浸没式泥浆固控装置.pdf

本实用新型涉及一种石油钻井泥浆固相含量控制装置，是石油钻井过程中清除泥浆中有害固相，保留有用固相的一种泥浆固控装置。
    钻井实践证明，水是钻速最快的钻井液体，当水中加入固相物质之后将导致钻速下降，泥浆固相对钻速的影响与泥浆固相含量的多少有直接而密切的关系。当泥浆固相含量为0％时，钻速最高，随着泥浆固相含量的增大钻速显著下降。另外，根据美国莫必尔公司的统计资料显示：泥浆固相含量从14％降到0，钻井速度就能增加400％，即每降低1％固相含量，就能提高钻速29％。由以上资料可以看出，对泥浆固相含量的控制直接影响着钻井速度及钻井成本。目前，国内外钻井工程中普遍采用机械方法清除泥浆中的有害固相进行拦截和清除。泥浆振动筛是普遍应用的分离和清除钻井泥浆中较粗固相的设备。目前在振动筛上使用细筛网以清除较细的固相依然存在很多问题，如处理量小（15－60升／秒），筛网寿命短（每张筛网5－10小时即破损），易产生桥糊和堵网，因此，在现场使用中最细为120目。由振动筛分离和清除的有害固相仅在140μm以上，达不到API标准规定的74μm以上全部清除的要求。所以，在振动筛之后，又使用了除砂器、除砂泵、除泥器、清洁器等固相清除设备，以分离和清除整个泥浆系统中部分更细的有害固相，使得整个泥浆净化系统变得复杂，繁琐，设备投资昂贵，而且也极易出现各种机械故障，影响钻井速度。

    本实用新型的目的在于为钻井工程提供一种工艺流程简单，能对泥浆的固相含量控制，适用于各种水基、油基及其它各种泥浆的固相含量控制，性能及效果明显优于目前应用的任何泥浆固控设备。

    附图说明如下：

    图1为浸没式泥浆固控装置结构示意图；

    图2为A－A剖面图。

    图中：1－进浆槽、2－搅拌器、3－振动器、4－振动分筛、5－进浆口、6－进浆口、7－振动器、8－振动分筛、9－搅拌器、10－副筛、11－进浆口、12－出浆槽、13－副筛、14－螺旋推料器、15－电机、16－底座、17－翻板、18－翻板、19－罐体。

    本实用新型的目地是这样实现的：浸没式泥浆固控装置，主要由振动分筛部分、搅拌部分、有害固相清除部分及罐体部分四部分组成。振动分筛部分主要由电磁振动器3和7，振动分筛4和8，副筛10和13及连接件组成，电磁振动器3和7固定在罐体上并与振动分筛4和8连接，副筛10和13通过螺丝和压板固定在两侧罐体上；搅拌部分由搅拌器2和9通过螺栓固定在罐上体；有害固相法除部分由（两台）电机15与螺旋推料器14连接（如采用牙嵌式离合器连接），电机上装有滚笼式翻板17和18；罐体部分由罐体、底座、进浆槽、进浆口及出浆槽构成，并将该泥浆固控装置浸没在泥浆罐的泥浆中。从而使从井口流入到罐中的含有大量有害固相泥浆经泥浆控制筛清除有害固相，保留有用固相，达到钻井泥浆设计性能。

    下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

    该泥浆固控装置是通过电磁振动器3的振动（振动频率在0－3000次／分内可调）带动振动分筛的直线往复运动。振动分筛浸没在泥浆罐的泥浆中，而且振动分筛的安装可根据泥浆性能，固相含量及不同地质构造，选择合理的振动频率和振动分筛的垂直角度（分筛在垂直方向上左右20°自由调节）。这部分具有两个功能：（1）是使泥浆和有害固相分离；（2）是通过振动分筛的直线往复运动使整个处理室的泥浆产生整体振动，使泥浆中的有害固相遵循斯托克定律（Stokes Law）沉淀于罐底。这一部分是整个发明的关键，也是此装置的新的发明点。搅拌部分是搅拌防有用固相沉淀部分：主要由两台泥浆搅拌器2和9组成。作用是从处理室处理好的泥浆在流出罐体前防止重晶石粉，土及其它有害固相沉淀，防止泥浆比重降低，性能改变。有害固相清除部分主要由两台交流电机15，两台螺旋推料器14和翻板17和18组成，作用是将沉淀于罐底的有害固相推出罐体外。螺旋推料器电机由调速器控制，实现无级变速，调整范围为0－1460r／min。而翻板的作用是当有害固相沉淀于罐底时防止由于较多固相的沉积和整罐泥浆的压力，使螺旋推料器挤死，电机启动困难而烧损电机，另外，翻板还能起到罐底密封作用。罐体部分由罐体19、底座16和进浆槽1、进浆口5和6及出浆槽12、进浆口11组成。主要作用是：（1）充当容器；（2）是使泥浆分流；（3）将处理好的泥浆流入下一循环。

    在正常钻井过程中，当泥浆由井口流入到图中进浆槽1后，经图中5和6进浆口流入到罐的左右两个泥浆处理室，在电磁振动器3和7的振动下（可调频率）带动振动分筛4和8的直线往复运动，使泥浆中的有害固相同泥浆分离，有害固相遵循斯托克定律沉降于罐底。当有害固相沉积一定程度后，翻板17和18开启，使有害固相落入螺旋推料器14，此时罐底的两台电机15启动，带动螺旋推料器旋转，把有害固相推出罐体，同时，为防止处理好的泥浆中有用固相重晶石及土积淀左右两个搅拌器2和9不停的搅拌，而处理好的泥浆经由出浆口11经由出浆槽12流入到下一个罐中。

    本实用新型涉及的浸没式泥浆固控装置经力学、水力学、振动学、塑性流体学、机械原理等分析计算，又经实验室及钻井现场实践，均达到工艺要求。采用本装置，提高了泥浆性能，提高了钻井机械钻速，减少了大量钻井成本，增加了钻井经济效益，减轻了工人劳动强度，为国内外首创，达到了本实用新型的目的。