[发明专利]一种调节钻井液密度的混合装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合装置，特别是关于一种调节钻井液密度的混合装置。

背景技术

钻井液平衡钻井是目前国际上成熟的钻井技术，平衡钻井技术利用钻井液的静压力来平衡底层压力，保证钻井的正常进行。目前，欠平衡钻井技术也在迅速发展，欠平衡钻井技术利用略低于地层压力的钻井液压力，以减轻对地层的伤害、以提高钻速和减少衰竭油藏中的井漏问题；另外在某些区域钻井时，还面临着如下问题：页岩的稳定性差、钻井液用量大、井眼清洗难、浅层气、浅层水流动、海底低温高压环境易形成天然气水合物、低温下钻井液的流变性、地层压力和破裂压力之间窗口狭窄等问题。这些问题都要求能够及时改变钻井液的密度，调整钻井压力，以保证钻井安全的前提下，兼顾钻井成本和环境效益。

改变钻井液的密度可以通过混合器实现，现有技术中大部分采用静态混合器。一般的静态混合器具有流动阻力小、可靠性高等优点，但是由于混合器尺寸的限制，静态混合器混合效果较差，特别是对于粘度很大的非牛顿流体以及具有不同粘性及表面张力的成分而言，混合阻力激增，且难以形成需要的湍流。在石油钻井领域中，静态混合器可能会导致混合钻井液分层等严重问题，因此必须使用一种能够获得较好混合效果的动态混合器。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够在石油钻井过程中可以获得良好效果的调节钻井液密度的混合装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种调节钻井液密度的混合装置，其特征在于：它包括一管状的混合装置本体，所述混合装置本体的一端设置有钻井液入口，另一端设置有混合液出口，所述混合装置本体的周向分别通过一接口连接一高密度钻井液入口和一海水入口，两所述接口的中心分别通过一喉部安装一横截面呈梅花状的喷嘴；两所述接口的轴线在所述混合装置本体的截面位置上相互错开一角度，且与所述混合装置本体的轴线呈偏心方向设置。

两所述接口的轴线在所述混合装置本体的截面位置上相互错开的角度为360°/2n，其中，n为梅花状喷嘴的瓣数，所述梅花状的喷嘴瓣数为3瓣、4瓣、5瓣、6瓣之一。

每一所述喷嘴的纵截面呈喇叭状，即流体的出口截面大于入口截面。

两所述接口的轴线与所述混合装置本体的轴线同时呈顺时针方向偏心。

两所述接口的轴线与所述混合装置本体的轴线同时呈逆时针方向偏心。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于将混合装置本体上连接的两接口相互错开360°/2n安装，因此可以使从两喷嘴喷入的两组高速低压流体相互错开，并在混合装置本体的低速区域产生剪切混合，使得混合组分的粒度减小，混合地更加均匀，实现良好的混合效果。2、本发明由于将喷嘴横截面设置成梅花状，纵截面设置成喇叭状，因此有利于创建湍流并诱导形成旋涡；由于喷嘴的喉部较短，因此液体流动阻力减小，这些都有利于均匀混合。3、采用本发明装置进行密度调节速度快，调整精度高，特别是对于高粘度非牛顿流体重泥浆与海水/淡水的混合具有良好的混合效果。4、本发明的动态混合装置结构简单，无运动部件和静态扰流元件，因此不但使用寿命长，故障率低，而且体积小，集成程度高，全撬装化，运输和安装都非常方便。

附图说明

图1是本发明结构示意图

图2是本发明高密度钻井液入口和海水入口设置位置及偏心方向示意图

图3是本发明喷嘴示意图

图4是图3的A-A剖视示意图

图5是本发明混合浓度随混合器轴心方向分布示意图

图6是本发明的混合浓度分布数值模拟云图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1、图2所示，本发明包括一管状的混合装置本体1，混合装置本体1的一端设置一钻井液入口2，另一端设置一混合液出口3，混合装置本体1的周向设置有一高密度钻井液入口4和一海水入口5，高密度钻井液入口4和海水入口5与混合装置本体1之间分别通过一接口6连接，每一接口6的中心设置有一较短的喉部7，每一喉部7内安装一喷嘴8(如图3、图4所示)，喉部的长度可以根据需要确定。

上述实施例中，每一喷嘴8的横截面均呈梅花状，喷嘴8上梅花瓣数可以是3瓣、4瓣、5瓣、6瓣等，不同瓣数的喷嘴8可以使液体呈不同的喷出速度。每一喷嘴8的纵截面呈喇叭状，这种喇叭状既包括喷嘴8的外表面呈喇叭状，内表面也呈喇叭状，也包括仅有喷嘴8的内表面呈喇叭状，两种结构都体现出流体的出口截面大于入口截面，这样有利于创建较好的湍流，促进均匀混合。