一种基于脉动负压和振动筛分的钻屑含液减量装置的制作方法

本实用新型属于石油钻井固相控制技术领域，具体涉及一种基于脉动负压和振动筛分的钻屑含液减量装置。

背景技术：

现有石油钻井的固相控制技术普遍采用振动筛分来清除从井下返回钻井液中的携带出的大部分钻屑，分离出来的钻屑中钻井液的体积含量高达60％-80％，钻井液的损耗大，钻屑后续的环保处理工作量大，处理成本高。为了减少分离出钻屑的含液量，世界上多个公司开展了相关技术的研究。挪威mudcube公司研发了一种基于真空过滤的连续循环筛网的钻井液固液分离设备，使分离出的钻屑体积含液量可降低到40％以下，具有较好的效果，但其复杂的结构使系统的可靠性较低，筛网寿命太短，价格昂贵，使用过程中功耗大。为了在钻井过程中尽可能多的从振动筛分出的钻屑中回收昂贵的油基钻井液，美国swaco公司研发了一种脉冲真空的钻井液分离装置，其基本技术原理为：在传统的钻井振动筛出口端的第一张筛网下不安装一个真空盘，利用压缩空气，对喷射泵脉冲供气，从而在该张筛网下形成脉动的真空，实现对筛网上即将排出的钻屑干燥，其也可使分离出的钻屑体积含液量降低到40％以下，但对压缩空气消耗大，使用成本高，当钻井液流量较大时，分离出的钻屑含液量也较高。国内的唐山冠能固控也研发了与美国swaco公司的脉冲真空的钻井液分离装置工作原理一致的振动筛。为了保证在钻井液流量较大时也能使钻屑含液量降低到40％以下，特提出了一种基于脉动负压和振动筛分的钻屑含液减量装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种能克服现有现有钻井振动筛排出钻屑含液量高、真空过滤的连续循环筛网钻井液固液分离设备筛网寿命短和成本高等缺点，的基于脉动负压和振动筛分的钻屑含液减量装置。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于脉动负压和振动筛分的钻屑含液减量装置，包括筛箱、激振电机、筛网、真空软管、真空盘、气液分离器、立管、负压风机、真空限压阀、电动三通阀、油雾分离器。

所述真空盘安装在靠近筛面出口的两张筛网下部，且真空盘与筛网之间的接触部位沿周向安装起密封作用的橡胶条，真空盘的下部连接真空软管，真空软管的另一端与气液分离器的入口连接，立管安装在气液分离器的上部，在立管的上部固定安装油雾分离器，负压风机的排气口可直通大气，也可配置消声器，负压风机的吸气口安装真空限压阀，再与电动三通阀的一个接头相连，电动三通阀的另外两个接头中，一个直通大气，另一个与油雾分离器的上部出口连接。

工作过程中，当电动三通阀将负压风机的吸气口与油雾分离器连通时，在油雾分离器、气液分离器、真空软管、真空盘、立管中形成负压，当电动三通阀将负压风机的吸气口与大气连通时，油雾分离器、气液分离器、真空软管、真空盘、立管中为大气压；电动三通阀连续旋转时，将负压风机的吸气口与油雾分离器和大气交替地连通，从而形成了真空盘中的脉动负压。真空盘中形成负压时，筛面上的钻井液在压差的作用下加速透过筛网，同时空气也透过筛网与钻井液一起进入气液分离器，在重力和负压作用下，进入气液分离器中的气体和液体产生分离，液体通过气液分离器下部的排液口a排出，气体通过立管、油雾分离器、电动三通阀，进入负压风机，然后排出到大气中；当采用油基钻井液钻井时，气液分离器中分离出的气体含有较高浓度的油雾，在其通过油雾分离器时，空气中的油雾被分离出来，形成液滴，并回流到气液分离器，从下部的排液口a与钻井液一起排出。

工作过程中，激振电机产生的激振力使筛箱产生水平和垂直方向的往复运动，从井下返回的携带有钻屑的钻井液从筛箱的入料端进入固定安装在筛箱上的筛网上面，入料端筛网上的液位面高，钻井液在垂直方向振动的作用下快速地透过筛网，同时部分钻井液及钻屑在水平方向振动的作用下沿筛面向出口端输送；当沿筛面输送的部分钻井液及钻屑到达靠近出口端的第二张筛网面上的时候，其在振动和脉动负压的共同作用下，钻井液快速透过筛网，并使钻屑分离出来，当钻屑到达出口端的第一张筛网面上的时候，在振动和脉动负压的共同作用下，对钻屑表面的吸附钻井液进行干燥分离，使钻屑在排出时所含钻井液显著减少。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：排出的钻屑含液量显著减少；处理能力大；筛网寿命长；密封部位为静密封，密封性好；成本低，能耗小；安全性好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作介绍。

图1为本实用新型的一种基于脉动负压和振动筛分的钻屑含液减量装置示意图。

图中标记：1-筛箱，2-激振电机，3-筛网，4-真空软管，5-真空盘，6-气液分离器，7-立管，8-负压风机，9-限压阀，10-电动三通阀，11-油雾分离器。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

本实用新型的一种基于脉动负压和振动筛分的钻屑含液减量装置的实施例提供的一种基于脉动负压和振动筛分的钻屑含液减量装置，包括筛箱1、激振电机2、筛网3、真空软管4、真空盘5、气液分离器6、立管7、负压风机8、真空限压阀9、电动三通阀10、油雾分离器11。

所述气液分离器6、负压风机8固定在机架上，筛箱1用减振弹簧支撑在机架上。

所述真空盘5安装在靠近筛面出口的两张筛网3下部，且真空盘5与筛网3之间的接触部位沿周向安装其密封作用的橡胶条。

所述真空盘5的下部连接真空软管4，真空软管4的另一端与气液分离器6的入口连接，立管7安装在气液分离器6的上部，在立管7的上部固定安装油雾分离器11。

所述负压风机8的排气口可直通大气，也可配置消声器；负压风机8的吸气口安装真空限压阀9，再与电动三通阀10的一个接头相连，所述电动三通阀10的另外两个接头中，一个直通大气，另一个与油雾分离器11的上部出口连接。

所述筛箱(1)、激振电机(2)、筛网(3)采用与现有振动筛相同的结构。

所述负压风机(8)，也可采用真空泵。

所述油雾分离器(11)可用于油基泥浆，也可用于水基泥浆。

所述气液分离器(6)，可自动排液，也可强制排液。

所述立管(7)采用刚性结构时，油雾分离器(11)可直接安装于立管(7)；立管(7)采用柔性结构时，油雾分离器安装在机架上。

工作过程中，当电动三通阀10将负压风机8的吸气口与油雾分离器11连通时，在油雾分离器11、气液分离器6、真空软管4、真空盘5、立管7中形成负压，当电动三通阀10将负压风机8的吸气口与大气连通时，油雾分离器11、气液分离器6、真空软管4、真空盘5、立管7中为大气压；电动三通阀10连续旋转时，将负压风机8的吸气口与油雾分离器11和大气交替地连通，从而形成了真空盘5中的脉动负压。真空盘5中形成负压时，筛面上的钻井液在压差的作用下加速透过筛网3，同时空气也透过筛网3与钻井液一起进入气液分离器6，在重力和负压作用下，进入气液分离器6中的气体和液体产生分离，液体通过气液分离器6下部的排液口a排出，气体通过立管7、油雾分离器11、电动三通阀10，进入负压风机8，然后排出到大气中。当采用油基钻井液钻井时，气液分离器6中分离出的气体含有较高浓度的油雾，在其通过油雾分离器11时，空气中的油雾被分离出来，形成液滴，并回流到气液分离器6，从下部的排液口a与钻井液一起排出，从而避免直接排放可能造成的安全隐患和工作环境的污染。

工作过程中，激振电机2产生的激振力使筛箱1产生水平和垂直方向的往复运动，从井下返回的携带有钻屑的钻井液从筛箱的入料端进入固定安装在筛箱1上的筛网3上面，入料端筛网3上的液位面高，钻井液在垂直方向振动的作用下快速地透过筛网3，同时部分钻井液及钻屑在水平方向振动的作用下沿筛面向出口端输送；当沿筛面输送的部分钻井液及钻屑到达靠近出口端的第二张筛网3面上的时候，其在振动和脉动负压的共同作用下，钻井液快速透过筛网3，并使钻屑分离出来，当钻屑到达出口端的第一张筛网3面上的时候，在振动和脉动负压的共同作用下，对钻屑表面的吸附钻井液进行干燥分离，使钻屑在排出时所含钻井液显著减少。