專利名稱：鉆井液自動快速配漿裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種在山林大川中鉆井施工所用的配漿子裝置，具體地說是一種鉆井液自動快速配漿裝置。
背景技術：
四川的川東北地區天然氣儲量特別豐富，隨著油氣田的不斷開發，油氣儲量不斷下降，油氣產量不斷下降，已不能滿足祖國建設的需要，這個地區變成天然氣開發的主戰場，確保西氣東輸的氣源豐富，但開發川東北地區的天然氣難度很大，因鉆探的氣井都分布在山川之中，沒有常規的道路，運輸特別困難，都是先修土路后運鉆井設備和鉆井配漿材料，尤其是配漿材料和配漿，在平原上的鉆井配漿工藝根本就適應了，川北地區的氣井，儲氣層深，都在3000-4000米，壓力高都在20Mpa以上，在鉆探過程中特別容易發生井涌、井噴等現象，對鉆井配漿工藝要求特別苛刻。需要使用高密度泥漿體系進行壓井，以防止突發事故的發生；川東北地區屬于山區，道路曲折，路面較窄，不便于運輸，一旦發生井涌、井噴等突發現象，大量的原材料無法在短時間內運送到井場；而現場存儲的物料是以袋裝為主，在四川潮濕的環境下，易結塊變質；在井場進行破袋散化，在人員組織、環境保護等方面都存在著相當大的難度；傳統的配漿模式無法進行精確的數字化計量，也無法在短時間內完成重泥漿的配制。又加上多口氣井同時鉆進，需要龐大的配漿材料的運輸隊伍和配漿隊伍及復雜的配漿工藝，現有的配漿工藝單井不適應，多井更不適應。
發明內容本實用新型的目的提供一種鉆井液自動快速配漿裝置，克服傳統的配漿工藝，不能適應在山川鉆井的配漿工藝要求的缺陷。本實用新型的技術方案是通過以下方式實現的本實用新型包括可編程序PLC自動控制子裝置、氣源子裝置、儲存子裝置、干混子裝置和混漿子裝置，其特征在于氣源子裝置包括均布在壓風機橇上的儲氣罐，大型空氣壓縮機、干冷機、小型空氣壓縮機及供氣管路；儲存子裝置包括均布在儲存橇上的原料儲罐、 添加劑儲罐、除塵罐、設在原料儲罐和添加劑底部的稱重傳感器，原料氣輸管路和除塵管路；干混子裝置包括均布在干混橇上的初混罐，批混罐，設在初混罐和批混罐底部的稱重傳感器，初混管路，批混管路和初混罐與批混罐混合循環管路；混漿子裝置包括設在混漿橇上的攪拌池，設在攪拌池中部的攪拌器，設在攪拌一側的擴散槽，設在擴散槽上部的高能混合器，混漿管路和輸漿管路及設在輸漿管路的密度計；自動配漿子裝置的氣源管路，除塵管路、氣輸管路、初混管路、批混管路、初混罐與批混罐之間混合循環管路、混漿管路和輸漿管路運行及混漿密度，混漿速度都由可編程序PLC自動控制子裝置控制。供氣管路是指大型空氣壓縮機的出氣管與儲氣罐的進口相連，儲氣罐的出口通過出氣管和出氣管上的氣動碟閥并聯于原料儲罐、添加劑儲罐、除塵罐、初混罐和批混罐上的帶氣動碟閥的進氣管的管路；除塵管路是指原料儲罐、添加劑儲罐和干混撬上的初混罐、批混罐的排空管線并聯連接到除塵管的管路，將排空中攜帶的粉塵物料通過除塵罐深層過濾的管路；原料氣輸管路是指原料儲罐和添加劑儲罐底部各自帶氣動碟閥原料輸出管的并聯管與初混罐和批混罐上部的帶比例調節閥的進料管并聯的管路和批混罐底部帶比例調節閥的出料管與高能混合器進料口連接的管路；初混罐與批混罐之間混合循環管路是指設在初混罐底部與批混罐底部之間的各自帶氣動碟閥和混合器的進口或出口管路；混漿管路和輸漿管路是指與水泵進口相連的進水管，與水泵出口和高能混合器射流進口相連的射流管，與循環泵進口相連的帶氣動碟閥的井隊混漿池出口管與攪拌池出口管并聯一起的循環泵進口管，與循環泵出口和高能混合的進漿口相連的循環管及與攪拌池的另一出口和井隊混漿池另一出口相連且帶密度計和氣動碟閥泥漿輸出管。本實用新型與已有技術相比具有以下優點1、可解決日常鉆井中泥漿加重材料的精確計量、密度控制等問題，可一次性完成造基漿、一次性完成配重漿的工作；2、可實現遠程控制，無人值守配漿，設備本身操作簡單、方便、可靠、安全；3、大大降低了泥漿工人的勞動強度，節約原材料，可徹底解決現場的污染問題，尾氣排放達到國家室外排放的標準；4、設備密閉存儲，可解決粉狀物料易受潮結塊的難題；5、配漿速度快、能滿足高壓氣井鉆井為避免發生井涌和井噴需加重泥漿壓井和快速壓井的要求，為在四川之間探油氣田創造了良好的條件。
圖1-本實用新型結構示意圖圖2-本實用新型的自動控制子裝置的方框原理圖1-壓風機撬2-儲氣罐3-大型空氣壓縮機4-冷干機5-油水分離器6_不銹鋼球閥7-氣動碟閥8-小型空氣壓縮機9-稱重傳感器10-原料儲罐11-控制氣源管線 12-添加劑儲罐13-控制氣源分配器14-除塵罐15-手動碟閥16-引風機17-快速卡子 18-工作氣源管線19-除塵管線20-進料過濾器21-出料管線22-比例調節閥23-初混罐24-管道混合器25-取樣管線26-批混罐27-干混撬28-混漿撬29-離心泵30-高能混合器31-擴散槽32-攪拌器33-攪拌池34-井隊泥漿池
具體實施方式
為進一步公開本實用新型的技術方案，下面結合說明書附圖通過實施例作詳細說明本實用新型包括可編程序PLC自動控制子裝置、氣源子裝置、儲存子裝置、干混子裝置和混漿子裝置，其特征在于氣源子裝置包括均布在壓風機橇1上的儲氣罐2，大型空氣壓縮機3、干冷機4、小型空氣壓縮機8及供氣管路；儲存子裝置包括均布在儲存橇上的原料儲罐10添加劑儲罐12、除塵罐14、設在原料儲罐和添加劑儲罐底部的稱重傳感器，原料氣輸管路和除塵管路；干混子裝置包括均布在干混橇上的初混罐23，批混罐沈，設在初混罐和批混罐底部的稱重傳感器，初混管路，批混管路和初混罐與批混罐之間的混合循環管路； 混漿子裝置包括設在混漿橇上的攪拌池23，設在攪拌池中部的攪拌器32，設在攪拌一側的擴散槽31，設在擴散槽上部的高能混合器30，混漿管路和輸漿管路及設在輸漿管路的密度計；自動配漿裝置的氣源管路，除塵管路、原料氣輸管路、初混管路、批混管路、初混罐與批混罐之間干混循環管路、混漿管路和輸漿管路運行及混漿密度計、混漿速度都由可編程序 PLC自動控制子裝置控制。本實用新型的工作原理及工作程序1、自動控制系統在整個自動配漿裝置，自動控制系統屬于選裝部分，自動控制系統的安裝可以極大減少整個流程中所需的人工，并縮短整個泥漿加重流程的時間。而在這套自動控制系統中，中央處理器PLC是整個自動控制系統的核心。在泥漿加重自動控制運行之初，PLC根據生產指令開始運行，首先打開氣源管線上的氣動碟閥，將原料儲罐和添加劑儲罐中充滿氣體，當PLC通過壓力傳感器監測到罐內壓力氣體壓力達到0. 15Mpa左右后，便打開出料管線上的氣動閥門，先后將原料和添加劑輸送到干混撬中。在此過程中，PLC時刻監測儲罐的罐內壓力，當氣體壓力超壓后及時打開除塵管線上的氣動碟閥泄壓，待壓力恢復正常后關閉。在原料和添加劑輸送至干混撬的過程中，PLC實時檢測原料儲罐、添加劑儲罐和初混罐儲罐的稱重傳感器數值，待合適重量的原料和添加劑輸送完畢后，關閉干混撬進料氣動碟閥，PLC控制氣源管線供氣給干混撬初混罐，初混罐混拌一定時間后，PLC再控制氣動碟閥將初混的材料輸入到批混罐中，PLC打開初混罐除塵管線氣動碟閥排空，批混罐充氣后開始混拌，如此反復3-4次，實現最終混拌目的。混拌完成后，PLC打開干混撬出料比例調節閥，同時打開混拌撬進水氣動碟閥，通過高能混合器，擴散槽進入到混拌撬的攪拌池中，并同步將混拌的泥漿通過二次混拌管線經過密度計返回到攪拌池中，混拌撬混拌泥漿的密度實時傳輸到PLC中，PLC將實時傳輸的密度值與設定的密度值相比，一致后PLC控制混拌撬出料氣動碟閥將合格的泥漿輸入到井隊的泥漿池中，在此過程中，PLC實時監測混拌密度，不斷調整比例調節閥的開度和進水氣動碟閥的開閉，保證泥漿密度的合格。所有過程均通過PLC顯示在顯示屏上，并可通過顯示屏上的按鈕隨時停止或轉為手動控制。2、操作程序首先，由壓風機撬1中的空氣壓縮機3經儲氣罐2提供一定壓力的氣體經工作氣源管線18輸送到存儲系統的各個等待出料的原料儲罐10，直到儲罐內壓力達到0. 15MI^左
右ο其次將所選定的粉狀物料通過所在的原料儲罐10和添加劑儲罐12經出料管線21 輸送到干混撬27中，此時出料管線21上的氣動碟閥7處于打開狀態，進料管線上的氣動碟閥7處于關閉狀態，粉狀物料輸送的多少根據稱重傳感器9的指示。而原料儲罐與添加劑儲罐的多少取決于井隊現場需要，工作原理是相同的。粉狀物料經出料管線21吹入到干混撬27中，經過初混罐23、批混罐沈、管道混合器M等作用，使批混過程中按要求比例定量先后將輸入系統的不同粉狀物料團在流化狀態下移動、剪斷、擴散，在定比配料的過程中逐級混合，以達到均勻混拌的目的。具體的工作流程為先將不同粉狀物料按比例定量分批吹入到初混罐23中，然后對初混罐進行充氣氣化，加壓后經管道混合器M輸送到批混罐沈，再氣化一定的時間，加壓后經管道混合器再輸送回初混罐，再氣化加壓后經管道混合器輸送到批混罐，如此反復循環3-5次實現粉狀物料的完美混合，混拌結果可以通過取樣管線25進行取樣化驗。混拌完成后，將混合好的粉狀物料由混拌撬觀的高能混合器30的進灰口進入，力口水混合到規定密度后輸出，具體可分為初次混合、攪拌、二次混合A、B、C三個過程A、初次混合初次混合方式有二 一是高能混合器30的入口接水源，在混合器內部，高速噴射的水流形成真空，將批混罐26中充分混合的粉狀混合物從高能混合器30的進料口吸入；二是按照需要的泥漿密度在泥漿罐中盛放適當的清水，利用水泵四將水從高能混合器30的射口打入，此時，混合物從高能混合器30的進料口吹入。無論是以上哪種方式，粉狀物料的多少都通過計算機控制的初混罐23和批混罐沈的比例調節閥22來執行，比例調節閥22調節的百分數實時反應在計算機上。從高能混合器排出的泥漿切向進入擴散槽31，泥漿在旋轉中從底部切向葉片口中射出，在旋轉過程中，泥漿中的氣體從擴散槽31的中心管中排出， 至此，初次混合完畢。B、攪拌利用電機帶動的攪拌器32對混漿罐中的泥漿進行攪拌，以使其均勻。C、二次混合在循環泵四的作用下，泥漿通過循環泵的作用不斷使泥漿在攪拌池 33和高能混合器30之間或在攪拌池33、井隊泥漿罐34和高能混合器30之間實現泥漿的多次循環，最終在密度計和計算機的輔助下達到所需密度。在達到所需密度后，輸出使用。 如此不斷循環，實現所需密度泥漿的使用。原料儲罐10和添加劑儲罐12通過進料過濾器20進料。在整個流程中，原料儲罐10、添加劑儲罐12和干混撬27的排空管線通過快速卡子17和除塵管線19連接到除塵罐14中，通過手動碟閥15的開啟和引風機16的運轉，可及時將排出的灰塵及時收納重復利用，不至于排放到空氣中；在整個流程中，可通過選配的控制子裝置實現各個儲罐的氣動碟閥7的開閉和干混撬27、混拌撬28的工作，實現自動化混漿操作，氣動碟閥的氣源來源于空氣壓縮機8經過油水分離器5經冷干器4輸出，其中不銹鋼球閥6用來控制該氣路的通斷，控制氣源通過控制氣源管線11輸送到控制氣源分配器13中，然后再輸送到各個氣動碟閥7中。
權利要求1.一種鉆井液自動快速配漿裝置，包括可編程序PLC自動控制系統、氣源子裝置、儲存子裝置、干混子裝置和混漿子裝置，其特征在于氣源子裝置包括均布在壓風機橇上的儲氣罐，大型空氣壓縮機、干冷機、小型空氣壓縮機及供氣管路；儲存子裝置包括均布在儲存橇上的原料儲罐、添加劑儲罐、除塵罐、設在原料儲罐和添加劑底部的稱重傳感器，原料氣輸管路和除塵管路；干混子裝置包括均布在干混橇上的初混罐，批混罐，設在初混罐和批混罐底部的稱重傳感器，初混管路，批混管路和初混罐與批混罐混合循環管路；混漿子裝置包括設在混漿橇上的攪拌池，設在攪拌池中部的攪拌器，設在攪拌器一側的擴散槽，設在擴散槽上部的高能混合器，混漿管路和輸漿管路及設在輸漿管路的密度計；自動快速配漿裝置的氣源管路，除塵管路、氣輸管路、初混管路、批混管路、初混罐與批混罐之間混合循環管路、 混漿管路和輸漿管路運行及混漿密度，混漿速度都由可編程序PLC自動控制系統控制。
2.根據權利要求1所述的鉆井液自動快速配漿裝置，其特征在于供氣管路是指大型空氣壓縮機的出氣管與儲氣罐的進口相連，儲氣罐的出口通過出氣管和出氣管上的氣動碟閥并聯于原料儲罐、添加劑儲罐、除塵罐、初混罐和批混罐上的帶氣動碟閥的進氣管的管路。
3.根據權利要求1所述的鉆井液自動快速配漿裝置，其特征在于除塵管路是指原料儲罐、添加劑儲罐和干混撬上的初混罐、批混罐的排空管線并聯連接到除塵管的管路，將排空中攜帶的粉塵物料通過除塵罐深層過濾的管路。
4.根據權利要求1所述的鉆井液自動快速配漿裝置，其特征在于原料氣輸管路是指原料儲罐和添加劑儲罐底部各自帶氣動碟閥原料輸出管的并聯管與初混罐和批混罐上部的帶比例調節閥的進料管并聯的管路和批混罐底部帶比例調節閥的出料管與高能混合器進料口連接的管路。
5.根據權利要求1所述的鉆井液自動快速配漿裝置，其特征在于初混罐與批混罐之間混合循環管路是指設在初混罐底部與批混罐底部之間的各自帶氣動碟閥和混合器的進口或出口管路。
6.根據權利要求1所述的鉆井液自動快速配漿裝置，其特征在于混漿管路和輸漿管路是指與水泵進口相連的進水管，與水泵出口和高能混合器射流進口相連的射流管，與循環泵進口相連的帶氣動碟閥的井隊混漿池出口管與攪拌池出口管并聯一起的循環泵進口管， 與循環泵出口和高能混合的進漿口相連的循環管及與攪拌池的另一出口和井隊混漿池另一出口相連且帶密度計和氣動碟閥泥漿輸出管。
專利摘要一種鉆井液自動快速配漿裝置，包括可編程序PLC自動控制系統、氣源子裝置、儲存子裝置、干混子裝置和子裝置，氣源子裝置包括均布在壓風機橇上的儲氣罐，大型空氣壓縮機、干冷機、小型空氣壓縮機及供氣管路；儲存子裝置包括原料儲罐、添加劑儲罐、除塵罐、設在原料儲罐和添加劑儲罐底部的稱重傳感器，原料氣輸管路和除塵管路；干混系統包括干混撬上的初混罐，批混罐，設在初混罐和批混罐底部的稱重傳感器，初混管路，批混管路和初混罐與批混罐混合循環管路；混漿系統包括攪拌池，設在攪拌池中部的攪拌器，設在攪拌一側的擴散槽，設在擴散槽上部的高能混合器，混漿管路和輸漿管路及設在輸漿管路的密度計，各系統配合實現自動配漿。
文檔編號E21B21/01GK202266212SQ20112042890
公開日2012年6月6日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者孫兆純, 孫峰, 張宏軍, 曹高波, 朱兆靜, 王崇德, 胡濰, 葛鈞 申請人:山東勝油固井工程技術有限公司