CN103446802B - 一种钻井液撇油罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻井液撇油罐，包括罐体，所述罐体内沿液体流向依次设置有进油仓、分离仓和排出仓；进油仓与罐体上设置的进油口连通，进油仓与分离仓连通，分离仓与排出仓连通，排出仓与罐体上设置的排出管连通。本发明采用沉淀分离的方式，对混入在钻井液中的原油进行自动分离。

Description

一种钻井液撇油罐

技术领域

本发明涉及一种钻井液撇油罐，用于石油天然气钻井过程混入钻井液中的油的撇除，属于钻井设备的设计制造技术领域。

背景技术

在实施石油或者天然气的钻井过程中，为了使钻井液中具有较好的润滑作用，常常会使用油基钻井液，在钻井进行到地下某些含油层时，地下的石油也会随着钻井液一同被带到地面，并混入钻井液中，这些混入钻井液中的油如果不及时排除，就会再次随着钻井液被泥浆泵注入地下，然后还会有更多的地下原油进入钻井液，当达到一定的数量后，就会破坏钻井液的性能，最终可能导致钻井液不能很好的完成钻井过程需要的流变性和剪切效果，并对钻井造成严重危害。为了解决这个问题，目前采用的办法主要对被破坏的钻井液进行处理，然后加入缺少的物质，也有的采用机械式的排油和去除杂质的设备，如：CN200710118618.8的专利就公开了一种钻井液处理系统，包括：除泥砂部、除气部和复配部，从井口返出的钻井液依次经除泥砂部和除气部分别去除岩屑和天然气后，在复配部复配入灰料和液体化学药剂；CN201120476036.9的专利公开了一种橇装油水就地分离器水回掺装置，应用于油田井下注水。也有的采用了油、气、水、固的四相分离器；现有技术的缺点是：

1.如专利号CN200710118618.8公开的技术只能用于对钻井液中的固体和气的分离，不能实现对混合在钻井液中的油的分离。

2.专利号为CN201120476036.9的专利技术是应用于油气田井下注水，也不能用于钻井液的分离。

3.其他的用于油气钻井现场的机械式钻井液分离器的缺点是：由于现有的分离器在分离的环节基本上都有一道带网眼的滤板，以及一道油水分离的隔板，由于网眼的大小是固定的，网眼太大会使钻井液中较小的岩屑与油一起通过，因此会造成混合在钻井液中的原油分离不彻底，分离效率低，而且流过隔板的原油中还会有一定量的钻井液，因此造成原油收集不便。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不能有效分离钻井液中的原油的问题，提供一种钻井液撇油罐，本发明采用沉淀分离的方式，对混入在钻井液中的原油进行自动分离。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种钻井液撇油罐，其特征在于：包括罐体，所述罐体内沿液体流向依次设置有进油仓、分离仓和排出仓；进油仓与罐体上设置的进油口连通，进油仓与分离仓连通，分离仓与排出仓连通，排出仓与罐体上设置的排出管连通。

所述进油仓与罐体上设置的进油口连通，进油仓内设置有过滤板，所述过滤板上均布有孔眼，过滤板的液体流入面设置有过滤网，进油仓通过过滤板与分离仓连通。

所述分离仓内沿液体流向依次设置有分离器、集油槽和挡油板，所述集油槽设置在挡油板上，集油槽连接有排油管，挡油板上端固定连接在分离仓上，下端与分离仓底部之间的间隙形成液体流通通道，分离仓通过液体流通通道与排出仓连通。

所述排出仓内沿液体流向设置有悬臂式液下泵、液位浮止阀和排出管，液位浮止阀用于控制悬臂式液下泵的启动和停止，悬臂式液下泵设置在排出仓的底部且通过管道连接到排出仓的上端。

所述进油仓的底部四周设置有用于封闭进油仓底部死角的斜块，进油仓上开有排渣门。

所述孔眼的孔径为90mm—110mm，孔间距为180mm—220mm，且孔眼与过滤板下端部的距离至少为650mm。

所述分离器由沿液体流向设置的多组分离机构组成，所述分离机构包括多个波纹板，多个波纹板呈层状分布，且上一层波纹板上的波峰与下一层波纹板上的波峰相对应，上一层波纹板上的波谷与下一层波纹板上的波谷相对应，且波纹板上的波纹沿液体流向设置。

所述每一个波纹板与水平方向呈45°角；或每一个波纹板水平设置。

所述相邻两波纹板之间的间距相同。

所述波纹板两端分别连接在连接柱上，连接柱套装在固定柱上，固定柱设置在板座上，且所述板座一端至另一端的厚度逐渐减小。

采用本发明的优点在于：

一、本发明中，罐体内沿液体流向依次设置有进油仓、分离仓和排出仓，采用沉淀分离的方式，实现对混入在钻井液中的原油进行自动分离。

二、本发明中，进油仓的底部四周设置有斜块，可以起到封死前端进油仓底面四周的死角，使得渣滓不能在罐体四个死角聚集，方便冲洗清理，能起到防止渣滓堆积在进油仓角落的作用。

三、本发明中，进油仓内设置有过滤板，所述过滤板上均布有孔眼，过滤板的液体流入面设置有过滤网，此结构可起着稳定流体和流态的作用，也起到消除或减缓流场中涡流的现象，还有过滤钻井液中残渣的作用；进油仓上开有排渣门，可以在必要时可以打开，使工作人员进入进油仓清除地面的渣滓。

四、本发明中，分离器由分离机构组成，分离机构为波纹板结构，由于波纹板表面是亲油的，因此，首先在波纹板表面形成一层油膜，随着钻井液流的不断经过，油膜逐渐加厚，借助油的表面张力形成一定大小油珠之后，受油珠本身浮力及钻井液流的冲力使油珠脱落，随钻井液流经波峰处浮油孔上浮；再由于波纹板是波浪形，其提供的曲折通道使钻井液流呈近似于正弦波状态地流动，流向不断发生变化，增加了油珠之间的碰撞机率，促使小油珠变大，加快油珠的上浮速度，达到油与钻井液分离的目的。

五、本发明中，所述波纹板两端分别连接在连接柱上，连接柱套装在固定柱上，固定柱设置在板座上，且所述板座一端至另一端的厚度逐渐减小，板座用于支撑波纹板，波纹板由高到低的设置，可以达到使混合液自由流动的目的。

六、本发明中，挡油板上端固定连接在分离仓上，下端与分离仓底部之间的间隙形成液体流通通道，集油槽用于收集浮于钻井液表面的油，分离出来的悬浮原油进入集油槽，由于液面差从集油槽的出口向罐体外流出，并通过软管排出罐体；挡油板用于挡住已经浮在钻井液上面的油，使之聚集、上浮进入设置在挡油板中部的集油槽中，防止与分离的钻井液混合。

七、本发明中，所述排出仓内沿液体流向设置有悬臂式液下泵、液位浮止阀和排出管，悬臂式液下泵设置在排出仓的底部且通过管道连接到排出仓的上端，达到控制撇油罐中钻井液液面的高度，当已除油的钻井液从挡油板底部进入排出腔时，如果排出腔的液面相对井队的钻井液循环罐液面没有足够的高度差形成有效流动时，可以启动悬臂式液下泵将钻井液泵入井队的钻井液循环罐。

八、本发明可，液位浮止阀可以控制悬臂式液下泵的启动和停止，保持液面稳定，当液面达到排出管高度时，液位浮子阀关闭悬臂式液下泵，钻井液由排出管排出；当液面低于排出管时，液位浮子阀打开悬臂式液下泵，由液下泵抽出钻井液。

附图说明

图1为本发明的总装配结构示意图

图2撇油罐的过滤板放大结构示意图

图3本发明分离器放大结构示意图

图4本发明图3中的分离器每层连接放大示意图

图5本发明分离器中波纹板与水平方向呈45°角放大结构示意图

图6本发明图5中的每层连接放大示意图

图7撇油罐的集油槽放大示意图

图8撇油罐的集油槽侧面放大示意图

图中标记为：1、斜块，2、排渣门，3、进油口，4、罐体，5、过滤板，6、分离器，7、集油槽，8、挡油板，9、悬臂式液下泵，10、液位浮止阀，11、排出管，12、防爆电箱，13、底座，14、板座，15、孔眼，16、波纹板，17、排油管，18、支架。

具体实施方式

实施例1

一种钻井液撇油罐，包括罐体4，所述罐体4内沿液体流向依次设置有进油仓、分离仓和排出仓；进油仓与罐体4上设置的进油口连通，进油仓与分离仓连通，分离仓与排出仓连通，排出仓与罐体4上设置的排出管11连通。

本发明的优选实施方式为，所述进油仓与罐体4上设置的进油口3连通，进油仓内设置有过滤板5，所述过滤板5上均布有孔眼15，过滤板5的液体流入面设置有过滤网，进油仓通过过滤板5与分离仓连通。此为优选方式，进油仓的结构并不局限于此。

本发明的又一优选实施方式为，所述分离仓内沿液体流向依次设置有分离器6、集油槽7和挡油板8，所述集油槽7设置在挡油板8上，集油槽7连接有排油管17，挡油板8上端固定连接在分离仓上，下端与分离仓底部之间的间隙形成液体流通通道，分离仓通过液体流通通道与排出仓连通。此为优选方式，分离仓的结构并不局限于此。

本发明的又一优选实施方式为，所述排出仓内沿液体流向设置有悬臂式液下泵9、液位浮止阀10和排出管11，液位浮止阀10用于控制悬臂式液下泵9的启动和停止，悬臂式液下泵9设置在排出仓的底部且通过管道连接到排出仓的上端。此为优选方式，排出仓的结构并不局限于此。

进一步地，所述进油仓的底部四周设置有用于封闭进油仓底部死角的斜块1，进油仓上开有排渣门2。

本发明中，所述孔眼15的孔径为90mm—110mm，孔间距为180mm—220mm，且孔眼15与过滤板5下端部的距离至少为650mm。

本发明中，如图3和4所示为波纹板水平设置的示意图，所述分离器6由沿液体流向设置的多组分离机构组成，所述分离机构包括多个波纹板16，多个波纹板呈层状分布，且上一层波纹板上的波峰与下一层波纹板上的波峰相对应，上一层波纹板上的波谷与下一层波纹板上的波谷相对应，且波纹板16上的波纹沿液体流向设置。也即是，使液体能够依次流过波纹板16上的波峰和波谷，或依次流过波纹板16上的波谷和波峰。

本发明中，所述相邻两波纹板之间的间距相同。所述波纹板16两端分别连接在连接柱上，连接柱套装在固定柱上，固定柱设置在板座14上，且所述板座14一端至另一端的厚度逐渐减小。

实施例2

本发明包括进油仓、分离仓和排出仓，进油仓、分离仓和排出仓设置在罐体4中，所述罐体4为长方形封闭结构，在罐体4的下面设置有底座13，底座13的四角设有吊耳。

进油仓包括：进油口3、过滤板5、排渣门2和斜块1；斜块1设置在进油仓底面的四周；排渣门2设置在进油仓上；进油口3设置在罐体的前端中间位置，以油壬连接，外部与输入管连接。过滤板5设置在罐体4前端立面板与分离器6之间，在过滤板5上开有孔眼15，板厚10cm，在过滤板5的前面对着进油口的一面铺设一层滤网；

分离仓包括：分离器6、集油槽7、挡油板8和板座14；分离器6为波纹板结构，设置在罐体的中间，分离器6由多组波纹板结构构成，在波纹板结构分离器6的下面设置有板座14，板座14从过滤板5一端向后为由高到低的设置；挡油板8设置在罐体的后端前部，上端与罐体的上板面连接，下端悬空；集油槽7设置在挡油板8的中部。

排出仓包括：悬臂式液下泵9、液位浮止阀10、排出管11、防爆电箱12；悬臂式液下泵9设置在罐体的后端底面，通过管道通向罐体的上端面板；液位浮止阀10设置在罐体后端的防暴电箱12内；排出管11设置在罐体后端立板的中部。

本发明的工作原理和实施过程：

从井口返出的钻井液经油壬（进油口3）所连接的管道至进油仓，经过滤板5的过滤后，进入分离器。而进油仓中沉淀的固相残渣在非工作状态时，从排渣门2清理出去，从过滤板5过滤后的的钻井液进入分离仓，在分离仓内缓慢、稳定地流动，较大原油颗粒与钻井液发生分离。首先分离的原油颗粒聚集，并上浮至钻井液表面，越过分离装器6，进入排出仓；分离器6由密排的含有斜槽的不锈钢波纹板16组成，能够进一步稳定流动，同时使原油颗粒产生向上的速度，促进原油微粒与钻井液进一步分离；挡油板8能够将一些小的、已经浮至一定高度的原油颗粒挡在分离仓内进行二次沉降，使之聚集、上浮并得到分离；集油槽7在工作液面时可以收集已分离出来的原油并通过排油管17排出；已除油的钻井液从挡油板8下部的液体流通通道进入排出仓；如果排出仓的液面相对井队的钻井液循环罐液面有足够的高度差，钻井液可以通过排出管11直接流入井队的钻井液循环罐；如果液面高度差不足以形成有效流动，可以启动悬臂式液下泵9将钻井液泵入井队的钻井液循环罐，此时需要液位浮子阀10控制悬臂式液下泵9的启动和停止，保持液面稳定。

实施例3

本发明中的过滤板5：主要结构如图2，过滤板5不仅起到过滤作用，同时也起到一个挡板和稳流作用。过滤板5宽2.3m,高2.5m，厚0.1m，孔径100mm，孔间距200mm，均布，并在流入面覆盖一层过滤网。在板的下端留有一定空间（650mm）不打孔，可起一个挡板的作用，防止钻井液流将已沉淀的残渣冲入分离器，避免使其堵塞。中间的孔眼15能很好地起到均匀分布水流。

过滤板5能将过滤板5前的复杂三维流动，有效的整流成相对均匀的二维平面流动，可明显改善设备的流动特性。虽然流场中还不同程度地存在二次涡流现象，但回流与返混现象基本消除，且过滤板5具有结构简单，紧凑，便于制造的特点。

实施例4

本发明的分离器6由多组分离机构组成，其结构如图3；分离机构由多层密排的含有斜槽的不锈钢波纹板16组成，安装在过滤板5的后面，不仅起到了油液分离作用，同时也起到了进一步稳流的作用。

如图4所示，波纹板16之间用支撑节连接，使其间距为6mm，波纹板长1120mm，宽496mm，每组分离机构间间距50mm。

该分离器采用波纹板聚结油水分离技术，是将重力分离和聚结分离结合于一体的新型油水分离结构，具有能耗低，分离效率高，设备简单、结构紧凑等特点。

分离原理：经研究油滴的分离效率只与油水的物性、油滴粒径、处理量和油滴浮升面积有关，由此在处理量一定的情况下，提高油滴分离效率的主要方法有：增大油水二相间的密度差；增大浮升油滴的直径；增大油滴的浮升面积；降低水相粘度。

通过缩短油滴浮升高度来提高油滴分离效率，同时油水混相在分离器6内流动过程中，由于过流断面不断发生变化，从而使油滴碰撞聚结的几率增大，小油滴在运动过程中不断聚结变大，通过吸附、聚结等作用，在波纹板的下表面形成油膜，变沿板面移动，脱落，水相在重力作用下沉降，到达下层波纹板的上表面，最终更快的实现了油水分离。

实施例5

本发明的集油槽7用于收集浮于钻井液表面的油，并通过排油管17排出罐体；集油槽7由4块5mm厚钢板焊接而成，集油槽7用螺钉和支架18固定在挡油板8上，集油槽7的安装高度以入口流量而定，排油管17两头的接头需做密封处理。

实施例6

本实施例与上述实施基本相同，主要区别在于如图5和6所示，所述每一个波纹板与水平方向呈45°角。

Claims (6)

1.一种钻井液撇油罐，其特征在于：包括罐体（4），所述罐体（4）内沿液体流向依次设置有进油仓、分离仓和排出仓；进油仓与罐体（4）上设置的进油口（3）连通，进油仓与分离仓连通，分离仓与排出仓连通，排出仓与罐体（4）上设置的排出管（11）连通；

所述进油仓内设置有过滤板（5），所述过滤板（5）上均布有孔眼（15），过滤板（5）的液体流入面设置有过滤网，进油仓通过过滤板（5）与分离仓连通；

所述分离仓内沿液体流向依次设置有分离器（6）、集油槽（7）和挡油板（8），所述集油槽（7）设置在挡油板（8）上，集油槽（7）连接有排油管（17），挡油板（8）上端固定连接在分离仓上，下端与分离仓底部之间的间隙形成液体流通通道，分离仓通过液体流通通道与排出仓连通；

所述分离器（6）由沿液体流向设置的多组分离机构组成，所述分离机构包括多个波纹板（16），多个波纹板呈层状分布，且上一层波纹板上的波峰与下一层波纹板上的波峰相对应，上一层波纹板上的波谷与下一层波纹板上的波谷相对应，且波纹板（16）上的波纹沿液体流向设置；所述相邻两波纹板（16）之间的间距相同。

2.根据权利要求1所述的一种钻井液撇油罐，其特征在于：所述排出仓内沿液体流向设置有悬臂式液下泵（9）、液位浮止阀（10）和排出管（11），液位浮止阀（10）用于控制悬臂式液下泵（9）的启动和停止，悬臂式液下泵（9）设置在排出仓的底部且通过管道连接到排出仓的上端。

3.根据权利要求1或2所述的一种钻井液撇油罐，其特征在于：所述进油仓的底部四周设置有用于封闭进油仓底部死角的斜块（1），进油仓上开有排渣门（2）。

4.根据权利要求1所述的一种钻井液撇油罐，其特征在于：所述孔眼（15）的孔径为90mm—110mm，孔间距为180mm—220mm，且孔眼（15）与过滤板（5）下端部的距离至少为650mm。

5.根据权利要求1所述的一种钻井液撇油罐，其特征在于：所述每一个波纹板（16）与水平方向呈45°角；或每一个波纹板（16）水平设置。

6.根据权利要求5所述的一种钻井液撇油罐，其特征在于：所述波纹板（16）两端分别连接在连接柱上，连接柱套装在固定柱上，固定柱设置在板座（14）上，且所述板座（14）一端至另一端的厚度逐渐减小。