一种超临界二氧化碳钻井过程中井口岩屑清除装置的制作方法

本发明涉及石油天然气钻井、地质勘探以及矿山钻探装置行业领域，尤其是涉及一种超临界二氧化碳钻井过程中井口岩屑清除装置。

背景技术：

二十世纪末出现的超临界CO2钻井技术，充分利用了超临界CO2流体同时具有气体的低黏度、高扩散系数和液体高密度的特定。超临界CO2钻井具有破岩速度快，门限压力低的特点，在钻进过程中超临界CO2流体可以为井下马达提供足够扭矩的同时，还能保证井底的欠平衡状态；即使超临界CO2进入到储层，也不会出现粘土水化膨胀以致堵塞孔隙喉道等现象，可有效保护储集层，相反进入储集层后能够增大储集层渗透率，提高原油采收率。因此，超临界CO2钻井技术以其独特优势在油气开发中起着重要的作用。

超临界CO2钻井技术的循环系统不同于现阶段所有的钻井系统，该循环系统需要实现CO2流体由液态、超临界态、气态再到液态的转化，在井口时该循环系统处于气体状态，并且要实现循环使用，需要从气态CO2流体中分离出固体和液体杂质。常规工厂车间中使用的旋风分离器，其净化效果难以满足超临界CO2钻井要求，如果选用国外先进的四相分离器设备，不但价格昂贵，而且需要对设备进行结构上的改造，以适应流体相态的性质特点；如果选用多级净化，将大幅增加钻井井场的占地面积，导致费用增加、操作复杂，给安全施工带来隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的问题,提供一种可有效将固态和液态杂质从CO2气体中分离，实现CO2流体的循环使用的超临界二氧化碳钻井过程中井口岩屑清除装置。

一种超临界二氧化碳钻井过程中井口岩屑清除装置，包括旋风分离器2和沉淀罐1；旋风分离器2由筒体9和锥体10整体连接构成，在筒体9上部设有CO2气体入口6，锥体10底部设有漩涡罩11和岩屑收集罐12，漩涡罩11上方设有中心筒8；沉淀罐1连接在筒体9上方，中间水平向设有气体过滤板4，上部设有洁净CO2气体出口3，下部设有排屑口5；旋风分离器2和沉淀罐1之间通过倾斜的螺旋分隔板7分隔；其中，CO2气体入口6设在螺旋分隔板7高位点的下部，排屑口5设在螺旋分隔板7低位点的上部，中心筒8底部与漩涡罩11连通，中心筒8上部贯穿螺旋分隔板7后其端口与沉淀罐1贯通。

上述方案进一步包括：

所述螺旋分隔板7的上下表面均为螺旋型。

旋风分离器2的筒体9和锥体10内壁设有与螺旋分隔板7顺向的落选引流板。

所述的气体过滤板4的滤网孔隙为不大于5μm。

本发明的优点在于：可有效将固态和液态杂质从CO2气体中分离，实现CO2流体的循环使用。而且结构简易，操作简单，可靠性高，有利于节省井场占地面积，可有效保证超临界CO2钻井的岩屑清除。

附图说明

图1为本发明的岩屑清除装置的结构示意图。

图2为气态CO2流体经过本发明的动态示意图。

其中包括：1、沉淀罐，2、旋风分离器，3、洁净CO2气体出口，4、气体过滤板，5、排屑口，6、CO2气体入口，7、螺旋分隔板，8、中心筒，9、筒体，10、椎体，11、旋涡罩，12、岩屑收集罐，13、外旋流，14、内旋流，15、固液杂质，16、上升气体，17、固体杂质，18、洁净CO2气体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

参照附图1，一种超临界二氧化碳钻井过程中井口岩屑清除装置，包括旋风分离器2和沉淀罐1；旋风分离器2由筒体9和锥体10整体连接构成，在筒体9上部设有CO2气体入口6，锥体10底部设有漩涡罩11和岩屑收集罐12，漩涡罩11上方设有中心筒8；沉淀罐1连接在筒体9上方，中间水平向设有气体过滤板4，上部设有洁净CO2气体出口3，下部设有排屑口5；旋风分离器2和沉淀罐1之间通过倾斜的螺旋分隔板7分隔；其中，CO2气体入口6设在螺旋分隔板7高位点的下部，排屑口5设在螺旋分隔板7低位点的上部，中心筒8底部与漩涡罩11连通，中心筒8上部贯穿螺旋分隔板7后其端口与沉淀罐1贯通。

上述实施例进一步包括：

所述螺旋分隔板7的上下表面均为螺旋型。

旋风分离器2的筒体9和锥体10内壁设有与螺旋分隔板7顺向的落选引流板。

所述的气体过滤器由人造纤维滤材制成，滤网孔隙为5μm，外框是由坚固、防潮硬纸框制成。

参照附图2，本发明提供的一种应用于超临界CO2钻井过程中井口岩屑清除装置，具体实施过程为：

含有固液杂质的CO2气体从CO2气体入口6导入旋风分离器2的筒体9和中心筒8之间，在螺旋分隔板7的作用下形成旋转向下的外旋流13，悬浮于外旋流13的固液杂质15在离心力的作用下移向器壁，并随外旋流13转到锥体10下部，由旋涡罩11排至岩屑收集罐12，初步净化后的气体形成上升的内旋流14并经过中心筒8排送至沉淀罐1；气体进入沉淀罐1后，由于横截面积变大，气体流速大幅降低，气体内未清除的的固液杂质在重力作用下发生沉淀，沉淀出的固体杂质17沉落在螺旋分隔板7上，并移送至排屑口5排除，上升的CO2气体经过气体过滤板4进行干燥和过滤后，得到纯净的CO2气体，由顶部的洁净CO2气体出口3排至后续设备中。气体过滤板定期更换，保证设备持续使用。