泥浆加重工艺及专用装置

1.一种泥浆加重专用装置，由泥浆池（7）、砂泵（10）、空压机（12）、石粉罐（15）、石粉混合泵（1）组成，其特征是：石粉混合泵（1）为管状体组合结构，一端为垂直交叉的两个进口，其中，垂直进口通过加重阀（21）、供浆管线（11）、砂泵（10）连接至泥浆池（7），水平进口通过进粉阀（20）、石粉管线（19）连接至石粉罐（15）；石粉混合泵（1）的另一端通过混合管线（6）连接至泥浆池（7）；石粉罐（15）通过供气管线（14）和气源阀（13）与空压机（12）连接，石粉混合泵连接混合管线（6）的一端与石粉混合泵的水平进口同轴，定义石粉混合泵连接混合管线（6）的一端为水平出口，石粉混合泵（1）由进粉管（28）、进浆管（38）、混合管（31）组成，进粉管（28）的进口为石粉混合泵的水平进口，进粉管的出口为水平出口，进浆管（38）的进口为石粉混合泵的垂直进口，进粉管（28）的出口为锥形出口，进浆管（38）的出口为锥形出口；
进粉管（28）与进浆管（38）为同心管，进粉管（28）的外径小于进浆管（38）的内径，混合管（31）的进口与进浆管（38）的出口螺纹连接，进粉管（28）的锥形出口靠近混合管（31）的进口，进粉管（28）、进浆管（38）与钢板环（39）形成环形泥浆室（29），进粉管（28）和进浆管（38）的锥形出口共同形成逐渐缩小的环形泥浆室（29）出口，所述环形泥浆室（29）出口环绕于进粉管（28）出口的外周，在混合管（31）的出口端，可依次连接扩散管（32）和缩径管（33）。
2.根据权利要求1所述的泥浆加重专用装置，其特征是：所述的石粉混合泵（1）的垂直进口通过重浆阀（21）与砂泵（10）之间的供浆管线（11）上设有循环三通（22），可通过循环阀（23）、循环管线（24）与泥浆池（7）相连。
3.根据权利要求1或2所述的泥浆加重专用装置，其特征是：石粉罐（15）与石粉混合泵（1）之间的石粉管线（19）上，通过放空阀（17）连接放空管线（16），放空管线（16）的进口位于石粉罐（15）腔体顶部。
4.根据权利要求1或2所述的泥浆加重专用装置，其特征是：在缩径管（33）的出口端，通过上旋转接头（3）和下旋转接头（5）连接螺旋混合器（4）。
5.根据权利要求4所述的泥浆加重专用装置，其特征是：螺旋混合器（4）为圆柱管，其内管壁上焊接有旋转叶片（42）。
6.一种泥浆加重工艺，其特征是包括以下步骤：
1）泥浆循环：通过砂泵（10）、石粉混合泵（1）、泥浆管线（6），使泥浆池（7）内基浆进行自循环；
2）泥浆加重：通过空压机（12）将石粉罐（15）内石粉气化，使其流入石粉混合泵（1），与基浆进行混合加重后，重浆流入泥浆池（7）；
3）流程泄压：在石粉罐（15）出料阀（18）关闭状态下，罐内压缩空气，通过放空管线（16）经石粉混合泵（1）排入泥浆池（7）；所述石粉混合泵（1）为管状体组合结构，一端为垂直交叉的两个进口，其中，垂直进口通过加重阀（21）、供浆管线（11）、砂泵（10）连接至泥浆池（7），水平进口通过进粉阀（20）、石粉管线（19）连接至石粉罐（15）；石粉混合泵（1）的另一端通过混合管线（6）连接至泥浆池（7）；石粉罐（15）通过供气管线（14）和气源阀（13）与空压机（12）连接，石粉混合泵连接混合管线（6）的一端与石粉混合泵的水平进口同轴，定义石粉混合泵连接混合管线（6）的一端为水平出口，石粉混合泵（1）由进粉管（28）、进浆管（38）、混合管（31）组成，进粉管（28）的进口为石粉混合泵的水平进口，进粉管的出口为水平出口，进浆管（38）的进口为石粉混合泵的垂直进口，进粉管（28）的出口为锥形出口，进浆管（38）的出口为锥形出口；进粉管（28）与进浆管（38）为同心管，进粉管（28）的外径小于进浆管（38）的内径，混合管（31）的进口与进浆管（38）的出口螺纹连接，进粉管（28）的锥形出口靠近混合管（31）的进口，进粉管（28）、进浆管（38）与钢板环（39）形成环形泥浆室（29），进粉管（28）和进浆管（38）的锥形出口共同形成逐渐缩小的环形泥浆室（29）出口，所述环形泥浆室（29）出口环绕于进粉管（28）出口的外周，在混合管（31）的出口端，可依次连接扩散管（32）和缩径管（33）。

泥浆加重工艺及专用装置\n技术领域：\n[0001] 本发明涉及一种泥浆加重工艺及专用装置，属于石油勘探开发钻井泥浆加重工艺技术领域。\n背景技术：\n[0002] 为了勘探和开发深部地层的油气藏，钻井深度逐年增加，钻遇高压及多压力系统的复杂地层越来越多，高密度泥浆的应用范围越来越广。目前高密度泥浆的传统生产工艺模式有三种方式，一是人工将袋装石粉倒入混合漏斗的泥浆加重方式，二是吊车将包装石粉加入混合漏斗的泥浆加重方式，三是压缩空气将石粉吹入混合漏斗或泥浆池的泥浆加重方式。这三种方式加重泥浆均存在石粉与环境空气接触，造成空气中石粉灰尘大，从而引发污染环境、危害人员健康、浪费石粉材料。另外，石粉与泥浆需要长时间循环和搅拌，造成加重作业效率低、劳动强度大等诸多弊端。\n[0003] 专利号ZL200520078886.8公开的一种卧式泥浆自动加重装置，其底座上设置有罐体，罐体内设置有托板将罐体分隔成料室和气室，通过压缩空气将水泥车内的加重石粉输入到罐内，通过压缩空气将罐内的石粉经管线吹入泥浆池内。虽然石粉在进入泥浆池前处于密闭状态，但在与泥浆混合时，仍接触环境，造成粉尘悬浮在空气中，同样存在污染环境、危害人员健康和浪费石粉材料，也未能解决加重石粉与泥浆快速均匀混合问题。\n发明内容：\n[0004] 本发明的目的是针对现有泥浆加重生产工艺中的粉尘污染环境、危害人员健康、浪费石粉材料和加重作业效率低、劳动强度大的弊端，提供一种泥浆加重专用装置。\n[0005] 本发明的另一个目的是提供一种泥浆加重工艺。\n[0006] 本发明由泥浆池、砂泵、空压机、石粉罐、石粉混合泵组成。石粉混合泵为管状体组合结构，一端有垂直交叉的两个进口，其垂直进口通过重浆阀、供浆管线、砂泵连接至泥浆池，其水平进口通过进粉阀、石粉管线连接至石粉罐；石粉混合泵的另一端通过混合管线连接至泥浆池；石粉罐通过进气管线和气源阀与空压机连接。\n[0007] 一种泥浆加重工艺，包括以下步骤：\n[0008] （1）基浆循环：通过砂泵、石粉混合泵、泥浆管线，使泥浆池内基浆进行自循环。\n[0009] （2）泥浆加重：通过空压机将石粉罐内石粉气化，使其进入石粉混合泵，与基浆进行混合加重后，重浆流入泥浆池。\n[0010] 本发明的有益效果是：在泥浆加重作业过程中，隔绝了石粉加重剂与外界的接触，实现了石粉与泥浆在进入泥浆池前密闭均匀混合，解决了污染环境、危害人员健康、浪费石粉材料等问题，同时，提高了加重泥浆效率，降低了劳动强度。\n附图说明：\n[0011] 图1是本发明的泥浆加重工艺流程示意图；图2是本发明的石粉混合泵结构示意图；图3是本发明的螺旋混合器左视图；图4是沿图3中A-A线剖视图；图5是沿图4中B-B线剖视图。\n具体实施方式：\n[0012] 参照图1、图2，本发明由泥浆池7、砂泵10、空压机12、石粉罐15、石粉混合泵1组成，石粉混合泵1为管状体组合结构，一端为垂直交叉的两个进口，其中，垂直进口通过重浆阀\n21、供浆管线11、砂泵10连接至泥浆池7，水平进口通过进粉阀20、石粉管线19连接至石粉罐\n15；石粉混合泵1的另一端通过混合管线6连接至泥浆池7；石粉罐15通过供气管线14和气源阀13与空压机12连接。\n[0013] 所述的石粉混合泵1的垂直进口通过重浆阀21与砂泵10之间的供浆管线11上设有循环三通22，可通过循环阀23、循环管线24与泥浆池7相连。在重浆阀21关闭状态下，可实现泥浆循环，稳定泥浆性能。\n[0014] 高密度泥浆量大需要增加泥浆池时，由出口三通25、出口阀26、进口三通9、进口阀\n27进行并联连接新增的泥浆池。\n[0015] 石粉混合泵1由进粉管28、进浆管38、混合管31组成，进粉管28外径小于进浆管38内径，进粉管28锥形出口与进浆管38锥形出口之间均匀分布支点37，使进粉管28和进浆管\n38为同心管；进粉管28、进浆管38与钢板环39形成环形泥浆室；混合管31与进浆管38螺纹连接、垫圈36密封，混合管31的负压孔30接真空表3。泥浆经泥浆室29环形口喷出，产生负压，使石粉流加速通过进粉管28到混合管31，与进浆管38喷出的泥浆相互混合，混合流体经混合管线6进泥浆池7。\n[0016] 石粉罐15与石粉混合泵1之间的石粉管线19上，通过放空阀17连接放空管线16，放空管线16的进口位于石粉罐15腔体顶部，在出料阀18关闭状态下，实现系统泄压。\n[0017] 为提高泥浆与石粉的混合效果，在混合管31的出口端，螺纹连接扩散管32经垫圈\n35密封，再通过由壬34连接缩径管33，使泥浆流与石粉流的混合液流相，在变化状态下均匀混合。\n[0018] 为进一步提高泥浆与石粉的混合效果，在缩径管33的出口端通过上旋转接头3和下旋转接头5连接螺旋混合器4。由图3、图4和图5可知，螺旋混合器4为圆柱管，其内管壁上焊接有旋转叶片42，在圆柱管内形成旋转流道，能够使泥浆与石粉的混合液充分混合。螺旋混合器4两端为螺纹41、螺纹42，分别与上旋转接头3和下旋转接头5连接。\n[0019] 一种泥浆加重工艺，参照图1，包括以下步骤：\n[0020] （1）、泥浆循环：通过砂泵10、石粉混合泵1、泥浆管线6，使泥浆池7内基浆进行自循环。\n[0021] （2）、泥浆加重：通过空压机12将石粉罐15内石粉气化，使其流入石粉混合泵1，在石粉混合泵1内与基浆进行混合加重，重浆流入泥浆池7。\n[0022] （3）流程泄压。在出料阀18关闭状态下，石粉罐15内压缩空气，通过放空管线16、放空阀17进入石粉混合泵1，经混合管线6排入泥浆池7。\n[0023] 上述泥浆加重过程中，隔绝了石粉与外界的接触，消除了石粉灰尘，解决了污染环境、危害人员健康、石粉材料浪费的问题；另外，通过石粉混合泵1、螺旋混合器4使流态化石粉和泥浆一次性混合均匀，提高作业效率，降低劳动强度。