一种页岩气钻井用的钻井液循环过滤系统及方法

本发明涉及页岩钻井，具体是涉及一种页岩气钻井用的钻井液循环过滤系统及方法。

背景技术：

1、页岩钻井技术在近年来取得了显著的进展，特别是在非常规油气资源的开发中，如页岩气等低渗透、低品位的资源。这些技术包括了多井平台的钻井技术，也被称为"井工厂"技术，它可以缩短建井周期，降低钻井成本，并大幅提高资源和设备的利用率。

2、页岩钻井时，钻井液是通过循环流动来工作的。钻井液由钻井泵从油罐抽取出来，然后通过钻杆输送到钻头上。在钻头下方，钻井液会被高压喷射出去，将岩石破碎，并将岩屑带走。当钻头破碎岩石时，会产生大量的热量，导致钻头和钻杆的温度升高。此时，钻井液可以起到冷却和润滑的作用，降低温度，保护设备和工具不被烧毁。另外，由于钻井液的密度比岩石低，因此它会向上流动，将岩屑带走，并将其带到井口。这样就可以保证井口的清洁，并且可以进行岩屑的分析和评估。在钻井液循环流动的过程中，还可以调节钻井液的压力和流量，以控制井眼的形状和深度，以便更好地完成勘探和开发任务。

3、页岩钻井的过程中钻井液是循环使用的，使用的时候，溢出的钻井液需要进行过滤，将碎石和淤泥过滤出来，钻井液溢出后需要输送至过滤装置内，现有的设备多采用吸液泵进行输送，但是碎石会使吸液泵的故障率提高，而且吸液泵的长时间工作能耗较高，单一的过滤方式，既要过滤掉碎石又要过滤掉淤泥，过滤效率和过滤效果都不够好，因此需要一种页岩气钻井用的钻井液循环过滤系统。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种页岩气钻井用的钻井液循环过滤系统及方法。

2、本发明的技术方案是：一种页岩气钻井用的钻井液循环过滤系统，其特征在于，包括钻井液收集装置、污水管、筛分装置，所述钻井液收集装置的右侧通过所述污水管与所述筛分装置左侧上方固定连通，所述筛分装置的下方固定连接有脱水装置，所述脱水装置上方固定连通有连接管，所述连接管的上端与所述筛分装置相连通，所述脱水装置下方固定连接有吸液泵，所述吸液泵的出水口固定连通有回流管。

3、进一步地，所述筛分装置包括吸液仓，所述吸液仓顶部设有真空泵，所述真空泵与所述吸液仓内部固定连通，所述吸液仓左侧与所述污水管固定连通，所述吸液仓的底部设有下液管，所述下液管的中部固定连接有控制阀，所述吸液仓的底部固定连接有振动筛，所述振动筛的前侧安装有废料槽，所述废料槽与所述振动壳固定连接，所述振动筛的下方设有积液槽，所述积液槽的下方与连接管固定连通，吸液仓顶部设有添加口。

4、说明：由于溢出的钻井液里面包含碎石，因此想将钻井液收集装置的钻井液提升至筛分装置内，常规的吸水泵容易被钻井液中的碎石损坏，采用上述这种结构，可以利用真空泵将吸液仓内的气压降低，利用大气压将钻井液提成至吸液仓内。

5、进一步地，所述钻井液收集装置包括收集壳，所述收集壳的顶部设有钻杆孔，所述收集壳的内底部固定连接有套筒，所述套筒与所述收集壳内壁之间形成收集槽，所述收集壳的右侧外壁下方设有出液口，所述出液口与所述污水管固定连通。

6、说明：溢出的钻井液通过收集壳阻挡落入收集槽内，最后通过污水管排出。

7、进一步地，所述振动筛包括振动壳，所述振动壳后方两侧内壁分别转动连接有一个偏心轮，所述振动壳内部设有筛网，所述筛网的后方左右两侧各固定连接有一个连接件，所述连接件与偏心轮之间通过轴承转动连接，所述振动壳一侧固定连接有振动电机，所述振动电机的输出轴与所述偏心轮传动连接，所述振动壳的前侧内壁固定连接有活动槽，所述筛网前侧的左右两端各固定连接有一个活动杆，所述活动杆外端在所述活动槽内滑动。

8、说明：通过偏心轮的转动，带动筛网进行振动，进而将筛网上的碎石振动至废料槽内。

9、进一步地，所述脱水装置包括滤水壳，所述滤水壳的内部转动连接有滤水套筒，所述滤水壳顶部内壁固定连接有用于带动滤水套筒转动的滤水电机，所述滤水壳的左侧固定连接有排料电机，所述排料电机的输出轴上传动连接有螺旋排料刷，所述螺旋排料刷的两端与所述滤水壳转动连接，所述滤水壳右侧下方与所述吸液泵的进水口相连通。

10、说明：通过滤水电机和排料电机的同步转动，通过离心力将钻井液和淤泥分离，通过滤水电机和排料电机的差速转动实现不同的速度进行排料。

11、进一步地，利用上述的一种页岩气钻井用的钻井液循环过滤系统进行钻井液循环过滤的方法，包括以下步骤：

12、s1、将回流管的末端与钻杆的顶部相连通，钻井液通过添加口加入至吸液仓内，钻头在钻井过程中，钻井液从钻杆下端喷水，从钻杆与钻孔之间的空隙携带碎石向上溢出，落入收集槽内，通过出液口连接的污水管进入筛分装置；

13、s2、真空泵工作，控制阀关闭，降低吸液仓的气压，携带碎石的钻井液进入吸液仓内，然后打开控制阀，钻井液在重力的作用下落入振动筛，振动筛进行过滤，振动电机工作带动偏心轮转动，落入筛网上方的碎石，在振动的作用下，向废料槽运动，最后落入废料槽内，最后通过废料槽内的螺旋杆排出装置外；

14、s3、钻井液经过振动筛过滤后进入脱水装置，脱水套筒转动将钻井液甩出，砂砾以及淤积落入脱水套筒中，再通过螺旋排料刷将砂砾和淤泥清理出脱水装置，钻井液落入滤水壳内，最后通过吸液泵输送至钻杆内。

15、本发明的有益效果是：

16、(1)本发明的筛分装置通过真空泵降低吸液仓内的压强，通过大气压将钻井液和碎石的混合物提升至吸液仓内，吸液仓内的钻井液流入振动筛内，造成吸液仓压强进一步降低，形成虹吸效应，相比传统吸液泵提升钻井液，本发明这种结构，能有效降低装置的故障率，利用虹吸效应能够有效的节能。

17、(2)本发明先通过筛网将大颗粒随时进行筛分，然后通过脱水装置对钻井液进行脱水处理，进一步分离钻井液内的淤泥，双重过滤的过滤效果好，且过滤效率高。

技术特征：

1.一种页岩气钻井用的钻井液循环过滤系统，其特征在于，包括钻井液收集装置(1)、污水管(2)、筛分装置(3)，所述钻井液收集装置(1)的右侧通过所述污水管(2)与所述筛分装置(3)左侧上方固定连通，所述筛分装置(3)的下方固定连接有脱水装置(4)，所述脱水装置(4)上方固定连通有连接管(5)，所述连接管(5)的上端与所述筛分装置(3)相连通，所述脱水装置(4)下方固定连接有吸液泵(6)，所述吸液泵(6)的出水口固定连通有回流管(7)。

2.如权利要求1所述的一种页岩气钻井用的钻井液循环过滤系统，其特征在于，所述筛分装置(3)包括吸液仓(31)，所述吸液仓(31)顶部设有真空泵(32)，所述真空泵(32)与所述吸液仓(31)内部固定连通，所述吸液仓(31)左侧与所述污水管(2)固定连通，所述吸液仓(31)的底部设有下液管(33)，所述下液管(33)的中部固定连接有控制阀(34)，所述吸液仓(31)的底部固定连接有振动筛(35)，所述振动筛(35)的前侧安装有废料槽(36)，所述废料槽(36)与所述振动壳(351)固定连接，所述振动筛(35)的下方设有积液槽(37)，所述积液槽(37)的下方与连接管(5)固定连通，吸液仓(31)顶部设有添加口(38)。

3.如权利要求2所述的一种页岩气钻井用的钻井液循环过滤系统，其特征在于，所述钻井液收集装置(1)包括收集壳(11)，所述收集壳(11)的顶部设有钻杆孔(12)，所述收集壳(11)的内底部固定连接有套筒(13)，所述套筒(13)与所述收集壳(11)内壁之间形成收集槽(14)，所述收集壳(11)的右侧外壁下方设有出液口(15)，所述出液口(15)与所述污水管(2)固定连通。

4.如权利要求3所述的一种页岩气钻井用的钻井液循环过滤系统，其特征在于，所述振动筛(35)包括振动壳(351)，所述振动壳(351)后方两侧内壁分别转动连接有一个偏心轮(352)，所述振动壳(351)内部设有筛网(353)，所述筛网(353)的后方左右两侧各固定连接有一个连接件(354)，所述连接件(354)与偏心轮之间通过轴承转动连接，所述振动壳(351)一侧固定连接有振动电机(355)，所述振动电机(355)的输出轴与所述偏心轮(352)传动连接，所述振动壳(351)的前侧内壁固定连接有活动槽(356)，所述筛网(353)前侧的左右两端各固定连接有一个活动杆(357)，所述活动杆(357)外端在所述活动槽(356)内滑动。

5.如权利要求4所述的一种页岩气钻井用的钻井液循环过滤系统，其特征在于，所述脱水装置(4)包括滤水壳(41)，所述滤水壳(41)的内部转动连接有滤水套筒(42)，所述滤水壳(41)顶部内壁固定连接有用于带动滤水套筒(42)转动的滤水电机(43)，所述滤水壳(41)的左侧固定连接有排料电机(44)，所述排料电机(44)的输出轴上传动连接有螺旋排料刷(45)，所述螺旋排料刷(45)的两端与所述滤水壳(41)转动连接，所述滤水壳(41)右侧下方与所述吸液泵(6)的进水口相连通。

6.利用权利要求5所述的一种页岩气钻井用的钻井液循环过滤系统进行钻井液循环过滤的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种页岩气钻井用的钻井液循环过滤系统及方法，属于页岩钻井技术领域，包括钻井液收集装置、污水管、筛分装置，所述钻井液收集装置的右侧通过所述污水管与所述筛分装置左侧上方固定连通，所述筛分装置的下方固定连接有脱水装置，所述脱水装置上方固定连通有连接管，所述连接管的上端与所述筛分装置相连通，所述脱水装置下方固定连接有吸液泵，所述吸液泵的出水口固定连通有回流管，本发明先通过筛网将大颗粒随时进行筛分，然后通过脱水装置对钻井液进行脱水处理，进一步分离钻井液内的淤泥，双重过滤的过滤效果好，且过滤效率高。

技术研发人员：王兴涛,梁晓燕,张旭
受保护的技术使用者：遵义师范学院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/10