[发明专利]钻井液固控系统

说明书

本发明涉及一种石油和地质探矿钻井作业用钻井液固控系统。

钻井液的性能应根据钻井工艺的需要进行调整。按钻井工艺需要，要求钻井液保持适当的比重，从而使井内钻井液液柱静压力与地层流体压力相平衡，这里要求钻井液比重γ满足关系式K·γ·H≥Pf，式中H为井深，Pf为地层流体压力，K为常数。若K·γ·H≤Pf，则地层流体向井内涌入，严重时会造成井喷;若K·γ·H＞Pf，则钻井液透过井眼内壁上的泥饼流入地层，压差越大，流量越大，就可能对地层造成污染，地层污染严重地影响试油和开采，往往使很多潜在的油气资源不能发现，使大量的勘探工作无成果，使采油时需增加大量井下作业工作量;若K·γ·H＞Pk，式中Pk为地层强度，即井内钻井液液柱压力超过地层强度，则可能引起井漏和地下井喷。目前，钻井界正努力实现的目标-“平衡钻井”就取决于钻井液保持合适的比重。所以，钻井液的比重保持所需的准确值是非常重要的。

对钻井液的其它要求还有：随时清除有害的固相成分，必要时加入必要的固相材料和化学药剂，以保持钻井液的所需性能。

一般说来，钻井液固控系统的主要任务有两项：一是从钻井液中分离出有害成分，如钻井产生的岩屑以及化学污染物质;二是向钻井液加入必要的添加剂以改善其性能，主要的添加剂有：加重材料如重晶石粉，铁矿石粉，土粉等固相添加剂;化学处理剂如拷胶、丹宁酸、CMC（羧甲基纤维素）等;有时还要加入原油、柴油、水等。随着钻井工艺的发展，钻井液添加剂品种越来越多。这些添加剂加入钻井液后，需要迅速地将其分散，搅拌均匀，以保证钻井液的均质性。

现有钻井液固控系统，主要侧重于发展与其第一项任务有关的功能，即从钻井液中分离出有害的固相和气相成分。目前在这方面已发展了多种有效的分离设备，例如振动筛、除砂器、除泥器、清洁器、离心机和除气器等。

现有固控系统在向钻井液加入添加剂并进行搅拌方面的功能很差，其主要依靠混灰漏斗、搅拌器和钻井液枪（泥浆枪）对钻井液进行长时间搅拌。为了加重钻井液，往往需要8小时以上作业，而且搅拌不均匀;投入的钻井液添加剂，特别是加重材料往往只能利用50%左右，其余的则沉入罐底不能利用，致使整个系统中各部位的钻井液比重相差很大，有时竟相差0.2以上。所以说，现有钻井液固控系统不具备快速配制钻井液和调节钻井液比重等性能的功能，因而不能满足钻井工艺发展的需要。

现有涡旋式混浆装置是一种效率很高的搅拌机械，其主要的优点有：

1、搅拌速度高，若供料及时，一台搅拌动力泵功率为55千瓦的装置可每小时生产调制好的钻井液60-80立方米;

2、搅拌质量好，搅拌好的钻井液在罐内不同部位取样，其比重误差＜0.01;油包水钻井液经混制后，其电离电压可提高200伏以上;

3、钻井液添加剂特别是加重材料几乎可全部利用完而不产生沉淀;

4、难溶的添加剂如CMC等可迅速分散溶解于钻井液。

涡旋式混浆装置由于具有优良性能而受到钻井界欢迎，但简单地将该装置加入到钻井液固控系统则将产生几个问题：

1、功率耗费大，若按钻井现场要求配置两台涡旋式混浆装置，则钻机所需电功率将增加130-180千瓦;

2、占地面积大;

3、操作不方便。

这些问题的存在，妨碍了涡旋式混浆装置的推广应用。

本发明的目的是根据钻井工艺发展尤其是平衡钻井的需要，针对现有钻井液固控系统存在的缺点和现有涡旋式混浆装置具有的优点，而将涡旋式混浆装置有机地、合理地组合进现有钻井液固控系统，使组合后的钻井液固控系统具有快速配制钻井液和调节钻井液比重等性能的功能，并具有降低总功率消耗、节省占地面积，改善设备工作条件，提高设备工作效率和增加钻井液贮备容积等优点和积极效果。

本发明采用了6个附图：

图1是现有钻井液固控系统原理和流程图;

图2是现有涡旋式混浆装置原理和流程图;

图3是本发明第一个实施例的原理和流程图;

图4是本发明涡旋式混浆装置的搅拌动力泵兼作灌注泵的工作点曲线图;

图5是本发明第二个实施例的原理和流程图;

图6是本发明第三个实施例的原理和流程图。

附图中的统一编号为：

1-1～n：钻井液贮罐

2：液槽

3-1～n：管道

4-1～n：阀门

5：振动筛

6：除砂器

7：除泥器

8：清洁器

9：离心机

10：除气器

11：加药装置

12：混灰漏斗

13：搅拌器