一种新型大处理量钻井液离心机 |
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| 申请号 | CN202410077908.6 | 申请日 | 2024-01-19 | 公开(公告)号 | CN117732609A | 公开(公告)日 | 2024-03-22 |
| 申请人 | 西南石油大学; | 发明人 | 刘洪斌; 刘瀚骏; 李俊; 周昌伟; 何涛; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种新型大处理量 钻井液 离心机。该离心机包括具有二级离心过滤分离的卧式螺旋离心机和 真空 泵 。卧式螺旋离心机分为两级。一级离心机用于分离钻井液中的固相和液相(含少量固相)，固相通过固体排料口排出。液相(含少量固相)经二级离心机进行固液分离，分离出的固相经固体排料口排出，液相排料口安装有 真空泵 ，真空泵对分离的液相进行抽吸作用并排出。通过两级固液分离和真空泵的抽吸作用，本发明实现了大处理量的效果，并提高了分离速度和效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种新型大处理量钻井液离心机，其特征在于：该装置主要包括具有二级离心过滤分离装置的卧式螺旋离心机和真空泵，所述真空泵与卧式螺旋离心机的外壳相连，真空泵安装在卧式螺旋离心机的液相出料口。所述卧式螺旋离心机有一级螺旋推进器、二级螺旋推进器和二级分离筛网，筛网与外壳连接，筛网内套着二级螺旋推进器，二级螺旋推进器内套着一级螺旋推进器，筛网和两个螺旋推进器同轴安装，可实现同向差速旋转的筛网左上部设置有用于其转动的辅助电动机，筛网右端设有挡板和出料口，二级螺旋推进器右上部设置有用于其驱动的主电动机，二级螺旋推进器直径较大的一侧设有等距周向溢流孔，二级螺旋推进器直径较小的一侧设有等距周向排渣孔，一级螺旋推进器右端安装有差速器，差速器右上部安装有驱动一级螺旋推进器的副电动机，一级螺旋推进器左侧设置有进料腔，一级螺旋推进器周向等距离设置有与进料腔连通的布料孔，进料管与一级螺旋推进器的进料腔连通。 |
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| 说明书全文 | 一种新型大处理量钻井液离心机技术领域[0001] 本发明涉及钻井液固液分离装置领域，具体而言，涉及一种新型大处理量钻井液离心机。 背景技术[0003] 钻井液除了携带钻屑、冷却和润滑钻头，也维持井壁的稳定性，防止井壁坍塌。随着钻探技术的发展和钻井深度的增加，对钻井液的处理提出了更高的要求，特别是在处理大流量和高含固体量的钻井液方面。传统的钻井液离心机在处理大容量钻井液时面临着处理能力不足、分离效率低和能耗高等问题。 [0004] 传统的卧螺离心机由转鼓、螺旋输送器、差速器、机架和电机等部分组成。转鼓和螺旋输送器通常同轴安装，但转速不同，二者之间的转速差通过差速器控制。传统的卧螺离心机在处理大处理量钻井液时，分离效率和速度较低，不能满足现代高速钻井的需求。此外，由于钻井液中含有大量杂质和固体颗粒，传统离心机在分离过程中易堵塞和产生故障，影响了设备的稳定性和持续运行性能。 [0005] 因此，针对传统卧螺离心机的这些问题，有必要对其进行改进和创新，研发一种能够高效处理大处理量钻井液的新型卧螺离心机。这种新型离心机需要具备高效的固液分离能力，快速排出分离液相和固相颗粒的功能，以及防堵塞和稳定的运行性能，从而满足现代高速钻井的需求。 发明内容[0007] 具体所述方案如下： [0008] 本发明提供一种新型大处理量钻井液离心机，主要包括具有二级离心过滤分离装置的卧式螺旋离心机和真空泵，所述真空泵与卧式螺旋离心机的外壳相连，真空泵安装在卧式螺旋离心机的液相出料口。所述卧式螺旋离心机有一级螺旋推进器、二级螺旋推进器和二级分离筛网，筛网与外壳连接，筛网内套着二级螺旋推进器，二级螺旋推进器内套着一级螺旋推进器，筛网和两个螺旋推进器同轴安装，可实现同向差速旋转的筛网左上部设置有用于其转动的辅助电动机，筛网右端设有挡板和出料口，二级螺旋推进器右上部设置有用于其驱动的主电动机，二级螺旋推进器直径较大的一侧设有等距周向溢流孔，二级螺旋推进器直径较小的一侧设有等距周向排渣孔，一级螺旋推进器右端安装有差速器，差速器右上部安装有驱动一级螺旋推进器的副电动机，一级螺旋推进器左侧设置有进料腔，一级螺旋推进器周向等距离设置有与进料腔连通的布料孔，进料管与一级螺旋推进器的进料腔连通。 [0009] 进一步的，所述一级螺旋推进器上设置有副电动机，二级螺旋推进器上设置有主电动机，筛网上设置有辅助电动机，主电动机驱动二级螺旋推进器旋转并驱动差速器外壳旋转，副电动机连接差速器输入轴驱动一级螺旋推进器旋转，辅助电动机驱动筛网旋转，以此实现一级螺旋推进器、二级螺旋推进器、二级分离筛网三者同向差速旋转 [0011] 进一步的，所述大带轮通过键固接在联接轴上，通过辅助电动机驱动联接轴旋转。 [0012] 进一步的，所述联接轴通过螺栓连接二级分离筛网，通过辅助电动机驱动联接轴旋转，带动筛网旋转。 [0013] 进一步的，所述进料腔设置在一级螺旋推进器直径较大的空腔中，形状为圆柱形，物料经过进料管进入圆柱形空腔，再经布料孔向二级螺旋推进器内扩散。 [0014] 进一步的，所述布料孔为长方形。 [0015] 进一步的，所述进料管通入的物料为钻井液。 [0016] 进一步的，所述一级螺旋推进器分离出的固相从排渣孔排出，再经固相出料口排出，液相(含少量固相)从溢流孔流出。 [0017] 进一步的，所述溢流孔设置在二级螺旋推进器直径较大一侧底部，周向等距布置，形状为梯形，被一级螺旋推进器分离的液相(含少量固相)经溢流孔流出进入筛网内，通过二级螺旋推进器和二级分离筛网旋转分离，被分离出的液相经真空泵的抽吸，从液相出料口排出，固相经二级螺旋推进器作用，从固相出料口排出。 [0018] 有益效果在于： [0019] 本发明通过采用两级固液分离和真空泵的抽吸作用，实现了对大处理量钻井液的高效分离，提高了分离效率和速度。 [0020] 本发明通过在二级分离筛网上用螺栓连接联接轴，辅助电动机通过V带连接联接轴，驱动二级分离筛网旋转，可以通过辅助电动机调节筛网的转速，改善筛网与二级螺旋推进器之间的速度差，提高离心机对不同工况下的适应能力。 [0021] 本发明通过在筛网上设置筛网孔的大小，提高离心机在不同物料情况下的适应能力。 [0023] 图1是本发明的整体结构示意图。 [0024] 图2是本发明的物料分离路径示意图。 [0025] 图3是本发明的图2的A处局部放大图。 [0026] 图4是本发明的图2的B处局部放大图。 [0027] 图5是本发明的图2的C处局部放大图。 [0028] 图6是本发明的二级分离筛网装置的局部结构示意图 [0029] 附图中各部件的标记如下：1、副电动机；2、差速器；3、轴承座a；4、密封装置a；401、迷宫密封环a；402、轴用压环a；5、主电动机；6、筛网排渣孔；7、外壳；8、二级分离筛网；9、二级螺旋推进器；10、布料孔；11、进料腔；12、一级螺旋推进器；13、溢流孔；14、联接轴a；15、进料管；16、轴承座b；17、小带轮；18、辅助电动机；19、大带轮；20、密封装置b；2001、轴用压环b；2002、迷宫压环b；21、联接轴c；22、液相出料口；23、真空泵；24、密封装置c；2401、挡板；2402、密封环；25、固相出料口；26、二级螺旋推进器排渣口；27、联接轴b；28、输出轴。 具体实施方式[0030] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。 [0031] 一种新型大处理量钻井液离心机，如图1所示，主要包括具有二级离心过滤分离装置的卧式螺旋离心机和真空泵。所述真空泵23安装在液相出料口22。所述卧式螺旋离心机有一级螺旋推进器12、二级螺旋推进器9和二级分离筛网8，筛网8与外壳7连接，筛网8内套着二级螺旋推进器9，二级螺旋推进器9内套着一级螺旋推进器12，筛网8和两个螺旋推进器同轴安装，可实现同向差速旋转的筛网8左上部设置有用于其转动的辅助电动机18，筛网8右端设有挡板2401和筛网排渣口6，二级螺旋推进器8右上部设置有用于其驱动的主电动机5，二级螺旋推进器8直径较大的一侧设有等距周向溢流孔13，二级螺旋推进器直径较小的一侧设有等距周向二级螺旋推进器排渣孔26，一级螺旋推进器12右端安装有差速器2，差速器2右上部安装有驱动一级螺旋推进器12的副电动机1，一级螺旋推进器12左侧设置有进料腔11，一级螺旋推进器12周向等距离设置有与进料腔11连通的布料孔10，进料管15与一级螺旋推进器12的进料腔11连通。 [0032] 进一步的，所述一级螺旋推进器12上设置有副电动机1，二级螺旋推进器9上设置有主电动机5，二级分离筛网8上设置有辅助电动机18，主电动机5驱动二级螺旋推进器12旋转并驱动差速器2外壳旋转，副电动机1连接差速器2输入轴驱动一级螺旋推进器12旋转，差速器2使得一级螺旋推进器12和二级螺旋推进器9之间产生转速差，辅助电动机18驱动二级分离筛网8旋转，以此实现一级螺旋推进器12、二级螺旋推进器9、二级分离筛网8三者同向差速旋转。 [0033] 进一步的，如图2所示，钻井液从进料管15流进，进入进料腔11，经过一级螺旋推进器12的旋转从布料孔10扩散到二级螺旋推进器10的分离区内，由于受到离心力的作用，较重的固相颗粒被甩到二级螺旋推进器9的内壁上形成沉渣层，较轻的液相(含少量固相)会在二级螺旋推进器9内产生环流，然后从溢流孔13排出，由于转速差，固相沉渣被一级螺旋推进器12推送到二级螺旋推进器排渣口26，再经过筛网排渣孔6从固相出料口25排出，从溢流孔13排出的液相(含少量固相)进入筛网8和二级螺旋推进器9之间，由于离心力的作用，液相从筛网8内甩出去，由于受到真空泵的抽吸作用，液相很快从筛网内抽出来，经过液相出料口排出，固相则被过滤留在筛网8内表面，由于转速差，在筛网8内表面的固相被二级螺旋推进器9推送到筛网排渣孔6，从固相出料口25排出。 [0034] 进一步的，如图3和图4所示，采用迷宫密封的方式密封，防止液体泄露。 [0035] 进一步的，如图5所示，采用迷宫密封的方式密封，防止被分离出的液相和固相混合。 |
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