钻井液回收系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种钻井液回收系统，包括第一自动换向阀、振动筛、第二换向阀、过滤离心机、沉降离心机、第一集液槽和药泵，第一自动换向阀的三个出口分别与振动筛入口、第二换向阀的入口和沉降离心机的入口相连，振动筛的出口也与第二换向阀的入口相连，第二换向阀的两个出口分别与过滤离心机的入口和沉降离心机的入口相连，过滤离心机的出口也与沉降离心机的入口相连，沉降离心机的出口与第一集液槽相连，药泵与第一集液槽相连。由于第一自动换向阀采用滑动阀芯和溢流孔设计，从而使本系统能够平稳滤除中颗粒和大颗粒固相物，提高了系统可靠性和运行效率。
【专利说明】钻井液回收系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钻井设备制造技术，尤其涉及一种钻井液回收系统，属于钻井辅助设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。目前，国内的陆上钻井行业和海洋钻井行业都没有实现钻井液的循环利用，这对于资源是一种比较严重的浪费，也会对环境造成一定的破坏。在国外，海洋钻井方面目前使用较多是单一的螺旋过滤式离心机来实现固控，陆上钻井行业使用较多的是单一的螺旋沉降式离心机，它们能够在一定程度上实现钻井液的再利用。但是由于系统功能的单一性，其应用受到母液浓度、固体颗粒大小等情况的较大制约，因此固控的效果和效率并不十分理想。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种满足不同浓度和颗粒大小并且可自动选择处理方式以用于钻井液固液分离的钻井液回收系统。
[0004]本实用新型的钻井液回收系统，包括:第一自动换向阀、振动筛、第二换向阀、过滤离心机、沉降离心机、第一集液槽和药泵；
[0005]所述第一自动换向阀包括:阀体、滑动阀芯和换向阀芯；所述阀体上设置有总入口、入流通道、第一出口、第二出口和第三出口，所述总入口和所述第二出口分别位于所述入流通道的两端；
[0006]所述换向阀芯可旋转的设置于所述阀体内，所述换向阀芯上设置有导流通路；所述换向阀芯旋转时，所述导流通路连通所述总入口和所述入流通道，或者连通所述总入口和所述第三出口 ；所述滑动阀芯可滑动的套设于所述入流通道内；所述滑动阀芯通过可伸缩的弹簧连接在所述阀体上，以阻止所述滑动阀芯朝所述第二出口方向移动；所述滑动阀芯上设置有用于连通所述入流通道和所述第二出口的滤网；所述第一出口开设在所述入流通道的侧壁上，所述滑动阀芯的侧壁上开设有溢流孔；所述滑动阀芯的侧壁相对所述入流通道的侧壁滑动，并在所述弹簧张紧过程中，所述第一出口与所述入流通道通过所述溢流孔相连通；
[0007]所述第一出口连接所述振动筛的入口 ；所述第二出口连接所述第二换向阀的入口 ；所述第三出口连接所述沉淀离心机的入口 ；所述振动筛的出口也与所述第二换向阀的入口相连，所述第二换向阀的两个出口分别与所述过滤离心机的入口和所述沉降离心机的入口相连，所述过滤离心机的出口也与所述沉降离心机的入口相连，所述沉降离心机的出口与所述第一集液槽相连，所述药泵与所述第一集液槽相连。
[0008]如上所述的钻井液回收系统，其中，所述滤网倾斜布置于所述滑动阀芯朝向所述第二出口的一端，所述溢流孔位于所述滑动阀芯的侧壁与所述滤网的交界处。
[0009]如上所述的钻井液回收系统，其中，所述换向阀芯为球型电动阀芯。
[0010]如上所述的钻井液回收系统，其中，所述过滤离心机与沉降离心机之间依次连接有第二集液槽和螺杆泵，所述第二换向阀的其中一个出口与所述第二集液槽相连。
[0011]如上所述的钻井液回收系统，其中，所述第一集液槽内设置有搅拌器。
[0012]本实用新型的有益效果是:包含了振动筛、过滤离心机和沉降离心机后，根据钻井液固相浓度的不同，利用换向阀使的钻井回收液通过不同分离设备进行固液分离，满足了多种浓度钻井回收液的回收要求。同时，由于在入流通道和第二出口之间设置有滑动阀芯，并且在滑动阀芯上设置有能够在张紧过程中与第一出口逐步闭合的溢流孔；从而使本实用新型在实际工作过程中，通过滑动阀芯的滑动作用来自动切换第一出口和第二出口的流向选择，避免了钻井液固体物含量频繁变化时换向阀频繁切换的技术问题，大大提高了第一自动换向阀的使用寿命。另外，由于入流通道进入第二出口的钻井液全部经过滤网的过滤，也提高了过滤离心机的使用寿命，避免了过滤离心机处理较大颗粒固态物引起的设备消耗。同时，由于弹簧在张紧状态下才能使溢流孔与第一出口连通，从而使滤网集聚的颗粒物能够瞬间释放，避免了采用滤网需要经常清理和易堵塞的技术问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型实施例钻井液回收系统的结构示意图；
[0014]图2为本实用新型实施例的第一自动换向阀的第一状态结构图；
[0015]图3为本实用新型实施例的第一自动换向阀的第二状态结构图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图，详细描述本实用新型的具体实施方案。
[0017]如图1、图2和图3所示，本实用新型所述的钻井液回收系统，包括第一自动换向阀1、振动筛2、第二换向阀3、过滤离心机4、沉降离心机5、第一集液槽6和药泵7，第一自动换向阀I的三个出口分别与振动筛2入口、第二换向阀3的入口和沉降离心机5的入口相连，振动筛2的出口也与第二换向阀3的入口相连，第二换向阀3的两个出口分别与过滤离心机4的入口和沉降离心机5的入口相连，过滤离心机4的出口也与沉降离心机5的入口相连，沉降离心机5的出口与第一集液槽6相连，药泵7与第一集液槽6相连。为了使过滤离心机4和沉降离心机5之间的产能顺接，过滤离心机4与沉降离心机5之间依次连接有第二集液槽8和螺杆泵9，第二换向阀3的其中一个出口与第二集液槽8相连。为了第一集液槽6内的钻井液与添加剂混合均匀，在第一集液槽6内设置搅拌器10。
[0018]第一自动换向阀I包括:阀体、滑动阀芯20和换向阀芯30 ;阀体上设置有总入口10、入流通道15、第一出口 11、第二出口 12和第三出口 13 ;第一出口 11连接振动筛2的入口 ；第二出口 12连接第二换向阀3的入口 ；第三出口 13连接沉淀离心机5的入口 ；总入口10和第二出口 12分别位于入流通道15的两端；换向阀芯30可旋转的设置于阀体I内，换向阀芯30上设置有导流通路；换向阀芯30旋转时，该导流通路连通总入口 10和入流通道15，或者连通总入口 10和第三出口 13 ;或者说，换向阀芯30旋转时，该导流通路选择连通总入口 10和入流通道15，或者选择连通总入口 10和第三出口 13。即，换向阀芯30旋转至第一状态时，用于连通总入口 10和入流通道15 ;换向阀芯30旋转至第二状态时，用于连通总入口 10和第三出口 13 ;图2和图3中仅给出了换向阀芯30连通总入口 10和入流通道15的状态图。
[0019]滑动阀芯20通过可伸缩的弹簧22连接在阀体上，并且滑动阀芯20可滑动的套设于入流通道15内；弹簧22用于阻止滑动阀芯20向第二出口 12方向的滑动；滑动阀芯20上设置有用于连通入流通道15和第二出口 12的滤网21 ;如图2，钻井液(或者说钻井回收液)沿实心箭头方向移动时，钻井液会通过滑动阀芯20上的滤网21进入第二出口 12。
[0020]入流通道15和第二出口 12之间在任何状态下仅通过滤网21进行连通。滤网21一般均设置在滑动阀芯20朝向第二出口 12的一端。随着钻井液的不断流动，滤网21会逐渐被固态物封堵，弹簧22的张紧力也会越来越大，滑动阀芯20也会不断向第二出口方向移动。
[0021]第一出口 11开设于入流通道15的侧壁上，滑动阀芯20的侧壁上开设有溢流孔23，滑动阀芯20的侧壁相对入流通道15的侧壁滑动，并在弹簧22张紧过程中，第一出口11与入流通道15通过溢流孔相连通。由于滑动阀芯20是套设在入流通道15内，所以滑动阀芯20的侧壁是相对于入流通道15的侧壁是滑动的。一股情况下，溢流孔23用于在弹簧22处于接近极限伸长的状态时与第一出口 11相连通。也就是说，图2中的第一自动换向阀的第一状态、图3中第一自动换向阀的第二状态分别对应弹簧22在一般状态和极限张紧状态的结构图；滑动阀芯20的侧壁在弹簧22处于松弛状态或者轻度张紧状态下对第一出口 11起到封堵的作用，而在弹簧22拉伸至极限张紧状态下或接近极限状态下，溢流孔23移动至第一出口 11的位置，从而使溢流孔23与第一出口 11相连通。溢流孔23与第一出口 11相连通时，入流通道15内的压力迅速得到释放，滑动阀芯20端部的滤网21上的固态沉积物会被冲刷至第一出口 11内。也就是说，本实施例的钻井液回收系统具有自动冲洗滤网21功能，不用担心第一自动换向阀I由于长期工作堵塞滤网21的情况。同时，由于滑动阀芯20是在入流通道15内不断的往复滑动，避免了现有技术中频繁切换换向阀导致阀门寿命降低的情况(现有技术中通过一个四通换向阀进行工作，总入口每次连通其中一个出口，需要频繁的转换四通换向阀的阀芯)，提高了固液分离和钻井液自动回收的工作效率和设备可靠性。
[0022]本实用新型实施例的工作过程是:由于随着钻井深度的不同，钻井液使用后，其中所含固相的浓度也会不同，大致为:位于地表附近的固相浓度最高而且含有大量大颗粒的固相，越往地下，固相的颗粒越小且浓度越低。
[0023]所以，如果钻井回收液中含大颗粒、中颗粒、小颗粒固相的话，钻井回收液就安排如下回收路线:第一自动换向阀I —振动筛2 —第二换向阀3 —过滤离心机4 —第二集液槽8 —螺杆泵9 —沉降离心机5 —第一集液槽6，最后利用药泵7将向第一集液槽6内加入符合工艺要求的添加剂，并通过搅拌器10搅拌均匀即可，所产生的钻井液就可重新利用了。此时，由于第一自动换向阀I内的滤网21经常被大颗粒、中颗粒固态物质封堵，弹簧22被拉长，溢流孔23基本处于一直打开的状态。第一自动换向阀I自动将钻井液导入振动筛2进行大颗粒物去除。
[0024]如果钻井回收液中含有中颗粒、小颗粒的固相的话，钻井回收液就安排如下回收路线:第一自动换向阀I—第二换向阀3 —过滤离心机4 —第二集液槽8 —螺杆泵9 —沉降离心机5 —第一集液槽6,最后利用药泵7将向第一集液槽6内加入符合工艺要求的添加齐U，并通过搅拌器10搅拌均匀即可，所产生的钻井液就可重新利用了。此时，由于第一自动换向阀I内的滤网21经常被略大于中颗粒固态物的物质封堵，弹簧22往复的被拉长，溢流孔23每隔一段时间与第一出口 11相连通，起到冲洗滤网21的目的。第一自动换向阀I自动将钻井液导入过滤离心机4进行中颗粒物去除。
[0025]如果钻井回收液中仅含有小颗粒的固相的话，钻井回收液就安排如下回收路线:第一自动换向阀I —沉降离心机5 —第一集液槽6，最后利用药泵7将向第一集液槽6内加入符合工艺要求的添加剂，并通过搅拌器10搅拌均匀即可，所产生的钻井液就可重新利用了。在图2或图3中，钻井液此时沿虚线箭头方向流动。
[0026]如果钻井回收液经振动筛2后，只含有小颗粒固相了，那么可绕过过滤离心机4，即第二换向阀3直接与第二集液槽8相通。上述结构的钻井液回收装置可根据固相颗粒的大小，随时调节回收路线，满足各种不同需求，提高了生产效率。
[0027]在上述实施例的基础上，滤网21倾斜布置于滑动阀芯20朝向第二出口 12的一端，溢流孔23位于滑动阀芯20的侧壁与滤网21交界处。这样设置在倾斜的滤网21顶端的溢流孔23，能够更加方便在溢流孔23开启式冲洗滤网21上的沉淀物，从而获得更好的清理滤网21上沉淀物或大颗粒固相物质的效果，这样也避免了现有技术中需要经常清理过滤离心机4前端管路滤网的缺陷。
[0028]在上述实施例的基础上，进一步的，换向阀芯30为球型阀芯或者电动阀芯。总入口 10处可以设置用于检测钻机母液浓度或固体颗粒物的检测仪，该检测仪与换向阀芯30电连接，以便于在钻井液小颗粒物质含量较高时直接将钻井液导流至沉淀离心机5进行过滤和处理。
[0029]需要说明的是，在本实用新型实施例中，整个钻井液回收系统是依靠第一自动换向阀I进行有效的工作的，整个系统与第一自动换向阀I的工作决定了系统良好的处理效率和系统运转的可靠性。
[0030]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种钻井液回收系统,其特征在于,包括:第一自动换向阀、振动筛、第二换向阀、过滤离心机、沉降离心机、第一集液槽和药泵； 所述第一自动换向阀包括:阀体、滑动阀芯和换向阀芯；所述阀体上设置有总入口、入流通道、第一出口、第二出口和第三出口，所述总入口和所述第二出口分别位于所述入流通道的两端； 所述换向阀芯可旋转的设置于所述阀体内，所述换向阀芯上设置有导流通路；所述换向阀芯旋转时，所述导流通路连通所述总入口和所述入流通道，或者连通所述总入口和所述第三出口； 所述滑动阀芯可滑动的套设于所述入流通道内；所述滑动阀芯通过可伸缩的弹簧连接在所述阀体上，以阻止所述滑动阀芯朝所述第二出口方向移动；所述滑动阀芯上设置有用于连通所述入流通道和所述第二出口的滤网；所述第一出口开设在所述入流通道的侧壁上，所述滑动阀芯的侧壁上开设有溢流孔；所述滑动阀芯的侧壁相对所述入流通道的侧壁滑动，并在所述弹簧张紧过程中，所述第一出口与所述入流通道通过所述溢流孔相连通； 所述第一出口连接所述振动筛的入口 ；所述第二出口连接所述第二换向阀的入口 ；所述第三出口连接所述沉淀离心机的入口 ；所述振动筛的出口也与所述第二换向阀的入口相连，所述第二换向阀的两个出口分别与所述过滤离心机的入口和所述沉降离心机的入口相连，所述过滤离心机的出口也与所述沉降离心机的入口相连，所述沉降离心机的出口与所述第一集液槽相连，所述药泵与所述第一集液槽相连。
2.根据权利要求1所述的钻井液回收系统，其特征在于，所述滤网倾斜布置于所述滑动阀芯朝向所述第二出口的一端，所述溢流孔位于所述滑动阀芯的侧壁与所述滤网的交界处。
3.根据权利要求1所述的钻井液回收系统，其特征在于，所述换向阀芯为球型电动阀-!-HΛ ο
4.根据权利要求1所述的钻井液回收系统，其特征在于，所述过滤离心机与沉降离心机之间依次连接有第二集液槽和螺杆泵，所述第二换向阀的其中一个出口与所述第二集液槽相连。
5.根据权利要求1所述的钻井液回收系统，其特征在于，所述第一集液槽内设置有搅拌器。
【文档编号】E21B21/06GK204040960SQ201420184695
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】姜英健, 马鹏鹏, 周英操, 刘伟, 王瑛, 王倩, 郭庆丰, 张兴全, 崔堂波, 尹俊羽, 朱磊 申请人:中国石油集团钻井工程技术研究院