[实用新型]一种水力喷射搅拌的圆柱锥底罐钻井固控系统

说明书

【技术领域】

本实用新型属于石油钻探技术领域，涉及石油钻井用的一种固控系统的研究、设计及制造。

【技术背景】

目前，国内外石油钻井行业所用的固控系统中，其循环罐及储罐大多使用若干矩形长方体方罐组成，其缺点是矩形长方体罐体上，虽然有时安装两个大功率机械搅拌器，但大罐的四角仍然有钻井液无法得到充分搅拌的死角；由于罐系平底，沉砂很难清除干净；矩形长方体罐的砂泵及钻井泵的吸入中心由于沉砂问题，不得不设置在较高的位置，不但影响泵效，其而且底部液体无法完全吸入而达到全循环等等缺陷存在。

国外，在20世纪80年代曾有报道，建议采用圆柱形固控循环罐以克服以上矩形长方体罐的缺陷，但一直未有工业规模的应用。国内，最近已有关于圆柱形钻井固控系统的专利(ZL200720098376.6)报道，并有规模用于钻井行业的现场实例，但仍存在以下问题：

1.圆柱形罐底采用封头结构，底部坡角较小，清砂及泵的吸入条件虽有所改善，但未彻底解决沉砂及全循环问题。

2.由于循环罐由2到6个子罐组成，因此大功率机械搅拌器的数量增加数倍，耗能大增。

3.不能彻底的清除罐底内粘度相对较大的钻井液内的沉砂问题。

【发明内容】

本实用新型的目的，是针对上述技术问题通过采用圆柱锥底罐代替圆柱形封头罐，水力喷射搅拌代替机械搅拌，底部圆锥形沉砂收集器代替清砂门，同心安装的泵的吸入口管路代替仍有一定吸收高度的圆柱形封头罐吸入口，采用压缩空气排液的方式代替人工清淤作业。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供的一种水力喷射搅拌的圆柱锥底罐钻井固控系统，该系统由若干个循环罐组成，循环罐则由安装在底座上的2到6个圆柱锥底罐及附件组成，附件包括每个圆柱锥底罐顶部设有能进行密封的人孔盖板，圆柱锥底罐中部设有水力喷射搅拌装置，圆柱锥底罐的上部一侧设有大直径溢流连通管，另一侧设有压缩空气管路，圆柱锥底罐的最下部设圆锥形沉砂收集器及砂泵及钻井泵的吸入管路。圆柱锥底罐的锥角为35°～40°。多个水力喷射搅拌装置安装在同一个水平面上，并均匀分布在圆柱锥底罐的外壁上，由一根圆形管线互相连通，管线与砂泵相连，水力喷射搅拌装置中的喷射本体用螺柱与罐壁固紧，固紧螺栓可选择四个位置固定，喷射本体的端部垂直方向上安装有由超硬材料制造的喷嘴。圆柱锥底罐上部一侧的溢流管通过一个溢流控制闸阀与圆柱锥底罐相接，圆柱锥底罐上部的另一侧的压缩空气管线与圆柱锥底罐之间安装有压缩空气控制闸阀，圆柱锥底罐下部设有圆锥形沉砂收集器，沉砂收集器中部设有一根圆形高压冲砂盘管，圆形高压冲砂盘管上均布着12个向下的圆孔，管线的端部安装有高压闸阀，并与高压泵连接，沉砂收集器外部安装有清砂阀门。泵的吸入管线安装在沉砂收集器的中部，其吸入进口略高于沉砂收集器的上端，吸入管线的外部安装有吸入控制阀，各控制阀的另一端与下部循环罐吸入总管汇连接在一起，循环罐吸入总管汇端则根据振动筛罐、吸入罐、储备罐及混合罐分别接入砂泵或钻井泵。

本实用新型与现有技术相比，其优点在于：

1.本实用新型所采用的圆柱锥底罐结构和水力喷射搅拌装置后，沿罐壁旋转的钻井液在内部离心流场及垂直拢动的作用下，使罐内液体得到充分搅拌，同时将钻井液中的大颗粒固相抛向罐壁而沿锥壁沉入圆锥形沉砂收集器内。本实用新型去掉了所有大功率机械搅拌器，而搅拌的水功率的耗能远小于机械耗能，这一装置在运行过程中对钻井液中的有害固相将进行进一步控制，从而改善了钻井液的固相含量，对提高钻井速度、降低成本至关重要。

2.在整个圆柱锥底罐组成的固控系统中采用圆锥形沉砂收集器，清砂效果好，所有泵(砂泵、钻井泵)灌注充分、吸入完全，除圆锥形沉砂收集器中高浓度的砂浆外，缸内的液体参与了全循环，提高了砂泵及钻井泵的泵效，减少了各泵的磨损。

3.压缩空气清罐方法，可以加快稀稠钻井液的清罐速度，减小劳动强度，缩短循环罐装运的等待时间。

【附图说明】

图1是本实用新型外形结构示意图，图1a是正视图，图1b是俯视图。

其中，1-循环罐底座，2-人孔盖板，3-圆柱锥底罐，4-水力喷射搅拌装置的进液管线，5-大直径溢流连通管，6-压缩空气接头，7-冲砂高压管线，8-锥形沉砂收集器，9-泵吸入汇总管线。

图2是本实用新型圆柱锥底罐的结构示意图，图2a是正视图，

图2b是K-K处的剖面图。