一种气体钻井用的除尘装置的制作方法

本实用新型涉及气体钻井技术领域，尤其涉及一种气体钻井用的除尘装置。

背景技术：

随着国内气体钻井技术的不断提高，为了提高钻井速度，国内外采用气体作为钻井介质进行钻井施工越来越多。但是，使用气体介质实施钻井工程时，由于井深的原因，需要较大排量的气体才能实现钻井和带出岩屑的目的。由于没有液体，高压气体将井下的钻屑带出地面，主要是较为细小的粉尘。因此，在地面的排砂口，气流会造成严重的扬尘，严重污染周围空气，落在周边的庄稼植物和居民房屋上，甚至扩散至房屋内，对居民生活造成严重危害。

为了减少岩屑粉尘对周围环境的污染，主要的除尘方法是在排砂管线上设置除尘装置，常用的是通过除尘水管喷水对气流进行喷淋增湿，以便达到除尘的目的，降低对环境的污染。但是，对于大尺寸井眼钻井作业中，需要更大排量的气体，且随着井眼的加深，井下带出的粉尘增多，注入气体量增加，排出的粉尘也会不断增加。现有的喷水式除尘装置的除尘效果有限，喷淋水和气体混合不均匀，气体不能充分润湿，气体中的较小粒径的钻屑粉尘难以沉降，不能达到理想的除尘效果。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是解决现有技术中存在的气体钻井用除尘装置的除尘效果有限，提供一种采用水蒸汽对气体进行充分润湿除尘的装置，大大提高了除尘效果。

为了实现本实用新型这些目的和其它优点，提供了一种气体钻井用的除尘装置，包括：

排砂管，其一端设有进气口，另一端管口密封且在靠近密封管口的侧壁上设有出气口，进气口末端设有滤网，出气口的正下方设有接液盘和液体出口；

除尘单元，其包括设置于排砂管内部的水蒸汽喷头、设置于排砂管外部的蒸汽存储罐、加湿器和水箱，所述水蒸汽喷头与蒸汽存储罐之间、蒸汽存储罐与加湿器之间均通过蒸汽管道连接，在水蒸汽喷头与蒸汽存储罐之间的管道上设有气体流量计，所述水箱位于加湿器顶部，其中，所述水蒸汽喷头为密封的空心圆柱体，其中心轴线与排砂管中心轴线重合，所述圆柱体的壁面设有均匀分布的多个排气孔，圆柱体的中间设有蒸汽进气口；

冷却单元，其设于所述排砂管的出气口上方，所述冷却单元包括支架、喷淋头、蓄水池，支架一端固定设置于出气口的端口边缘，另一端固定连接喷淋头，喷淋头通过进水管与蓄水池连接，且在进水管上设有液体流量计。

优选的是，所述进气口为一圆孔，圆孔直径是排砂管管口直径的三分之一。

优选的是，所述进气口位置设置有气体流量计。

优选的是，所述喷淋头为伞状喷淋头，其包括多个喷嘴。

优选的是，所述支架为三个长度相同的金属条，所述三个金属条的一端均匀设置于出气口的端口边缘上，另一端固定连接伞状喷淋头的边缘。

优选的是，所述滤网为曲面状滤网，其孔径为40-50um，厚度10-20cm。

优选的是，所述水蒸汽喷头通过支撑件固定于排砂管内部。

优选的是，所述空心圆柱体的外径长度为排砂管外径长度的三分之一。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

其一、排砂管的进气口末端设有滤网，经过滤网过滤，将较大粒径的岩屑粉尘初步拦截，透过滤网的气流再经过水蒸汽除尘单元；

其二、通过加湿器产生水蒸汽，水蒸汽由设置于排砂管内部的喷头喷出，水蒸汽与排砂管内的钻井气流充分混合，气流中的水蒸汽慢慢冷却成为水滴，达到对管内气流增湿除除尘作用，且在水蒸汽喷头与蒸汽存储罐之间的管道上设有用于控制蒸汽流速的气体流量计，除尘效益明显优于现有技术中的直接喷水除尘的效果；

其三、排砂管的出气口上方设有的冷却单元，采用喷淋水对气流中的水蒸汽进一步冷却成为水滴，对气流增湿除尘，喷淋水本身也能对气流进行增湿除尘，而且，喷淋头与蓄水池之间的水管上设有液体流量计，有效控制喷水量和喷水速度，双重增湿，除尘效果加倍，减小对大气环境的污染；

其四、本实用新型具有结构简单，便于加工制备的特点。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1气体钻井用的除尘装置的纵向截面图；

图2水蒸汽喷头结构示意图。

图中标号：

排砂管1、进气口11、出气口12、滤网13、接液盘14、液体出口15、气体流量计16、水蒸汽喷头21、蒸汽存储罐22、加湿器23、水箱24、气体流量计25、排气孔26、蒸汽进气口27、支架31、喷淋头32、蓄水池33、液体流量计34、喷嘴35。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-2所示，本实用新型提供了一种气体钻井用的除尘装置，包括：

排砂管1，其一端设有用于待处理的钻井气流进入除尘装置的进气口11，另一端管口密封且在靠近密封管口的侧壁上设有用于气流流出除尘装置的的出气口12，在进气口11末端设有用于初步过滤气流中的较大钻屑粉尘的滤网13，优选的滤网13为曲面状滤网，其孔径为40-50um，厚度10-20cm，含有钻屑粉尘的气流首先经过滤网13过滤，将较大粒径的粉尘初步拦截，透过滤网13的气流再进行下一步的除尘处理，出气口12的正下方对应的排砂管1侧壁面上设有用于接收滴落下来的液体和重力沉降的钻屑粉尘的接液盘14和液体出口15；

除尘单元，其包括设置于排砂管1内部的水蒸汽喷头21、设置于排砂管1外部的蒸汽存储罐22、加湿器23和水箱24，所述水蒸汽喷头21与蒸汽存储罐22之间、蒸汽存储罐22与加湿器23之间均通过蒸汽管道连接，在水蒸汽喷头21与蒸汽存储罐22之间的管道上设有气体流量计25，所述水箱24位于加湿器23顶部，处于较高位置的水箱24里面的水在重力作用下流入较低位的加湿器23中，加湿器23将水加热沸腾生成水蒸汽，水蒸汽进入蒸汽存储罐22暂时存储，当排砂管1内的流过钻井气体时，开启水蒸汽喷头21对气流喷射水蒸汽，且气体流量计25可以调节控制水蒸汽的喷射速度，水蒸汽与气流充分均匀接触混合，混合有水蒸汽的气流再流动过程中慢慢降温冷却，水蒸汽转变为液态水，对钻屑粉尘增湿，达到气流除尘的目的，其中，所述水蒸汽喷头21为密封的空心圆柱体，其中心轴线与排砂管1中心轴线重合，所述圆柱体的壁面设有均匀分布的多个排气孔26，用于水蒸汽的喷出，圆柱体的中间设有蒸汽进气口27，将蒸汽存储罐22内的蒸汽引入水蒸汽喷头21；

冷却单元，其设于所述排砂管1的出气口12上方，所述冷却单元包括支架31、喷淋头32、蓄水池33，支架31一端固定设置于出气口12的端口边缘，另一端固定连接喷淋头32，喷淋头32通过进水管与蓄水池33连接，且在进水管上设有液体流量计34。经过除尘单元除尘的气流流经出气口12时，气流中还存在部分水蒸汽，冷却单元的喷淋头32从出气口12上方对出气口12喷淋降温，使得气流中的水蒸汽完全转变为液态水，进一步强化增湿除尘作用，同时，喷淋水本身也能对气流起到增湿除尘作用，喷淋头32与蓄水池33之间的水管上设有液体流量计34，有效控制喷水量和喷水速度，双重增湿，除尘效果加倍，减小对大气环境的污染，多余的喷淋水以及混杂的钻屑粉尘重力沉降至出气口12下方的接液盘14中，最后由液体出口15排出。

上述方案中，所述排砂管1的进气口11为一圆孔，圆孔直径是排砂管1管口直径的三分之一。所述进气口11位置设置有气体流量计16，用于控制调节气流进入除尘装置的流速。

另一实施例中，所述喷淋头32为伞状喷淋头，其包括多个喷嘴35。所述支架31为三个长度相同的金属条，所述三个金属条的一端均匀设置于出气口12的端口边缘上，另一端固定连接伞状喷淋头32的边缘，气流由支架31间的空隙流出。

另一实施例中，所述水蒸汽喷头21通过支撑件固定于排砂管1内部。

另一实施例中，所述空心圆柱体的外径长度为排砂管1外径长度的三分之一。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：首先，排砂管1的进气口11末端设有滤网13，经过滤网13过滤，将较大粒径的岩屑粉尘初步拦截，透过滤网13的气流再经过水蒸汽除尘单元；其次，通过加湿器23产生水蒸汽，水蒸汽由设置于排砂管1内部的水蒸汽喷头21喷出，水蒸汽与排砂管1内的钻井气流充分混合，气流中的水蒸汽慢慢降温冷却成为水滴，达到对管内气流增湿除尘作用，且在水蒸汽喷头21与蒸汽存储罐22之间的管道上设有用于控制蒸汽流速的气体流量计25，除尘效益明显优于现有技术中的直接喷水除尘的效果；同时，排砂管1的出气口12上方设有的冷却单元，采用喷淋头32对出气口的气流进行喷水降温，气流中的水蒸汽进一步冷却完全转化为液态水，再次对气流增湿除尘，同时喷淋水本身也能对气流进行增湿除尘；而且，喷淋头32与蓄水池33之间的水管上设有液体流量计34，有效控制喷水量和喷水速度，双重增湿，除尘效果加倍，减小对大气环境的污染；本实用新型具有结构简单，便于加工制备的特点。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。