一种粉体输送保护装置及钻井液加重系统

技术领域

本发明属于石油钻井液循环处理设备技术领域，尤其涉及一种粉体输送保护装置及钻井液加重系统。

背景技术

在石油钻井作业中，钻井液的作用是冷却钻头、携带钻屑返回至地面、平衡地层压力等，不同的地层使用的钻井液密度不尽相同，需根据钻井设计书调节钻井液密度，另外，在钻遇高压地层，或者发生井漏、井涌等突发情况事，更需要大量的加重钻井液来处理事故隐患，因此，在石油钻井作业现场，对钻井液进行加重作业必不可少。

现场一般使用气力输送的方式输送重晶石，在混浆装置中与输送过来的钻井液混合，达到提高钻井液密度的目的。但是，在现场使用中，输送钻井液的砂泵有时会因过载保护跳闸、井场停电等情况而导致砂泵停止工作，这种情况下，输送钻井液的砂泵停止工作，但采用气力输送的重晶石在灰罐的压力下仍不停地向混浆器输送重晶石，当操作人员发现系统故障后再去关闭供灰阀，由于气力输送的速度较快(一般大于1t/min)，往往已经造成了混浆器的堵塞，或者大量的重晶石未经混合直接进入了缓冲罐，沉淀在罐底，需要人工清理混浆器和缓冲罐，造成现场工作的被动。

因此，如何解决砂泵过载保护跳闸、井场停电等情况下，导致的混浆器堵塞，或者大量的重晶石未经混合直接进入配浆罐沉淀至罐底的问题是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种粉体输送保护装置，实现了由于砂泵过载保护跳闸、井场停电等情况下保护加重系统，防止混浆器堵塞，或者大量的重晶石未经混合直接进入配浆罐沉淀至罐底的情况发生。

本发明的第二个目的是提供一种钻井液加重系统。

为了实现上述第一个目的，本发明提供了如下方案：

一种粉体输送保护装置，包括砂泵、混浆器、进液管汇、进灰管汇、开关阀和控制系统；

所述砂泵的出口与所述进液管汇的入口连通，所述进液管汇的出口与所述混浆器的第一入口连通，所述进灰管汇的出口与所述混浆器的第二入口连通，所述开关阀设置在所述进灰管汇上，用于控制所述进灰管汇的通断；

所述控制系统分别与所述开关阀及所述砂泵信号连接，当所述砂泵停机时，所述控制系统控制所述开关阀断开。

在一个具体实施方案中，所述开关阀为气动阀；

所述粉体输送保护装置还包括进气管和电磁阀；

所述电磁阀安装在所述进气管上，且与所述控制系统信号连接；

所述进气管的出气口与所述开关阀的进气口连通；

当所述进气管内的压力大于或者等于第一预设压力值时，所述电磁阀开启，且所述控制系统控制所述砂泵开启。

在另一个具体实施方案中，所述粉体输送保护装置还包括气体压力传感器；

所述气体压力传感器设置在所述进气管上，与所述控制系统信号连接，用于测量所述进气管内的气体压力。

在另一个具体实施方案中，当所述进液管汇内的压力增大至大于或者等于第二预设压力值时，所述控制系统控制所述开关阀打开。

在另一个具体实施方案中，所述粉体输送保护装置还包括液体压力传感器；

所述液体压力传感器安装在所述进液管汇上，与所述控制系统信号连接，用于测量所述进液管汇内的液体压力。

在另一个具体实施方案中，所述粉体输送保护装置还包括混浆罐；

所述混浆罐的入口与所述混浆器的液体出口连通。

在另一个具体实施方案中，所述粉体输送保护装置还包括排液管汇；

所述排液管汇的入口与所述混浆器的液体出口连通，所述排液管汇的出口用于将所述混浆器内的液体排入所述混浆罐内。

在另一个具体实施方案中，所述粉体输送保护装置还包括排气管；

所述排气管的入口与所述混浆器的气体出口连通。

在另一个具体实施方案中，所述粉体输送保护装置还包括除尘器；

所述除尘器的入口与所述排气管的出口连通，所述除尘器的出口与大气连通。

根据本发明的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本发明范围内，是本发明具体实施方式的一部分。

不限于任何理论，从以上公开内容可以看出，粉体输送保护装置正常使用时，打开开关阀，砂泵向进液管汇供液，钻井液进入混浆器内，加重物料通过进灰管汇进入混浆器内，钻井液和加重物料在混浆器内混合均匀，当砂泵遇到过载保护跳闸、井场停电等情况时，控制器控制开关阀断开，使得加重物料无法输入混浆器内，避免了加重物料中的重晶石等堵塞混浆器，同时，开关阀的及时关闭也避免了大量重晶石未经混合直接进入配浆罐沉淀至罐底的问题。

为了实现上述第二个目的，本发明提供了如下方案：

一种钻井液加重系统，包括如上述任意一项所述的粉体输送保护装置。

由于本发明提供的钻井液加重系统包括上述任意一项中的粉体输送保护装置，因此，上述粉体输送保护装置所具有的有益效果均是本发明提供的钻井液加重系统所包含的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的粉体输送保护装置的结构示意图。

其中，图1中：

砂泵1、混浆器2、进液管汇3、进灰管汇4、开关阀5、控制系统6、气体压力传感器7、液体压力传感器8、混浆罐9、排液管汇10、电磁阀11、进气管12。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本发明公开内容更清楚透彻的理解，其中下方等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

可以理解，这里所用的术语仅是为了描述特定实施例，并非要限制本发明。在这里使用时，除非上下文另有明确表述，否则单数形式“一”和“”也旨在包括复数形式。进一步地，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”表明特征、整体、步骤、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、元件、组件和/或其组合的存在或增加。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

如图1所示，本发明公开了一种粉体输送保护装置，实现了由于砂泵1过载保护跳闸、井场停电等情况下保护加重系统，防止混浆器2堵塞，或者大量的重晶石未经混合直接进入配浆罐沉淀至罐底的情况发生。

具体地，粉体输送保护装置包括砂泵1、混浆器2、进液管汇3、进灰管汇4、开关阀5和控制系统6。

砂泵1包括底座、电机、联轴器、护罩和砂泵头，电机和砂泵头均安装在底座上，且电机和砂泵头之间通过联轴器传动连接，护罩包覆整个电机、联轴器及砂泵头，起到了安全防护的作用，优选护罩为不锈钢材料制成，防水防尘。

砂泵1的出口与进液管汇3的入口连通，进液管汇3的出口与混浆器2的第一入口连通，进灰管汇4的出口与混浆器2的第二入口连通，开关阀5设置在进灰管汇4上，用于控制进灰管汇4的通断。

控制系统6分别与开关阀5及砂泵1信号连接，即控制系统6能够实时获取砂泵1及开关阀5的状态。

当砂泵1停机时，控制系统6控制开关阀5断开，也就是说，当控制系统6接收到砂泵1停机时，立马控制开关阀5断开，避免了加重物料继续输送至混浆器2内。

粉体输送保护装置正常使用时，打开开关阀5，砂泵1向进液管汇3供液，钻井液进入混浆器2内，加重物料通过进灰管汇4进入混浆器2内，钻井液和加重物料在混浆器2内混合均匀，当砂泵1遇到过载保护跳闸、井场停电等情况时，控制器控制开关阀5断开，使得加重物料无法输入混浆器2内，避免了加重物料中的重晶石等堵塞混浆器2，同时，开关阀5的及时关闭也避免了大量重晶石未经混合直接进入配浆罐沉淀至罐底的问题。

在一些实施例中，开关阀5为气动阀，具体地，为气动蝶阀。

粉体输送保护装置还包括进气管12和电磁阀11，电磁阀11安装在进气管12上，且与控制系统6信号连接。具体地，电磁阀11的进气口与进气管12相连接，电磁阀11的排气孔口与气动蝶阀的进气口相配合，电磁阀11的线圈控制线与控制系统6相连接。

进气管12的出气口与开关阀5的进气口连通，当进气管12内的压力大于或者等于第一预设压力值时，电磁阀11开启，且控制系统6控制砂泵1开启。

第一预设压力值可以根据需要进行设定，即电磁阀11的开闭压力可以根据需要进行设定。

具体地，进气管12的入口与空压机连通。以加重物料为重晶石为例。

空压机提供压缩空气，压缩空气使重晶石流化，流化后的重晶石粉通过进灰管汇4进入混浆器2与钻井液混合。

进一步地，本发明公开了粉体输送保护装置还包括气体压力传感器7，气体压力传感器7设置在进气管12上，具体地，气体压力传感器7与进气管12可拆卸连接，用于测量进气管12内的气体压力。

气体压力传感器7的个数不限，为了提高测量精度，也可以设置2个压力传感器等。

气体压力传感器7与控制系统6信号连接，以实现信号传递，便于控制系统6实时获取进气管12内的气体压力大小。

在一些实施例中，当进液管汇3内的压力增大至大于或者等于第二预设压力值时，控制系统6控制开关阀5打开，以实现钻井液与加重物料的均匀混合。

第二预设压力值为根据需要设定的值。

进一步地，本发明公开了粉体输送保护装置还包括液体压力传感器8，液体压力传感器8安装在进液管汇3上，具体地，液体压力传感器8可拆卸安装在进液管汇3上，用于测量进液管汇3内的液体压力。

液体压力传感器8的个数不限，为了提高测量精度，也可以设置2个液体压力传感器8等。

液体压力传感器8与控制系统6信号连接，以实现信号传递，便于控制系统6实时获取进液管汇3内的钻井液压力大小。

在一些实施例中，粉体输送保护装置还包括混浆罐9，混浆罐9的入口与混浆器2的液体出口连通。

具体地，混浆罐9的形状不限，可以为矩形罐或者圆罐等，也可以为其它形状。

混浆罐9的入口开设在混浆罐9的顶端，混浆罐9的出口开设在混浆罐9的底端，便于混合液体排出。

为了便于将混浆罐9内的混合液体排放至所需位置，本发明公开了混浆罐9的出口处安装有液体排出管。

在一些实施例中，粉体输送保护装置还包括排液管汇10，排液管汇10的入口与混浆器2的液体出口连通，排液管汇10的出口用于将混浆器2内的液体排入混浆罐9内。

当然，也可以直接将混浆器2的液体出口与混浆罐9的入口连通。

在一些实施例中，粉体输送保护装置还包括排气管，排气管的入口与混浆器2的气体出口连通。

排气管的设置便于将混浆器2内的气体排出。

为了避免混浆器2排出的气体污染环境，本发明公开了粉体输送保护装置还包括除尘器，除尘器的入口与排气管的出口连通，除尘器的出口与大气连通。

本发明使用时，气体进入进气管12，气体压力传感器7的压力达到第一预设压力值时，电磁阀11开启，控制系统6接收到电磁阀11开启的信号，控制砂泵1启动，砂泵1向进液管汇3供液，进液管汇3上的液体压力传感器8压力达到第二预设压力值时，控制系统6控制气动蝶阀开启，加重物料开始进入，并与进液管汇3内的钻井液混合；使用急停按钮、停电或过载停泵后，控制系统6控制气动蝶阀自动关闭，加重物料无法进入混浆器2。

本发明还提供了一种钻井液加重系统，包括如上述任意一项实施例中的粉体输送保护装置。

钻井液加重系统工作时，混浆罐9与砂泵1连接，砂泵1与混浆器2之间设有进液管汇3，混浆器2与混浆罐9之间设有排液管汇10，空压机给井场灰罐提供压缩空气，压缩空气使重晶石流化，流化后的重晶石粉通过进灰管汇4进入混浆器2，并与钻井液混合，混合后液体部分排放到混浆罐9内，气体部分通过除尘器与混浆器2之间排气管汇，进入除尘器中进行除尘处理，控制系统6用来控制主要作用是启停电机、液位平衡、粉体输灰保护和数值显示等。

由于本发明提供的钻井液加重系统包括上述任意一项中的粉体输送保护装置，因此，上述粉体输送保护装置所具有的有益效果均是本发明提供的钻井液加重系统所包含的。

需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和创造特点相一致的最宽的范围。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。