專利名稱：鉆井液凈化裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油鉆井中的鉆井液凈化系統設備。
在石油鉆井過程中，通常使用鉆井液冷卻鉆頭、清洗井底。從井底返回的鉆井液中夾帶有許多巖屑、砂泥，必須經過凈化系統使之固、液分離并進一步凈化后循環使用。鉆井液凈化系統包括振動篩、除砂器、除氣器、離心機等設備。隨著對鉆井工藝要求的不斷提高，鉆井液的凈化系統也越來越龐大、復雜，因而鉆井成本也隨之提高；另一方面，鉆井液在凈化處理過程中排除的廢棄物對環境的污染也日益嚴重。因此，簡化鉆井液凈化系統，降低鉆井成本，減少廢棄物對環境的污染已是一個迫切需要解決的問題。
據有關資料介紹，在煤礦和冶金選礦工藝中，其混合礦漿的固液分離目前已采用各種靜態過濾來實現。靜態過濾方法主要包括擠壓過濾式、壓氣過濾式和真空過濾式三種。擠壓過濾采用的壓濾機有帶式和框架式，它是依靠壓緊機構的巨大工作壓力將濾布間的礦漿脫水；壓氣過濾和真空過濾是分別依靠礦漿與大氣的正(負)壓差使礦漿通過濾布并形成濾餅，實現礦漿脫水。對礦漿的處理量主要取決于濾布兩側壓差和濾網滲透系數。以上設備的特點是空間尺寸大，濾布目數高，固液分離為靜態間歇式。
在石油鉆井工程中，為了簡化鉆井液凈化系統，國內外已開展有關的研究工作，例如美國及我國研制出的MAX鉆井液處理機就是一種單級真空過濾裝置，它屬于靜態連續固液分離設備，但因正常工作時其固液分離負壓差(真空度)大小有限，且保持較難，而且對鉆井液的處理受鉆井液性能(如粘度、比重、成分等)、地層巖性等因素影響很大，故至今未能得到推廣應用。
本實用新型的目的在于簡化現有鉆井液凈化系統，提出一種結構較簡、分離效率高、廢棄物對環境污染較少的鉆井液凈化裝置。
為達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案鉆井液凈化裝置主要包括固液分離網(2)和鉆井液液箱(1)，其特征在于，本實用新型還包括用以加速鉆井液固液分離的激振器(6)，它安裝于固液分離網(2)的上端；使固相顆粒加速沉降的篩盤(14)和激振器(6′)，篩盤(14)安裝于固液分離網(2)的下面，激振器(6′)安裝于篩盤(14)的上端；將固相顆粒壓實并自動排除的螺旋排屑器(3)；用以控制本裝置工作參數的自動控制系統(A)，它由計算機(4)、傳感器組(7)、數據采集系統(8)、激振控制器(9)、(10)以及變頻器(11)等組成，以實現對凈化過程中各參數(如壓力、溫度、液位、流量、激振頻率、振幅、排屑速度、排屑量等)的控制。
本實用新型的優點是(1)由于本裝置采用了激振器，在激振力和鉆井液進、出口壓差的作用下，可連續地對鉆井液進行處理，固液分離效率高，能有效地除去其中的巖屑、砂泥等有害固相顆粒，亦能除去其中的氣體，從而取代了現有凈化系統中的振動篩，并省去了除泥器、除砂器等設備，大大簡化了凈化系統；而且占用空間及所需功率都較小，便于運輸且節能，降低了鉆井成本。(2)對鉆井液的處理是在液箱中進行，與現有的凈化系統相比，本裝置鉆井液損失最少；而且，可選用不同目數的固液分離網，有效地控制鉆井液處理粒度值。(3)采用螺旋排屑器排除的泥餅密度高，對環境的污染可減到最小。(4)采用過濾式使鉆井液固液分離，固相顆粒對固液分離網的摩擦和沖擊較之振動篩的小，故固液分離網的使用壽命比振動篩的長得多。(5)采用了微機自動控制系統對凈化過程進行控制，使凈化效率和質量都大大提高。(6)本裝置能同時適應常規鉆井及特殊鉆井(如沙漠、海上、低壓、欠平衡、泡沫鉆井等)工藝的需要。


如下
圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是固液分離網(2)與鉆井液液相集流裝置(15)聯接處(B)的剖面圖；圖3是篩盤(14)的主視圖；圖4是篩盤(14)的俯視圖。
以下結合附圖說明本實用新型的實施例。
本實用新型主要包括固液分離網(2)和鉆井液液箱(1)，其特征在于，本實用新型還包括用以加速鉆井液固液分離的激振器(6)，它安裝在固液分離網(2)的上端；用以加速固相顆粒沉降的篩盤(14)和激振器(6′)，篩盤(14)安裝于固液分離網(2)的下面，它被安裝在一個彈性支座上，彈性支座固定在液箱(1)的箱體上，而激振器(6′)安裝于篩盤(14)的上端；激振器(6)和(6′)可采用連續調頻電磁式(或機電式、氣動式、液壓式等)；在鉆井液液箱(1)的下方安裝了一個螺旋排屑器(3)，由電動機(12)帶動其中的螺桿(17)旋轉并將固相顆粒推動和壓實，然后自動排至巖屑后處理單元(13)；本實用新型還設置了自動控制系統(A)，它由計算機(4)、傳感器組(7)、數據采集系統(8)、激振控制器(9)、(10)以及變頻器(11)等組成，以實現對凈化過程中各參數(如壓力、溫度、液位、流量、激振頻率、振幅、排屑速度、排屑量等)的控制。
由井底返回井口的具有一定壓力的鉆井液從入口(16)進入液箱(1)，液箱(1)是由上部的園柱體和下部的園錐體組成的桶狀容器，其桶壁應能承受鉆井液的壓力。液箱(1)由支座(5)支撐。固液分離網(2)置于液箱(1)內，它為雙疊夾層式，呈梳狀垂直并列安裝，其下端與鉆井液液相集流裝置(15)相聯，在聯接處有螺旋彈性密封墊(18)，它由耐熱、抗蝕并具有較高機械性能的橡膠(19)和彈簧(20)構成。固液分離網(2)的下端插入密封墊(18)的上端口，而密封墊(18)的下端則嵌入液相集流裝置(15)壁內，在固液分離網(2)的重力作用下，二者牢固地結合在一起，起到良好的密封作用，以使液箱(1)內具有一定壓力的、固液尚未分離的鉆井液不能直接進入液相集流裝置(15)；同時，密封墊(18)允許固液分離網(2)在激振力作用下產生橫向振動，以防止鉆井液中的固相顆粒對固液分離網(2)的孔眼造成堵塞。進入液箱(1)的鉆井液與大氣之間存在壓力差，在壓差和激振器(6)產生的激振力共同作用下，鉆井液在固液分離網(2)處發生固液分離，固液分離的粒度與所選分離網的目數有關。分離后的液相由分離網(2)內的夾層通道流入集流裝置(15)，再經除氣器再次除氣后返回泥漿池(或集流箱)待用。分離后的固相顆粒從固液分離網(2)下落，篩盤(14)在激振器(6′)的作用下起振，從而加速固相顆粒的沉降并排向液箱(1)底部的螺旋排屑器(3)，排屑器(3)內的螺桿(17)在電動機(12)的帶動下將固相顆粒推動和壓實，然后自動排至巖屑后處理單元(13)進行計量、成型，成型后的巖屑可供井場利用或集裝運出。
自動控制系統(A)中的傳感器組(7)是由用以檢測激振器的激振頻率和振幅、鉆井液的溫度、壓力、流量以及排屑速度、排屑量等參數的傳感器組成。由傳感器組(7)和數據采集系統(8)采集到的數據送入計算機(4)，計算機(4)的專用軟件對采集到的數據進行分析和處理，從而實現對上述各參數的控制。
權利要求1．一種鉆井液凈化裝置，主要包括鉆井液液箱(1)和置于鉆井液液箱(1)中的固液分離網(2)，其特征在于本裝置還包括激振器(6)和(6′)、篩盤(14)、螺旋排屑器(3)以及用以控制本裝置工作參數的自動控制系統(A)，激振器(6)安裝于固液分離網(2)的上端，篩盤(14)位于固液分離網(2)的下方，它被安裝在彈性支座上，彈性支座固定在液箱(1)的箱體上，激振器(6′)安裝在篩盤(14)的上端，螺旋排屑器(3)安裝于液箱(1)下方的固相顆粒出口處，螺旋排屑器(3)內的螺桿(17)與電機(12)的輸出軸聯接。
2．根據權利要求1所述的鉆井液凈化裝置，其特征在于自動控制系統(A)包括計算機(4)及與計算機(4)相連的數據采集系統(8)、激振控制器(9)和(10)、變頻器(11)以及安裝于液箱(1)上的傳感器組(7)，數據采集系統(8)與傳感器組(7)連接，激振控制器(9)、(10)分別與激振器(6)、(6′)相連，變頻器(11)與電機(12)連接。
3．根據權利要求1所述的鉆井液凈化裝置，其特征在于，固液分離網(2)的下端與液相集流裝置(15)聯接處有一螺旋彈性密封墊(18)，它由耐熱、耐蝕并具有較高機械性能的橡膠(19)和彈簧(20)構成。
專利摘要一種鉆井液凈化裝置,主要由固液分離網和液箱組成,其特征在于,本裝置設置了加速固液分離的激振器和加速固相顆粒沉降的機構及對固相顆粒進行壓實并自動排除的排屑器以及控制本裝置工作參數的自動控制系統。本裝置大大簡化了現有鉆井液凈化系統,提高了凈化效率,減少了廢棄物對環境的污染,并能適應常規鉆井及海上、沙漠、泡沫、低壓等特殊鉆井的工藝要求。
文檔編號B01D25/00GK2428563SQ0022279
公開日2001年5月2日 申請日期2000年4月14日 優先權日2000年4月14日
發明者張明洪, 杜堅 申請人:西南石油學院