣液动能衰减箱1和沉渣箱3之间设置有格板2，经渣液动能衰减箱1阻挡后的钻井渣液回流到渣液动能衰减箱1下面的格板2上，具有进一步衰减钻井渣液动能、分流及大块钻渣的筛分过滤的功能。本发明所谓的格板设置于渣液动能衰减箱和沉渣箱之间，是指格板能够在渣液动能衰减箱和沉渣箱之间起到大块钻渣的筛分过滤功能即可。优选地，格板2水平固定于渣液动能衰减箱1内或者沉渣箱3内。当然，在保证密封的情况下格板也可设置于渣液动能衰减箱和沉渣箱之间的结合面处。本实施例中，为了使分流和筛分效果最佳，格板2优选为钢格板，如图3所示，钢格板是一种特制的大颗粒矿碴筛分装置，可以衰减岩渣浆液的液流动能，使液流均匀分流至诸方格内，并迫使液流朝下运动，同时可以过滤大岩块，从而保证沉渣输送装置4正常工作。需要说明的是，格板2的设置位置可以根据实际情况进行相应调整，类型和材质也可以根据实际情况进行灵活选择，而不局限于本实施例的形式。
进一步地，本发明还包括回浆槽7和水力旋流除沙装置。其中，回浆槽7与沉渣箱3的溢流口相通，从溢流口溢出的钻井渣液流入回浆槽7中，回浆槽7的出口用于输出分离后的钻井液回流至钻井，沉渣箱3的箱体与回浆槽7的箱体连接为一体。
如图1所示，水力旋流除沙装置包括水力旋流器9和潜入式砂石泵8。潜入式砂石泵8设置于回浆槽7内，优选地，潜入式砂石泵8设置于回浆槽7内紧邻沉渣箱3的溢流口处，其底座与回浆槽7固定连接。水力旋流器9的浆液入口和潜入式砂石泵8的浆液出口通过进液管10相连接，水力旋流器9的出液管11引出至回浆槽7的出口。潜入式砂石泵8从回浆槽7的底部吸入经过沉淀的钻井渣液，将其泵入水力旋流器9中进行进一步的分离处理。水力旋流除沙装置用于分离出经过沉淀和筛除大块钻渣后用于回流的钻井液中的细小沙粒，使回流的钻井液具有较高的品质。对回流的钻井液要求不高的作业，可以省去水力旋流除沙装置。
水力旋流器9的工作原理是：采用离心沉降分离方式，钻井渣液由进液管10进入圆筒部分，形成旋流，在惯性离心力作用下，由于密度或粒度不同得到分离。水力旋流器9可以将钻井渣液中细小的沙子分离出来排出，并且可以对非互溶的多项浆液进行分级、脱离及浓缩，分离后的钻井渣液引至回浆槽7的出口处，随其余已经除渣的钻井渣液一起回流至钻井内。优选地，水力旋流器9与钻井渣液分离器一体安装，如图1所示，水力旋流器9可以固定于沉渣箱3的外部侧面。根据实际情况，水力旋流器的设置位置可以进行适当的调整，所有等同替代的方式均在本发明的保护范围内。
优选地，本实施例中，沉渣输送装置4为螺旋输送机。图2为沉渣输送装置的A-A向剖视图，下面结合图2对螺旋输送机进行详细说明。
螺旋输送机主要包括机槽12、螺旋、驱动机构及闸门15。螺旋输送机的上部与沉渣箱3的底部连接为一体，且螺旋输送机的沉渣进口与沉渣箱3的沉渣出口位置相对应。具体地，机槽12的上端与沉渣箱3的底部连接为一体。螺旋主要包括螺旋叶片14和螺旋驱动轴13，螺旋叶片14环绕螺旋驱动轴13设置。螺旋驱动轴的驱动装置主要包括驱动马达17和密封轴承箱16，螺旋驱动轴13与驱动马达17的输出轴通过万向联轴器19相连接。优选地，本实施例中，驱动马达17采用低速大扭矩液压马达，具有驱动扭矩大、过载保护、体积小等优点，作为其他实施例，也可以采用其他类型的驱动马达；优选地，密封轴承箱16采用专用的浮动密封环，可以防止沉淀下来的高硬度磨琢性岩渣浸入轴承腔而损坏轴承，作为其他实施例，密封轴承箱也可以采用其他类型以满足要求。螺旋输送机是成熟的输送装置，在此不再对其驱动机构和其他细节进行详细描述。
螺旋输送机的出口端设有由闸门驱动装置驱动开闭的闸门15。闸门驱动装置为本领域常用的驱动装置，此处不再详细描述，如可以采用液压油缸或电动装置等形式，均在本发明的保护范围内。
一般地，在与本发明配套的动力及控制***作用下，需要除沙、排渣时，由动力及控制***分别控制水力旋流器和潜入式砂石泵、螺旋输送机的螺旋驱动轴驱动装置和闸门驱动装置工作，出料时，闸门开启，停机时，闸门关闭，从而防止浆液外泄。
本发明的工作原理为：钻井反循环***经钻杆升举至地面钻机的钻井渣液（浆渣渣液）接入泥浆管，从泥浆管的出口端喷射至渣液动能衰减箱的封闭端被阻挡，射流动能大幅度衰减并反向回流至渣液动能衰减箱下面的钢格板上后被分流，液流速度进一步衰减，钻井渣液通过钢格板后均匀而自然地落于钢格板下方的沉渣箱内。钻井渣液中的钻渣在沉渣箱内被沉淀，螺旋输送机排出钻渣，经过沉淀分离的钻井渣液从沉渣箱上部的溢流口溢出，进入到回浆槽内。潜入式砂石泵从回浆槽底部吸收钻井渣液，将其泵至水力旋流器内，水力旋流器把钻井渣液中细小的沙子分离出来，然后引至回浆槽的出口处，随其余已除渣的钻井液一起回流至钻机。本发明的钻井分离器可以将大颗粒钻渣从钻井液中分离出来，部分细颗粒的沙子也可以不断地被分离出来，从而循环利用。
以上所述实施例仅仅是对本发明技术方案的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种强制式钻井渣液分离器，其特征在于，包括自上而下设置且依次相通的渣液动能衰减箱、沉渣箱和沉渣输送装置，所述渣液动能衰减箱为一端开口一端封闭的中空箱体；一泥浆管，一端用于连接钻井反循环***的钻机出浆管，另一端位于所述渣液动能衰减箱的开口端处；一格板，设置于渣液动能衰减箱和沉渣箱之间，用于钻井渣液动能的再衰减、分流及大块钻渣的筛分；一回浆槽，与沉渣箱的溢流口相通，回浆槽的出口用于输出分离后的钻井液回流至钻井。
2.根据权利要求1所述的强制式钻井渣液分离器，其特征在于，还包括一水力旋流除沙装置，所述水力旋流除沙装置包括一水力旋流器和潜入式砂石泵，所述潜入式砂石泵设置于所述回浆槽内，所述水力旋流器的浆液入口和所述潜入式砂石泵的浆液出口通过进液管相连接，所述水力旋流器的的出液管引出至所述回浆槽的出口。
3.根据权利要求2所述的强制式钻井渣液分离器，其特征在于，所述渣液动能衰减箱的下部与所述沉渣箱的上部连接为一体，且所述渣液动能衰减箱的浆液出口和所述沉渣箱的浆液进口位置相对应，所述格板水平固定于所述渣液动能衰减箱内或所述沉渣箱内。
4.根据权利要求3所述的强制式钻井渣液分离器，其特征在于，所述格板为钢格板。
5.根据权利要求4所述的强制式钻井渣液分离器，其特征在于，所述沉渣输送装置为螺旋输送机。
6.根据权利要求5所述的强制式钻井渣液分离器，其特征在于，所述螺旋输送机的上部与所述沉渣箱的底部连接为一体，且所述螺旋输送机的沉渣进口与所述沉渣箱的沉渣出口位置相对应，所述螺旋输送机的出口端设置有闸门。
7.根据权利要求2-6任意一项所述的强制式钻井渣液分离器，其特征在于，所述水力旋流器设置于所述沉渣箱的外部侧面。
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