一种对耦离心机的泥浆固控处理系统的制作方法

本发明涉及泥浆固控处理技术领域，尤指一种对耦离心机的泥浆固控处理系统。

背景技术：

钻井液是石油钻井过程必不可少的，被称为钻井的“血液”。钻井液中的固相从来源可分为两类：有用固相、无用固相；其中，

有用固相：在钻井液的配制过程中有意添加的，这类固相在钻井过程中是需要保留在钻井液当中以维护必须的泥浆性能；

无用固相：也叫作有害固相，在钻井过程中由于钻头破碎地层而产生，这类固相在钻井过程中是需要必须被清除的。

清除钻井液中固相的方法叫作“固控”，现有技术的固控的方法分为三级，一级为振动筛清除法、二级为旋流器(除砂器、除泥器)清除法、三级为离心机清除法。不同级次清除固相的作用不同，一级、二级主要清除钻井中新产生随钻井液返到地面的固相，这部份固相便于被清除，而且在清除这部分固相过程中，钻井液中因为需要而加入的固相一般不会被清除掉，但三级离心机法就不同了。在三级离心机法实施过程中，利用离心机主要是将前两级中没有被清除掉的这部分固相清除，这部分固相在固控初期由于各种原因没有被清除掉保留在钻井液中，并在钻井液不断的循环使用中被反复研磨变的越来越细，形成近似胶体的固相与钻井液中的有用固相混合在一起很难被分离出来，而且这类固相对泥浆的性能危害更大。在现有技术中，利用离心机控制和分离钻井液中有害固相时，会在处理过程中将一些有用固相清除掉，这回导致泥浆性能下降。

因此，亟需一种可以改善离心机处理泥浆的技术方案，在清理有害固相的同时还可以保证泥浆性能。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出了一种对耦离心机的泥浆固控处理系统，采用“对耦离心机”的范式，既可以有效清除泥浆中有低比重固相，维护泥浆性能，又可以回收泥浆体系中必要的重晶含量，保持合理的泥浆比重，防止井下复杂的发生和大量浪费重晶石的浪费，节约综合钻井成本，提高钻井效益。

在本发明一实施例中，提出了一种对耦离心机的泥浆固控处理系统，该系统包括：泥浆循环装置、低速离心机、高速离心机、暂存罐、低速离心机供液泵及高速离心机供液泵；其中，

所述泥浆循环装置包括至少四个泥浆罐：第一泥浆罐、第二泥浆罐、第三泥浆罐、第四泥浆罐；

所述第一泥浆罐通过管线连接所述第二泥浆罐，用于收集钻杆排出的泥浆，泥浆经过管线流入所述第二泥浆罐；

所述低速离心机供液泵连接所述第二泥浆罐及所述低速离心机，用于将所述第二泥浆罐的泥浆送入所述低速离心机；

所述低速离心机连接所述暂存罐，用于将泥浆中的高比重固体分离，分离出的固体流入所述第三泥浆罐，分离后的泥浆流入所述暂存罐；

所述高速离心机供液泵连接所述暂存罐及所述高速离心机，用于将所述暂存罐的泥浆送入所述高速离心机；

所述高速离心机连接所述第三泥浆罐，用于将泥浆中的低比重固相分离，分离出的固相排出罐外，分离后的泥浆流入所述第三泥浆罐；

所述第三泥浆罐连接所述第四泥浆罐，所述第三泥浆罐中的泥浆经过管线流入所述第四泥浆罐。

在本发明一具体实施例中，所述低速离心机的转速范围为1600至1800转/分，产生离心力为500至700g，分离出的高比重固体为4至7μm，进料速度为10至40加仑/分。

在本发明一具体实施例中，所述高速离心机的转速范围为2500至3300转/分，产生离心力为1200至2100g，分离出的低比重固相为2至5μm，进料速度为40至120加仑/分。

在本发明一具体实施例中，所述低速离心机分离出的高比重固体通过机底出口流入第三泥浆罐，分离后的泥浆通过旋流出口流入所述暂存罐。

在本发明一具体实施例中，所述高速离心机分离出的低比重固相通过机底出口排出罐外，分离后的泥浆通过旋流出口流入所述第三泥浆罐。

在本发明一具体实施例中，所述泥浆循环装置中，相邻的泥浆罐之间设置有连接管线，所述连接管线上设置有控制阀门。

在本发明一具体实施例中，该系统还包括：低速离心机上水管线及第一旁通回流管线；其中，

所述低速离心机上水管线上设置有所述低速离心机供液泵及控制阀门，并连接所述第二泥浆罐的出液口及低速离心机的进液口；

所述第一旁通回流管线上设置有控制阀门，连接所述低速离心机上水管线及所述第二泥浆罐。

在本发明一具体实施例中，该系统还包括：高速离心机上水管线及第二旁通回流管线；其中，

所述高速离心机上水管线上设置有所述高速离心机供液泵及控制阀门，并连接所述暂存罐的出液口及高速离心机的进液口；

所述第二旁通回流管线上设置有控制阀门，连接所述高速离心机上水管线及所述暂存罐。

在本发明一具体实施例中，所述低速离心机分离出的高比重固体为重晶石。

在本发明一具体实施例中，所述第四泥浆罐中的泥浆经过钻杆供液泵输入至钻杆；或，

所述泥浆循环装置还包括：第五泥浆罐，通过连接管线连接所述第四泥浆罐，所述第五泥浆罐中的泥浆经过钻杆供液泵输入至钻杆；或，

所述泥浆循环装置还包括：第五泥浆罐及第六泥浆罐，第五泥浆罐通过连接管线连接所述第四泥浆罐及第六泥浆罐，所述第六泥浆罐中的泥浆经过钻杆供液泵输入至钻杆。

本发明提出的对耦离心机的泥浆固控处理系统，可以有效清除泥浆中的低比重固相，维护泥浆性能，又可以回收泥浆体系中必要的重晶含量，保持合理的泥浆比重，防止井下复杂的发生和大量浪费重晶石的浪费，节约综合钻井成本，提高钻井效益。

附图说明

图1是本发明一实施例的对耦离心机的泥浆固控处理系统架构示意图。

图2是本发明第一具体实施例的对耦离心机的泥浆固控处理系统的应用示意图。

图3是本发明第二具体实施例的对耦离心机的泥浆固控处理系统架构示意图。

图4是本发明第三具体实施例的对耦离心机的泥浆固控处理系统架构示意图。

图5是本发明第四具体实施例的对耦离心机的泥浆固控处理系统架构示意图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，提出了一种对耦离心机的泥浆固控处理系统。

下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。

图1是本发明一实施例的对耦离心机的泥浆固控处理系统架构示意图。如图1所示，该系统包括：泥浆循环装置110、低速离心机120、暂存罐130、高速离心机140、低速离心机供液泵150及高速离心机供液泵160；其中，

泥浆循环装置110包括至少四个泥浆罐：第一泥浆罐111、第二泥浆罐112、第三泥浆罐113、第四泥浆罐114；在实际应用中，泥浆循环装置110中的泥浆罐数量并不仅限于四个，还可以是五个、六个或更多，本发明并不对此进行严格限定，一般情况下为四至六个；具体的，关于五个、六个泥浆罐的情况，将在下述实施例中进行说明。

在各个装置设备之间，可以利用管线来进行连接，本发明并不对管线的材质进行具体限定，其作用是用于使连接的设备之间进行泥浆的流动。

具体的，结合图1来看，第一泥浆罐111通过管线211连接第二泥浆罐112，第一泥浆罐111用于收集钻杆排出的泥浆，泥浆经过管线211流入第二泥浆罐112。

在钻杆排出的泥浆中，通常会包含有“有用固相”和“无用固相”，“有用固相”实际上在钻井液的循环使用过程中，是需要尽可能留下来以维持泥浆性能，而“无用固相”则会影响泥浆的性能，需要尽量清除，对此，本发明利用低速离心机、暂存罐和高速离心机的组合应用来对泥浆进行处理，以保留有用固相，维持泥浆性能，并清除无用固相。

低速离心机上水管线212设置于第二泥浆罐112及低速离心机120之间，连接第二泥浆罐112及低速离心机120，在低速离心机上水管线212上设置有低速离心机供液泵150；

低速离心机供液泵150连接第二泥浆罐112及低速离心机120，用于通过低速离心机上水管线212将第二泥浆罐112的泥浆送入低速离心机120。

低速离心机120通过管线213连接暂存罐130，通过管线214连接第三泥浆罐113，用于将泥浆中的高比重固体分离，分离出的固体经过管线214流入第三泥浆罐113，分离后的泥浆通过管线213流入暂存罐130；

低速离心机120的转速范围为1600至1800转/分，产生离心力为500至700g，主要用于将泥浆中的高比重固体分离，低比重固相的分离点在6至10μm之间，高比重固体的分离点在4至7μm之间，进料速度为10至40加仑/分。

低速离心机120将高比重固体(4至7μm)分离出后，高比重固体在机底出口流出，经过管线214流入第三泥浆罐113；通常，高比重固体主要是重晶石，以防止重晶石的浪费；重晶石属于有用固相，因此，对其进行有效的分离，可以提高有用固相的利用效率，节约综合钻井成本，提高钻井效益；分离后的泥浆通过旋流出口流入暂存罐130。

高速离心机上水管线215设置于暂存罐130及高速离心机140之间，连接暂存罐130及高速离心机140，在高速离心机上水管线215上设置有高速离心机供液泵160；

高速离心机供液泵160连接暂存罐130及高速离心机140，用于通过高速离心机上水管线215将暂存罐130的泥浆送入高速离心机140；

高速离心机140通过管线216连接第三泥浆罐113，用于将泥浆中的低比重固相分离，分离出的固相可以通过管线217排出罐外或者直接排出，分离后的泥浆通过管线216流入第三泥浆罐113；

高速离心机140的转速范围为2500至3300转/分，产生离心力为1200至2100g，主要用于分离出低比重固相，控制泥浆粘度，低比重固相的分离点为2至5μm，进料速度为40至120加仑/分。在本实施例中提到的固相的分离点是指固相颗粒的大小，即平均直径，一般粒度指d50。

高速离心机140分离出的低比重固相通过机底出口排出罐外，分离后的泥浆通过旋流出口流入第三泥浆罐113.

第三泥浆罐113通过管线218连接第四泥浆罐114，第三泥浆罐113中的泥浆经过管线218流入第四泥浆罐114。第四泥浆罐114中的泥浆可以通过泵打入钻杆，或者流入其它泥浆罐。

通过上述实施例，本发明将低速离心机与高速离心机串联使用组成双耦合处理系统，该系统中的低速离心机放在第一级，其主要是将有用固相进行分离，分离出的重晶石排回泥浆罐中以回收重晶石，排出的液体先排入一个暂存罐中(中间罐)，再用泵把暂存罐中的液体送入高速离心机，高速离心机作为第二级，主要将无用固相分离，分离出的固体排出罐外，液体回到泥浆循环装置中。

为了对上述对耦离心机的泥浆固控处理系统进行更为清楚的解释，下面结合一个具体的实施例来进行说明，然而值得注意的是该实施例仅是为了更好地说明本发明，并不构成对本发明不当的限定。

实施例一：

以某一钻井为例，图2是本发明第一具体实施例的对耦离心机的泥浆固控处理系统的应用示意图。如图2所示，泥浆导入泵301将第四泥浆罐114中的泥浆打入钻杆302，在钻杆工作过程中，泥浆会排出并进入第一泥浆罐111，第一泥浆罐111中的泥浆会含有较多的无用固相，需要进行固控处理。

在第一泥浆罐111中的泥浆会进入第二泥浆罐112，进一步经过低速离心机120、高速离心机140的处理，处理后的泥浆进入第三泥浆罐113；其中，在泥浆循环装置110中，每个相邻的泥浆罐之间设置有管线，通过管线将泥浆罐连接起来；如图2所示，第一泥浆罐111与第二泥浆罐112之间设置有管线211，第二泥浆罐112与第三泥浆罐113之间设置有管线219，第三泥浆罐113与第四泥浆罐114之间设置有管线218，每个管线上设置有控制阀门。

通常，第二泥浆罐112与第三泥浆罐113之间的管线219的控制阀门处于关闭状态，这样，泥浆的固控处理过程主要是第一泥浆罐111、第二泥浆罐112、低速离心机120、暂存罐130、高速离心机140，经过高速离心机分离后的泥浆进入第三泥浆罐113后，与低速离心机分离出的重晶石混合，再一并流入第四泥浆罐114；由于管线219的控制阀门关闭，则第三泥浆罐113中的泥浆和第二泥浆罐112中的泥浆不会混合。根据实际情况，如果需要将泥浆进行多次固相处理，则可以打开管线219的控制阀门(并关闭管线218的控制阀门)，使泥浆流入第二泥浆罐112，进行固相处理，直至符合使用要求。

实施例二：

结合图3，为本发明第二具体实施例的对耦离心机的泥浆固控处理系统架构示意图。如图3所示，该系统中还设置有第一旁通回流管线220、第二旁通回流管线221。

在低速离心机上水管线212、高速离心机上水管线215上设置有控制阀门；相应的，在第一旁通回流管线220、第二旁通回流管线221上也设置有控制阀门。

第一旁通回流管线220连接低速离心机上水管线212及第二泥浆罐112。

具体的，第一旁通回流管线220的一端连接在低速离心机上水管线212的控制阀门至低速离心机供液泵150之间的管线上，另一端连接第二泥浆罐112。

第二旁通回流管线221连接高速离心机上水管线215及暂存罐130。

具体的，第二旁通回流管线221的一端连接在高速离心机上水管线215的控制阀门至高速离心机供液泵160之间的管线上，另一端连接暂存罐130。

在低速离心机120工作饱和时，可以通过关闭低速离心机上水管线212的控制阀门，打开第一旁通回流管线220的控制阀门，使泥浆回流至第二泥浆罐112，保证泥浆固控处理系统正常运行。

第二旁通回流管线221的功能类似，可以在高速离心机140工作饱和时，通过关闭高速离心机上水管线215的控制阀门，打开第二旁通回流管线221的控制阀门，使泥浆回流至暂存罐130，保证泥浆固控处理系统正常运行。

实施例三：

结合图4，为本发明第三具体实施例的对耦离心机的泥浆固控处理系统架构示意图。如图4所示，在该系统中，泥浆循环装置110还可以包括第五泥浆罐115，通过管线222与第四泥浆罐114连接，第五泥浆罐115的泥浆通过泥浆导入泵301将泥浆打入钻杆302。

实施例四：

结合图5，为本发明第四具体实施例的对耦离心机的泥浆固控处理系统架构示意图。如图5所示，在该系统中，泥浆循环装置110还可以包括第六泥浆罐116，通过管线223与第五泥浆罐115连接，第六泥浆罐116的泥浆通过泥浆导入泵301将泥浆打入钻杆302。

在上述实施例三、实施例四中，还可以设置一套(或多套)低速离心机、暂存罐、高速离心机、低速离心机供液泵及高速离心机供液泵的对耦离心机泥浆固控处理装置，该装置与实施例一、实施例二的结构类似，来进行多次的泥浆固控处理，以有效清除泥浆中的低比重固相，维护泥浆性能，并回收泥浆体系中必要的重晶石，保持合理的泥浆比重，防止井下复杂的发生和大量浪费重晶石的浪费，节约综合钻井成本。

进一步的，泥浆循环装置中的泥浆罐数量并不仅限于上述实施例提到的数量，根据实际需要可以进行调整，本发明并不对此进行严格限定。

本发明利用低速离心机与高速离心机串联使用组成双耦合处理系统，低速离心机放在第一级，用于分离出重晶石并排回泥浆罐中，以回收重晶石，其排出的液体先排入一个暂存罐中(中间罐)，再用泵把暂存罐中的液体送入高速离心机中，高速离心机放在第二级，将分离出的低比重固相排出罐外，液体回到循环系统中。

本发明提出的对耦离心机的泥浆固控处理系统，可以有效清除泥浆中的低比重固相，维护泥浆性能，又可以回收泥浆体系中必要的重晶含量，保持合理的泥浆比重，防止井下复杂的发生和大量浪费重晶石的浪费，节约综合钻井成本，提高钻井效益。

虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。