[发明专利]钻井液净化装置以及净化钻井液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井装置，特别是一种净化钻井液净化装置。本发明还涉及使用这种钻井液净化装置净化钻井液的方法。

背景技术

在石油钻探过程中，通常使用包括振动筛、除砂器、除泥器和离心机的四级固控设备对钻井液进行过滤和净化。但是，使用这种四级固控设备的钻井过程中，经常遇到井漏的问题。一旦发生井漏，不但会延误钻井时间、损失钻井液，这不但会损害油气层，还有可能由于井壁失稳而导致卡钻、坍塌、井喷等复杂事故的发生，这严重制约了石油勘探开发速度。

目前在石油钻井过程中，通常采用随钻堵漏钻井液（即加入随钻堵漏材料的钻井液）进行循环钻进。为了解决井漏问题，通常采用两种方法：（1）关闭固控设备，但是无法过滤钻井液，导致岩屑无法及时清除而易造成沉砂卡钻等井下复杂；（2）启用固控设备，但随钻堵漏材料从井口返出流经振动筛处时会被筛除，从而需要及时补充随钻堵漏材料，这极大地增加了钻井成本和钻井液维护工作量。因此，急需一种既能过滤钻井液又能保持钻井液中的随钻堵漏材料的浓度。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种钻井液净化装置。这种钻井液净化装置不但能够净化钻井液，而且能够将钻井液中的堵漏材料保证在有效含量范围内而不必大量补充堵漏材料。另外，本发明还涉及使用这种钻井液净化装置净化钻井液的方法。

根据本发明的第一方面，提出了一种钻井液净化装置，包括：

储液罐，与储液罐相连通的钻井液净化器，和使钻井液在储液罐和钻井液净化器之间循环的循环泵，钻井液净化器包括带有与循环泵连通的进液管、上出口和下出口的分离器和与分离器的下出口相连通的振动筛，其中，循环泵将包含有害固体的钻井液从储液罐泵送到分离器，从分离器的上出口排出的带有堵漏材料的流体直接流入下游设备中，而从分离器的下出口排出的物质经振动筛分离后，流体部分返回到储液罐而将有害固体去除。

根据本发明的钻井液净化装置，通过使用分离器使得多数堵漏材料不经过振动筛，从而避免了堵漏材料被大量筛除。分离器和振动筛的结合使用能将钻井液中的有害固体分离出来，实现钻井液的过滤和净化。

在一个实施例中，分离器为包括锥形部分和设置在锥形部分大端的柱形部分的容器，其中，柱形部分朝向上方，锥形部分的小端朝向下方，进液管设置在柱形部分的周向侧部上，上出口设置在柱形部分的顶部，而下出口设置在小端部分的底部。

在一个具体的实施例中，分离器的上出口在分离器内部的部分的长度在180mm-220mm之间，锥形部分的锥角在15°～19°之间。在一个优选的实施例中，分离器的上出口在分离器内部的部分的长度为205mm，锥形部分的锥角为17°。通过这种设计的锥形分离器能够高效地分离钻井液中的堵漏材料和有害固体，实现钻井液的过滤和净化。

在一个实施例中，钻井液净化装置还包括将钻井液直接引入到振动筛的引液管路。通过这种设置，能够在仅需要净化钻井液时，即不需要保留堵漏材料或钻井液中不含有堵漏材料时，能够快速过滤钻井液，提高钻井液的循环速度。在一个优选的实施例中，在引液管路上设置有阀门。这样能够方便地控制钻井液的流动路径。

在一个实施例中，在分离器的下出口和振动筛之间还设置有集液漏斗。这种集液漏斗能够引导物质流动，防止钻井液损失。

在一个实施例中，振动筛的筛网的网孔尺寸度在0.25mm～0.425mm之间。这种结构的筛网仅能够使从分离器下出口排出的钻井液中的堵漏材料通过，而有害固体如岩屑不能通过，以进一步回收堵漏材料。

根据本发明的第二方面，提出了一种使用上文所述的钻井液净化装置净化钻井液的方法，包括：

步骤一：关闭引液管路上的阀门并将包含有害固体的钻井液引入到储液罐内；

步骤二：通过循环泵将储液罐内的钻井液泵送到分离器中；

步骤三：从分离器的上出口排出的带有堵漏材料的流体直接引入下游设备中，而将从分离器的下出口排出的物质经振动筛分离后，流体部分返回到储液罐而将有害固体排除。

在一个实施例中，在仅净化钻井液时，打开设置在引液管路上的阀门，使钻井液仅通过引液管路进入振动筛。

在本申请中，用语“上”、“下”规定为以重力方向为参考。