[发明专利]井下钻井液固液分离装置及其固液分离方法

说明书

本发明公开了井下钻井液固液分离装置及其固液分离方法。本发明井下钻井液固液分离装置，包括检测模块、第一耐压套筒、第一螺旋套、刮刀、透盖、滤板、第二螺旋套、转换接头、活塞端盖、泥浆泵模块、楔形滤芯、第二耐压套筒、固液分离基体、活塞杆和钻铤接头。透盖端面中心位置开设的进液孔与固液分离基体内的第一过滤腔连通。进液孔的外端固定有滤板；第一过滤腔内端固定有活塞端盖，活塞端盖与楔形滤芯固定；固液分离基体的检测端开设有第二过滤腔。第二过滤腔包括圆柱腔和圆台腔，圆柱腔的一端与圆台腔的大径端相连。本发明对上行钻井液进行多重固液分离，使上行钻井液固液分离更加彻底。本发明能够实现油气含量的井下实时检测。

技术领域

本发明属于井下钻井液固液分离领域，具体涉及一种井下钻井液固液分离装置及其固液分离方法。

背景技术

传统的井下固液分离装置一般是在靠近钻头的钻铤内安装固液分离装置，其目的是将从地面由增压打压来的下行钻井液进行固液分离，而分离后的钻井液再流入钻头部分，从而达到减少钻具磨损，延长钻具寿命的目的，随着测井录井技术和井下测试仪器的发展，一些井下的测试仪器需要对上行钻井液进行分析，从而达到检测钻井液内油气成分等目的。上行钻井液中含有钻井岩屑、劣质膨润土、砂粒等固体，如果钻井液不在进入检测仪器之前将其中的较大固体颗粒去除，将导致检测仪器和相关密封结构的寿命减少，甚至导致检测仪器无法正常工作。井下下行钻井液的压力大于井下上行钻井液的压力，根据钻井液阻力公式的计算，在靠近钻头部分的钻铤短节处，钻铤短节内外钻井液的压差很小(压差小于0.5MPa)。传统的的井下固液分离装置的分离特点是从较高压力的上行钻井液中抽取钻井液，经固液分离后，将分离后的钻井液流入钻头部分或外界上行钻井液中。安装在随钻测试器内的固液分离装置需要对压力较低的上行钻井液进行抽取，经过固液分离后，将分离后的钻井液送入检测模块进行检测，经过检测后的钻井液再外排到压力较高的下行钻井液中。因此，设计一种低压差环境下(压差≤0.5MPa)从上行钻井液中抽取泥浆并进行固液分离的装置十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种井下钻井液固液分离装置及其固液分离方法。

本发明井下钻井液固液分离装置，包括检测模块、第一耐压套筒、第一螺旋套、刮刀、透盖、滤板、第二螺旋套、转换接头、活塞端盖、泥浆泵模块、楔形滤芯、第二耐压套筒、固液分离基体、活塞杆和钻铤接头。

所述的钻铤接头套置在固液分离基体上。所述固液分离基体的检测端通过第一螺旋套与第一耐压套筒固定，加压端通过第二螺旋套与第二耐压套筒相连。所述的第一耐压套筒内固定有检测模块，所述的第二耐压套内固定有转换接头及泥浆泵模块。钻铤接头的侧部与固液分离基体的侧部通过透盖固定。透盖端面中心位置开设的进液孔与固液分离基体的第一过滤腔连通。所述进液孔的外端固定有滤板；滤板上开设有20～50个直径为a的过滤孔，1mm≤a≤3mm。第一过滤腔内端固定有活塞端盖，活塞端盖与楔形滤芯固定；所述楔形滤芯的缝隙宽度为b，0.1mm≤b≤0.5mm。所述活塞杆的外端穿过活塞端盖并伸入第一过滤腔，活塞杆内端与固液分离基体的活塞腔构成滑动副。活塞杆、活塞腔及活塞端盖形成液压缸结构。活塞杆外端与刮刀固定，刮刀的外圆面与楔形滤芯的内壁接触。

所述的第一过滤腔内壁通过泥浆入口通道与转换接头的输入口连通。转换接头的输入口与泥浆泵模块的输入口连通。泥浆泵模块的输出口与转换接头的高压入口连通。转换接头的高压入口与转换接头的n个输出口均连通，3≤n≤8。转换接头的n个输出口与固液分离基体内的n个泥浆通道分别连通。

固液分离基体的检测端开设有第二过滤腔。第二过滤腔包括圆柱腔和圆台腔，圆柱腔的一端与圆台腔的大径端相连。n个泥浆通道与圆柱腔通过n个斜向孔分别连通。圆柱腔的另一端作为溢流口与检测模块的检测入口连通，圆台腔的小径端与底流口连通，底流口与钻铤接头的外壁连通。

本发明还包括密封插管，密封插管固定在钻铤接头上，底流口通过密封插管与钻铤接头的外壁连通。

所述的斜向孔轴线与圆柱腔轴线的距离等于圆柱腔半径与斜向孔半径之差。