钻井液罐的制作方法

本实用新型涉及油气田钻井技术领域，尤其涉及一种钻井液罐。

背景技术：

在石油工程的钻井过程中，钻井液是井眼内使用的循环冲洗介质。为保证钻井液的配置、存储、处理以及循环，在钻井液泵与井口之间设置有钻井液罐。

钻井液罐进液口与井口的管路连通，钻井液罐的出液口与钻井液泵连通，钻井液罐内为中空罐体。现有的钻井液罐的进液口和出液口均开设在钻井液罐罐体高于底板的侧壁上。钻井液中会存在大量的固态颗粒，例如膨润土和固相加重剂，用于调节钻井液的密度、黏度和流动性，使其满足悬浮和携带岩屑的作用。由于进液口和出液口之间存在液位差，在钻井液循环系统运行中，钻井液中的固态颗粒在重力作用下会逐渐沉积到钻井液罐底部。

然而沉积在钻井液罐中的固体颗粒难以被清除，造成钻井液罐的容积降低。

技术实现要素：

基于上述技术问题，本实用新型提供一种钻井液罐，可在钻井液内部形成回流，用于分散钻井液中的固态颗粒，使其均匀的悬浮在钻井液中，防止其由于重力作用沉积在钻井液罐底部。

本实用新型提供的一种钻井液罐，包括用于存放钻井液的罐体和钻井液搅拌系统，该钻井液搅拌系统包括液体回流组件和搅拌组件。

该液体回流组件包括驱动泵、进液管和出液管，该进液管的进液端和该出液管的出液端均位于该钻井液的液位下方，该出液端位于该进液端下方并靠近该罐体的罐底设置，该驱动泵的进水口与该进液管连通，该驱动泵的出水口与该出液管连通，用于将该钻井液由该进液端吸入，并由该出液端喷出。

该搅拌组件包括位于该钻井液中，且用于搅拌该钻井液的搅拌部。

该搅拌部包括一个第一搅拌桨和至少一个第二搅拌桨，该第一搅拌桨的回转轴沿竖直方向，该第二搅拌桨的回转轴与该第一搅拌桨的回转轴垂直。

在上述的钻井液罐中，可选的是，该第二搅拌桨为多个时，该第二搅拌桨围绕该第一搅拌桨的回转轴所在直线中心对称设置。

在上述的钻井液罐中，可选的是，该搅拌部还包括齿轮组件，该齿轮组件包括一个第一齿轮和至少一个第二齿轮，该第一齿轮与该第二齿轮中均为圆锥齿轮，该第一齿轮和该第二齿轮分别穿设在该第一搅拌桨和该第二搅拌桨的转轴上。

该第二齿轮均与该第一齿轮相互啮合。

在上述的钻井液罐中，可选的是，还包括悬挂在该钻井液罐顶部的轴承箱，该轴承箱套设在该第一搅拌桨的转轴上，该第一搅拌桨和该第二搅拌桨的桨叶分别由该轴承箱的底部和侧壁伸出至该钻井液中。

该第一搅拌桨和该第二搅拌桨的转轴与该轴承箱的壁面之间通过密封轴承密封连接。

在上述的钻井液罐中，可选的是，该出液管包括沿竖直方向设置的第一出液管段和沿水平方向设置的第二出液管段，该第一出液管段和该第二出液管段依次连通，该第一出液管段与该驱动泵的出水口连通，该第二出液管段上间隔设有多个出液孔。

该第二出液管段为环状管。

在上述的钻井液罐中，可选的是，该出液管上还设有与该出液管连通的第一支管，该第一支管用于将该罐体内的该钻井液排出，该第一支管的管道上还设有用于开闭该第一支管的第一阀门。

在上述的钻井液罐中，可选的是，该进液管上还设有与该进液管连通的第二支管，该第二支管与该井筒的出口连通，用于向该罐体内输入由该井筒流出的该钻井液，该第二支管的管道上还设有用于开闭该第二支管的第二阀门。

在上述的钻井液罐中，可选的是，该罐体还包括出液口，该出液口位于该罐体的罐底，该出液口与井筒的入口连通，用于向该井筒内输入该钻井液。

在上述的钻井液罐中，可选的是，该钻井液罐包括多个该钻井液搅拌系统，多个该钻井液搅拌系统以该钻井液罐的中心轴线对称设置。

本实用新型提供的钻井液罐，通过液体回流组件在钻井液内部形成回流，将沉积在底部的固态颗粒冲击开来并使其分散在钻井液中，通过搅拌组件是分散后的固态颗粒均匀的悬浮在钻井液中，防止固态颗粒由于重力作用重新沉积在钻井液罐底部，为井筒的循环冲洗提供稳定均匀的钻井液。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的钻井液罐的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的图1中A的放大示意图；

图3是本实用新型实施例提供的钻井液罐的俯视示意图；

图4是本实用新型实施例提供的钻井液罐的剖面示意图；

图5是本实用新型实施例提供的钻井液罐的搅拌组件的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的钻井液罐的搅拌部的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的钻井液罐的搅拌部的俯视示意图；

图8是本实用新型实施例提供的钻井液罐的桨叶的结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的钻井液罐的桨叶的侧视示意图。

附图标记说明：

10-罐体； 20-钻井液搅拌系统； 30-轴承箱；

11-出液口； 12-检测口； 21-液体回流组件；

22-搅拌组件； 31-密封轴承； 32-固定杆；

111-第一出液口阀门； 112-第二出液口阀门； 211-驱动泵；

212-进液管； 213-出液管； 222-齿轮组件；

221-搅拌部； 2121-第二支管； 2122-第二阀门；

2123-进液管阀门； 2131-第一出液管段； 2132-第二出液管段；

2133-第一支管； 2134-第一阀门； 2135-出液管阀门；

2221-第一齿轮； 2211-第一搅拌桨； 2222-第二齿轮；

2212-第二搅拌桨； 2213-桨叶。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型实施例提供的钻井液罐的结构示意图。图2是本实用新型实施例提供的图1中A的放大示意图。图3是本实用新型实施例提供的钻井液罐的俯视示意图。图4是本实用新型实施例提供的钻井液罐的剖面示意图。图5是本实用新型实施例提供的钻井液罐的搅拌组件的结构示意图。图6是本实用新型实施例提供的钻井液罐的搅拌部的结构示意图。图7是本实用新型实施例提供的钻井液罐的搅拌部的俯视示意图。图8是本实用新型实施例提供的钻井液罐的桨叶的结构示意图。图9是本实用新型实施例提供的钻井液罐的桨叶的俯视示意图。

如图1至图7所示，本实用新型实施例提供的一种钻井液罐，包括用于存放钻井液的罐体10和钻井液搅拌系统20，该钻井液搅拌系统20包括液体回流组件21和搅拌组件22。

钻井液是用于清洗井筒的循环介质，在钻井液中通常包含固态颗粒物，这些固态颗粒物用于调节钻井液的密度、黏度和流动性，使其能够满足悬浮和携带岩屑的作用。该固态颗粒以膨润土和固相加重剂为主，通常还可添加一些具有润滑功能或清洁功能的化合物，可以用于吸收钻井液中的水分，增加钻井液与岩屑之间的摩擦力，从而携带岩屑，并且可以清洗井筒内壁。而固态颗粒能稳定且均匀的分布在钻井液中是钻井液实现上述技术效果的前提，因此本实施例提供的钻井液罐不仅用于存放钻井液，还可通过液体回流组件21和搅拌组件22使得固态颗粒在钻井液中均匀稳定的分散。

具体的，该液体回流组件21包括驱动泵211、进液管212和出液管213，该进液管212的进液端和该出液管213的出液端均位于该钻井液的液位下方，该出液端位于该进液端下方并靠近该罐体10的罐底设置，该驱动泵211的进水口与该进液管212连通，该驱动泵211的出水口与该出液管213连通，用于将该钻井液由该进液端吸入，并由该出液端喷出。罐体10中的钻井液可在驱动泵211的带动下，由进液管212吸入，再由出液管213喷出。由于出液管213位于进液管212的下方，并且靠近罐体10底部设置，因此沉积在罐体10底部的固态颗粒会被由出液管213喷出的钻井液冲击，向罐体10的中部扩散。进一步地，钻井液在进液管212和出液管213不断循环的过程中，可带动固态颗粒在钻井液中流动，从而防止其沉积在罐体10底部。

具体的，该搅拌组件22包括位于该钻井液中，且用于搅拌该钻井液的搅拌部221。由于某些固态颗粒的粒径较小，因此在钻井液中会由于分子间作用力的影响团聚在一起，因此在上述的液体回流组件21作用下只能防止其沉积，而不能将团聚的固态颗粒冲散。因此在该罐体10中还包括用于搅拌钻井液的搅拌组件22。搅拌组件22通过搅拌部221在钻井液中转动，带动固态颗粒旋转，团聚的固态颗粒在旋转的离心力作用下可以分散开并均匀地分布在钻井液中。

具体的，该搅拌部221包括一个第一搅拌桨2211和至少一个第二搅拌桨2212，该第一搅拌桨2211的回转轴沿竖直方向，该第二搅拌桨2212的回转轴与该第一搅拌桨2211的回转轴垂直。

需要说明的是，搅拌部221通过回转轴沿竖直方向的第一搅拌桨2211和回转轴与该第一搅拌桨2211的回转轴垂直的第二搅拌桨2212在钻井液中转动，可以带动钻井液沿不同方向转动。

如图5和图6所示，以第一搅拌桨2211和左半部分的第二搅拌桨2212为例，具体的转动过程可以是：第一搅拌桨2211带动钻井液朝向管体底部运动，而此时第二搅拌桨2212带动钻井液沿背离罐体10侧壁的方向运动，此时在第一搅拌桨2211和第二搅拌桨2212的带动下，钻井液在罐体10中沿顺时针的方向旋转，并形成旋转涡流。在同样的转动方向下，在第一搅拌桨2211和右半部分的第二搅拌桨2212的带动下，钻井液在罐体10中是沿逆时针方向转动，同样形成旋转涡流。依靠上述两个不同方向的旋转涡流，可以保证固态颗粒尽可能的均匀分散在钻井液中。

具体的搅拌过程也可以是：第一搅拌桨2211带动钻井液沿背离罐体10底部的方向运动，而此时左半部分的第二搅拌桨2212带动钻井液沿朝向罐体10侧壁的方向运动，此时在第一搅拌桨2211和左半部分的第二搅拌桨2212的带动下，钻井液在罐体10中沿逆时针方向转动并形成旋转涡流。相同的，在第一搅拌桨2211和右半部分的第二搅拌桨2212之间，会形成顺时针的旋转涡流。这两个旋转涡流同样能实现上述的技术效果，此处不再赘述。

进一步地，在本实施例中，第二搅拌桨2212为两个，在实际的使用中，第二搅拌桨2212的数量并不局限于上述示例，可以根据需要增减。当该第二搅拌桨2212为多个时，为保证第二搅拌桨2212在转动过程中，在离心力作用下形成稳定的转动体，该第二搅拌桨2212围绕该第一搅拌桨2211的回转轴所在直线中心对称设置。需要指出的是，在实际的使用中，第二搅拌桨也可不以第一搅拌桨的回转轴中心对称设置。

为实现第一搅拌桨2211和第二搅拌桨2212的联动，如图5和图6所示，该搅拌部221还包括齿轮组件222，该齿轮组件222包括一个第一齿轮2221和至少一个第二齿轮2222，该第一齿轮2221与该第二齿轮2222中均为圆锥齿轮，该第一齿轮2221和该第二齿轮2222分别穿设在该第一搅拌桨2211和该第二搅拌桨2212的转轴上。该第二齿轮2222均与该第一齿轮2221相互啮合。在第一齿轮2221转动时，第一齿轮2221可通过位于圆锥齿轮上与第二齿轮2222相互啮合的齿面带动第二齿轮2222转动，形成联动过程。这样可以使动力最大化的利用，节省能源，降低成本；并且也可通过精确调控第一齿轮2221和第二齿轮2222的齿轮参数调节第一搅拌桨2211和第二搅拌桨2212的转动。具体的齿轮参数可以包括第一齿轮2221和第二齿轮2222的齿数比，齿轮半径比以及齿轮的模数等。

具体的，该钻井液罐还包括悬挂在该钻井液罐顶部的轴承箱30，该轴承箱30套设在该第一搅拌桨2211的转轴上，该第一搅拌桨2211和该第二搅拌桨2212的桨叶2213分别由该轴承箱30的底部和侧壁伸出至该钻井液中。

需要说明的是，该轴承箱30可以是通过位于其顶部的固定杆32悬挂在钻井液罐的顶部，固定杆32可以设置为多个，只要能保证轴承箱30稳定的悬挂在罐体10内部即可，本实施例对固定杆32的数量并不加以限定。该轴承箱30可用于保护齿轮组件222和固定第二搅拌桨2212的转轴，防止钻井液中具有酸性或碱性成分的液体影响齿轮组件222的正常工作。并且为保证轴承箱30的密封性，该第一搅拌桨2211和该第二搅拌桨2212的转轴与该轴承箱30的壁面之间通过密封轴承31密封连接。

进一步地，在轴承箱30的外壁上开设有与轴承箱30箱体内腔连通的齿轮润滑液的注入口和排出口，该注入口和排出口可通过管路与外界的润滑液存储罐连通，用于向轴承箱30内注入润滑液，维持齿轮组件222的正常运转。并且该密封轴承31还可用于固定第一搅拌桨2211和第二搅拌桨2212的转轴，使两者在转动过程中稳定的固定在轴承箱上。

其中桨叶2213的具体结构如图8和图9所示，在本实施例中，桨叶2213包括五片，在实际的使用中，还可根据需要选用两片至六片的桨叶2213，通过轮毂将其固定在转轴上。

需要指出的是，在本实施例中，可以调整桨叶2213的扭角，即搅拌桨的弦线和搅拌桨的旋转平面之间的夹角，以实现调节第一搅拌桨2211和第二搅拌桨2212带动钻井液的流动方向，使得该第一搅拌桨2211和第二搅拌桨2212的搅拌方向并不局限于上述示例。

具体的，该出液管213包括沿竖直方向设置的第一出液管段2131和沿水平方向设置的第二出液管段2132，该第一出液管段2131和该第二出液管段2132依次连通，该第一出液管段2131与该驱动泵211的出水口连通，该第二出液管段2132上间隔设有多个出液孔。

需要说明的是，为保证出液管213有效地冲击起沉积在罐体10底部的固态颗粒，该出液管213包括沿竖直方向设置的第一出液管段2131和沿水平方向设置的第二出液管段2132，沿竖直方向设置的第一出液管段2131可以调节第二出液管段2132位于钻井液液面下方的深度，该位于水平方向设置的第二出液管段2132上间隔设有多个出液孔。可通过调节第二出液管段2132在罐体10底部的设置长度从而调节出液孔的分布范围，使其尽可能的均匀全面的分布在罐体10底部，防止固态颗粒沉积在钻井液回流死角处。

进一步地，如图4所示，该第二出液管段2132为环状管。环状管的第二出液管段2132可以提高第二出液管段2132的分布面积，该环状管可以是圆环状、矩形环状或椭圆环状。

具体的，如图1和图2所示，该出液管213上还设有与该出液管213连通的第一支管2133，该第一支管2133用于将该罐体10内的该钻井液排出，该第一支管2133的管道上还设有用于开闭该第一支管2133的第一阀门2134。该进液管212上还设有与该进液管212连通的第二支管2121，该第二支管2121与该井筒的出口连通，用于向该罐体10内输入由该井筒流出的该钻井液，该第二支管2121的管道上还设有用于开闭该第二支管2121的第二阀门2122。进液管212上设有用于开闭进液管212管道的进液管阀门2123，出液管213上设有用于开闭出液管213管道的出液管阀门2135。

当罐体10内的钻井液不能满足清洗井筒的标准时，需要将钻井液罐中的钻井液排出，具体的排出过程可以是：将进液管阀门2123和第一支管2133的第一阀门2134打开，出液管阀门2135和第二支管2121的第二阀门2122关闭。此时钻井液在驱动泵211的带动下由进液管212吸入后，经由第一支管2133流出至罐体10外部或是转移至另一钻井液罐的罐体10中。

需要特别指出的是，本实用新型的钻井液罐可以实现钻井液两种循环过程，第一种循环过程为钻井液在井筒和钻井液罐之间的循环。该循环流动过程是钻井液清洗井筒的过程。具体的循环过程可以是：第二支管2121与井筒的出口连通，罐体的出液口11与井筒的入口连通。在罐体10内部，出液管阀门2135和第二阀门2122打开，进液管阀门2123和第一阀门2134关闭，钻井液由井筒的出口流入至第二支管2121内，经由驱动泵211流至出液管213并进入罐体10内部，而后由出液口11流至井筒的入口，并再次进入井筒中，完成钻井液在井筒和钻井液罐之间的循环。驱动泵211带动钻井液回流，为其提供循环动力。

第二种循环过程为钻井液罐内部的循环，该循环流动过程目的是防止钻井液中的固态颗粒沉积在罐体10的底部。具体的循环过程可以是：将第一支管2121的第一阀门2122和第二支管2133的第二阀门2134关闭，打开进液管阀门2123和出液管阀门2135，钻井液在罐体10内部由驱动泵带动，由进液管212进入，再由出液管213流回至罐体10中，完成循环过程。在钻井液由出液管213的出液孔流出时，可冲击并带动沉积在罐体10底部的固态颗粒至罐体10中部，避免其沉积和聚集。

具体的，该罐体10还包括出液口11，该出液口11位于该罐体10的罐底，该出液口11与井筒的入口连通，用于向该井筒内输入该钻井液。

需要说明的是，出液口11可以与井筒的出口连通，在罐体10和井筒之间通过该出液口11和第二支管2121形成完整的循环回路。如图1所示，出液口上还设有第一出液口阀门111，用于控制钻井液由罐体10流出。出液口11与水平管路连接，便于将位于罐体10底端的出液口11流出的钻井液输送至外部。而在水平管路上还设有竖直设置的分支管，在该分支管上设有第一出液口阀门111。通过第一出液口阀门111、第二出液口阀门112以及出液口11可以实现该罐体的以下功能：1)在罐体10使用完毕后，需要冲洗罐体内部，通过调节第一出液口阀门111和第二出液口阀门112的开闭可使冲洗废水由该第二出液口阀门112快速排出。2)该出液口11可与井筒的入口连通，通过调节第一出液口阀门111的开闭，实现控制钻井液在钻井液泵的带动下从钻井液罐流入井筒的过程。

结合图1和图3可知，该钻井液罐的出液口11共有四个，分别设置在罐体10底部，位于罐体10底部的水平管路共有两个，分别设置在罐体10的底部的两侧。需要说明的是，在实际的使用中，出液口11的作用以及出液口10的数量和设置位置并不局限于上述示例，可根据需要作出相应调整。

并且在罐体10上部还可以开设检测口12，该检测口12可以在钻井液罐使用过程中，提取内部钻井液用于检测。并且该检测口12还可以用于设置液位检测装置，用于检测钻井液罐中的液位，如图1、图3和图4所示，该检测口12位于钻井液罐上部的四个顶角处，由于钻井液罐中存在钻井液搅拌系统20，因此若液位检测装置设置在罐体10中部，液位易受到该钻井液搅拌系统20的影响，导致液位检测不准确。因此在罐体10顶部四个顶角处的检测口12设置液位检测装置还可提高液位检测的精确度。

进一步地，该检测口12还可用于在钻井液循环流动过程中，向罐体10内添加固态颗粒或化合物，从而调节该钻井液的密度、黏度或流动性能。需要说明的是，该检测口12的作用并不局限于上述举例中的一种，在实际使用中，可根据需要灵活使用。

具体的，该钻井液罐包括多个该钻井液搅拌系统20，多个该钻井液搅拌系统20以该钻井液罐的中心轴线对称设置。这样可以保证钻井液罐罐体10内部不存在可供固态颗粒沉积的钻井液循环死角，尽可能的使固态颗粒都能稳定均匀地分散在钻井液中。

进一步地，在该钻井液罐中还包括动力装置，该动力装置可以是电动机，电动机包括两个动力输出端，两个动力输出端分别于驱动泵211和第一搅拌桨2211的转轴相连，用于为驱动泵211和搅拌部221提供动力。

本实用新型实施例提供的钻井液罐，通过液体回流组件21在钻井液内部形成回流，将沉积在底部的固态颗粒冲击开来并使其分散在钻井液中，通过搅拌组件22是分散后的固态颗粒均匀的悬浮在钻井液中，防止固态颗粒由于重力作用重新沉积在钻井液罐底部，为井筒的循环冲洗提供稳定均匀的钻井液。

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。