一种孔口净化装置及近水平钻进冲洗液孔口净化系统的制作方法

文档序号:33789054发布日期:2023-04-19 05:57阅读:75来源:国知局
技术简介:
煤矿井下钻孔施工用水量大,现有设备无法有效净化冲洗液,导致水资源浪费和设备损伤。本发明设计孔口净化装置,通过两级离心过滤结合絮凝反应,去除10⁻³微米以下颗粒,实现冲洗液循环利用,降低用水量并保护设备。
关键词:孔口净化装置,冲洗液循环利用

本发明属于钻探设备,涉及一种孔口净化装置及近水平钻进冲洗液孔口净化系统。


背景技术:

1、目前,煤矿井下瓦斯抽采、探放水钻孔施工量巨大,目前绝大多数施工均采用清水作为钻井液,从孔底返出以后,经过简单的沉淀后,直接排放,不能做到循环利用,造成用水量激增,对煤矿生产用水造成巨大压力。

2、石油领域钻探施工通过固控系统解决了上述问题,但是石油领域采用的固控设备过于庞大,离心机转速高,电器防爆等级达不到煤安认证要求,无法在煤矿井下使用。

3、专利cn111577175a提供的一种煤矿井下钻孔钻屑固液分离装置及方法,采用振动筛、旋流除砂器、和旋流除泥器三级分离。振动筛先去除大颗粒钻屑,通常能去除120目(相当于125μm)以上的大颗粒,常用旋流除砂器分离粒度为40~100μm,常用旋流除泥器分离粒度为15~44μm,并且除砂率为90%左右,处理过的冲洗液可用于常规旋转钻进,但不能用于定向钻进,驱动孔底钻具(孔底马达),残留的岩屑会对马达造成伤害,缩短马达使用寿命,而螺杆马达价格昂贵,进而造成施工成本增加,并且该设备体积大,不便于在井下狭小空间摆放。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种孔口净化装置及近水平钻进冲洗液孔口净化系统,该装置可用于煤矿井下近水平常规(回转)钻进和定向钻进,可去除10-3μm以下的固体颗粒,经净化处理的冲洗液可重复使用,不会对泥浆泵和螺杆马达造成损伤,大幅降低钻孔施工用水量。

2、本发明的技术方案是:

3、一种孔口净化装置,设置:

4、絮凝过滤总成,絮凝过滤总成至少设置壳体,壳体内间隔套设第一滚桶和第二滚桶;在所述的第一滚桶和第二滚桶的轴向穿插设置搅拌过滤总成;

5、钻进冲洗液由端部通入第一滚桶后进行初步离心过滤,后在壳体内通过搅拌过滤总成进行搅拌絮凝,絮凝后的液体由端部进入第二滚桶进行二次离心过滤后排出。

6、可选的,所述的搅拌过滤总成将第一滚桶和第二滚桶的一个同向轴端完全封闭,另一个同向轴端部分封闭。

7、可选的,所述的部分封闭包括:

8、第一滚桶的端部为半封闭结构,第二滚桶的端部为孔洞结构。

9、可选的,所述的搅拌过滤总成设置轴管,在所述的轴管上间隔排设第一挡板、第二挡板、搅拌桨、第三挡板和第四挡板;所述的第一挡板为半圆板,所述的第二挡板和第四挡板为圆板,所述的第三挡板为孔洞板。

10、可选的,所述的第一滚桶为带有孔眼的筒形结构,孔眼的直径为α,α的数值通过返出岩屑粒度分布特征确定,取累积质量分数50%的岩屑颗粒的临界直径;

11、所述的第二滚桶为带有孔眼的筒形结构,孔眼的直径为β,β的数值通过絮凝试验确定,小于絮团直径。

12、可选的,在所述的壳体上嵌设多个喷淋头;

13、在所述壳体的下方设置盖板,且在第二滚桶下方的壳体上设置出水管。

14、可选的,在所述的壳体外设置动力组件,所述的动力组件包括电机座,电机座上设置电机,电机上带有主动轮和皮带,第二滚桶的端部为从动轮,皮带连接从动轮和主动轮。

15、一种近水平钻进冲洗液孔口净化系统,设置孔口净化装置,孔口净化装置的进水端连接设置孔口装置,孔口净化装置的壳体上连接设置絮凝加药装置;

16、所述的孔口净化装置为本发明任一所述的孔口净化装置。

17、可选的,所述的絮凝加药装置并列设置搅拌箱和储药箱;搅拌箱上连通设置进水电磁阀和第一计量泵,内部设置搅拌机;储药箱上设置螺旋加料机,连通设置第二计量泵。

18、可选的,所述的孔口装置依次接设旋转防喷器、三通和法兰变径接头。

19、本发明的有益效果是:

20、采用两级离心式脱水原理,结合絮凝反应,净化效果好,絮凝反应能吸附10-3μm细小颗粒;装置结构紧凑,体积小,易于在煤矿井下狭小空间使用;采用自动化控制方案,泥浆泵开机时设备同步运行,不需专人管理;如果大规模推广使用,可大幅降低煤矿钻探用水,社会效益和经济效益显著。



技术特征:

1.一种孔口净化装置,其特征在于,设置:

2.根据权利要求1所述的孔口净化装置,其特征在于,所述的搅拌过滤总成(12)将第一滚桶(113)和第二滚桶(116)的一个同向轴端完全封闭,另一个同向轴端部分封闭。

3.根据权利要求2所述的孔口净化装置,其特征在于,所述的部分封闭包括:

4.根据权利要求1、2或3所述的孔口净化装置,其特征在于,所述的搅拌过滤总成(12)设置轴管(121),在所述的轴管(121)上间隔排设第一挡板(122)、第二挡板(123)、搅拌桨(124)、第三挡板(125)和第四挡板(126);

5.根据权利要求1、2或3所述的孔口净化装置,其特征在于,所述的第一滚桶(113)为带有孔眼的筒形结构,孔眼的直径为α,α的数值通过返出岩屑粒度分布特征确定,取累积质量分数50%的岩屑颗粒的临界直径;

6.根据权利要求1、2或3所述的孔口净化装置,其特征在于,在所述的壳体(111)上嵌设多个喷淋头(1112);

7.根据权利要求1、2或3所述的孔口净化装置,其特征在于,在所述的壳体(111)外设置动力组件(118),所述的动力组件(118)包括电机座(1183),电机座(1183)上设置电机(1181),电机(1181)上带有主动轮(1182)和皮带(1184),第二滚桶(116)的端部为从动轮(1185),皮带(1184)连接从动轮(1185)和主动轮(1182)。

8.一种近水平钻进冲洗液孔口净化系统,其特征在于,设置孔口净化装置(1),孔口净化装置(1)的进水端连接设置孔口装置(2),孔口净化装置(1)的壳体(111)上连接设置絮凝加药装置(3);

9.根据权利要求8所述的近水平钻进冲洗液孔口净化系统,其特征在于,所述的絮凝加药装置(3)并列设置搅拌箱(31)和储药箱(32);

10.根据权利要求8所述的近水平钻进冲洗液孔口净化系统,其特征在于,所述的孔口装置(2)依次接设旋转防喷器(21)、三通(22)和法兰变径接头(23)。


技术总结
本发明公开了一种孔口净化装置及近水平钻进冲洗液孔口净化系统,该系统包括孔口装置、孔口净化装置和絮凝加药装置,其中,孔口净化装置设置:絮凝过滤总成,絮凝过滤总成至少设置壳体,壳体内间隔套设第一滚桶和第二滚桶;在所述的第一滚桶和第二滚桶的轴向穿插设置搅拌过滤总成;钻进冲洗液由端部通入第一滚桶后进行初步离心过滤,后在壳体内通过搅拌过滤总成进行搅拌絮凝,絮凝后的液体由端部进入第二滚桶进行二次离心过滤后排出。本发明给出的装置和系统,可去除10<supgt;‑3</supgt;μm以下的固体颗粒,经净化处理的冲洗液可重复使用,不会对泥浆泵和螺杆马达造成损伤,大幅降低钻孔施工用水量。

技术研发人员:王四一,赵江鹏,刘建林,李泉新,杨冬冬,杨伟锋,刘智
受保护的技术使用者:中煤科工西安研究院(集团)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/13
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