[发明专利]泡沫钻井中泡沫基液循环使用系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种泡沫钻井中对于使用过的泡沫进行处理的系统，本发明也 可以用于泡沫修井、泡沫洗井等施工中的泡沫基液循环使用。

背景技术

泡沫钻井中所应用的泡沫流体为水基液体和气体(空气、氮气、天然气、 柴油机尾气)的混合泡沫。由于泡沫钻井的工艺需要，这种泡沫流体往往比较 粘稠、稳定性好、半衰期长。使泡沫粘稠、稳定、半衰期长的方法是用发泡剂、 稳泡剂、增粘剂等多种化学药品配制泡沫的水基液体。为区别于只用发泡剂的 一般泡沫(称之为一元泡沫)，常将含有发泡剂、稳泡剂、增粘剂等多种化学剂 的粘稠泡沫称之为多元粘稠泡沫。

多元粘稠泡沫基液的循环使用，目前在钻井工业界有两种常用方法。

第一种是国内常用的方法：采用稳定性稍差、半衰期稍短的泡沫，将井内 返回的泡沫置于一个较大容积的池中，使泡沫在池中自然降解破泡，在池底抽 取聚集基液重复利用。

此方法最大的问题是：

①泡沫稳定性差、半衰期短，有时不能满足工艺要求；

②占地面积大，经常受井场面积限制而不能使用；

③等待泡沫自然降解破泡的时间过长。

第二种是国外常用的方法(以美国Weatherford公司的Transfoam为例)： 采用某种对pH值敏感的两性离子表面活性剂，对井内返出泡沫加酸使其破泡， 实现气液分离。对泡沫基液除去固相后，再加碱使其恢复发泡能力，与高压气 体形成新的泡沫再次注入井中。

这种方法的不足是：

①对pH值敏感的两性离子表面活性剂往往在抗盐抗油抗温方面不理想；

②多次加酸消泡、加碱发泡，使泡沫基液中的盐类浓度逐渐增加，泡沫基 液性质逐渐变差，到一定程度不得不弃掉。

发明内容

本发明的目的是解决现有泡沫钻井中泡沫基液循环使用存在的上述问题， 提供一种泡沫基液循环使用系统，应用该系统可以通过物理方法分离泡沫中的 固相颗粒、消泡、循环使用，具有处理时间短、占地面积小、消泡效果好、回 收使用率高的优点。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

泡沫钻井中泡沫基液循环使用系统，包括

气体增压装置；

与气体增压装置连接的气液混合器；

与气液混合器连接的往复式钻井泵；

与往复式钻井泵连接的基液罐；

与基液罐连接的三相分离装置；

三相分离装置的入口端与井筒泡沫出口连通；

气液混合器的出口端与钻柱连通。

作为本发明的实施方式之一，所述气体增压装置包括空气压缩机、增压机， 空气压缩机的出口端与增压机的入口端连通。

作为本发明的实施方式之一，所述气体增压装置还包括连接于空气压缩机、 增压机之间的膜分离制氮机。

作为本发明的实施方式之一，所述往复式钻井泵包括设置在阀箱一端的单 向吸入阀总成、设置在阀箱另一端的单向排出阀总成、设置在上述两者之间的 活塞和活塞外的缸套，以及阀箱内位于单向吸入阀总成、单向排出阀总成和活 塞之间的余隙，其特征在于，所述单向吸入阀总成倒置，单向排出阀总成的下 端位于支撑其的阀箱口与缸套齐平处，余隙内安置有填块，该填块分别设置有 互通的进入流道、排出流道和通缸流道，进入流道与单向吸入阀总成相通，排 出流道与单向排出阀总成相通，通缸流道与缸套相通。

作为本发明的实施方式之一，所述三相分离装置包括固相分离器、与固相 分离器连接的离心分离器、与离心分离器连接的泡沫增压泵，与泡沫增压泵连接 的气液分离器，气液分离器的液体排出口与基液罐连通。

作为本发明的实施方式之一，所述固相分离器包括依次级联的一级过滤器、 二级分离器；

所述一级过滤器包括第一筒体、设置在第一筒体上端的上盖、与第一筒体 的下端连接的固相颗粒储存筒，第一筒体的下端与固相颗粒储存筒之间设置有 第一阀门，固相颗粒储存筒的下端设置有第二阀门，第一筒体上开设有第一泡沫 入口，在上盖上开设有第一泡沫出口，第一泡沫入口和第一泡沫出口之间设置 有第一筛网；

所述二级分离器包括第二筒体、设置在第二筒体并分别与之相通的第二泡 沫入口和第二泡沫出口、设置在第二泡沫入口和第二泡沫出口之间的第二筛网， 第二筒体上位于第二筛网与第二泡沫入口之间的部分设置有带压卸料器。