專利名稱：一種調(diào)節(jié)鉆井液密度的混合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合裝置，特別是關(guān)于一種調(diào)節(jié)鉆井液密度的混合裝置。
背景技術(shù)：
鉆井液平衡鉆井是目前國際上成熟的鉆井技術(shù)，平衡鉆井技術(shù)利用鉆井液的靜壓 力來平衡底層壓力，保證鉆井的正常進行。目前，欠平衡鉆井技術(shù)也在迅速發(fā)展，欠平衡鉆 井技術(shù)利用略低于地層壓力的鉆井液壓力，以減輕對地層的傷害、以提高鉆速和減少衰竭 油藏中的井漏問題；另外在某些區(qū)域鉆井時，還面臨著如下問題頁巖的穩(wěn)定性差、鉆井液 用量大、井眼清洗難、淺層氣、淺層水流動、海底低溫高壓環(huán)境易形成天然氣水合物、低溫下 鉆井液的流變性、地層壓力和破裂壓力之間窗口狹窄等問題。這些問題都要求能夠及時改 變鉆井液的密度，調(diào)整鉆井壓力，以保證鉆井安全的前提下，兼顧鉆井成本和環(huán)境效益。
改變鉆井液的密度可以通過混合器實現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中大部分采用靜態(tài)混合器。一 般的靜態(tài)混合器具有流動阻力小、可靠性高等優(yōu)點，但是由于混合器尺寸的限制，靜態(tài)混合 器混合效果較差，特別是對于粘度很大的非牛頓流體以及具有不同粘性及表面張力的成分 而言，混合阻力激增，且難以形成需要的湍流。在石油鉆井領(lǐng)域中，靜態(tài)混合器可能會導(dǎo)致 混合鉆井液分層等嚴重問題，因此必須使用一種能夠獲得較好混合效果的動態(tài)混合器。發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠在石油鉆井過程中可以獲得良好效 果的調(diào)節(jié)鉆井液密度的混合裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種調(diào)節(jié)鉆井液密度的混合裝置，其 特征在于它包括一管狀的混合裝置本體，所述混合裝置本體的一端設(shè)置有鉆井液入口，另 一端設(shè)置有混合液出口，所述混合裝置本體的周向分別通過一接口連接一高密度鉆井液入 口和一海水入口，兩所述接口的中心分別通過一喉部安裝一橫截面呈梅花狀的噴嘴；兩所 述接口的軸線在所述混合裝置本體的截面位置上相互錯開一角度，且與所述混合裝置本體 的軸線呈偏心方向設(shè)置。
兩所述接口的軸線在所述混合裝置本體的截面位置上相互錯開的角度為 360° /2η，其中，η為梅花狀噴嘴的瓣數(shù)，所述梅花狀的噴嘴瓣數(shù)為3瓣、4瓣、5瓣、6瓣之ο
每一所述噴嘴的縱截面呈喇叭狀，即流體的出口截面大于入口截面。
兩所述接口的軸線與所述混合裝置本體的軸線同時呈順時針方向偏心。
兩所述接口的軸線與所述混合裝置本體的軸線同時呈逆時針方向偏心。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于將混合裝置本體 上連接的兩接口相互錯開360° /2η安裝，因此可以使從兩噴嘴噴入的兩組高速低壓流體 相互錯開，并在混合裝置本體的低速區(qū)域產(chǎn)生剪切混合，使得混合組分的粒度減小，混合地 更加均勻，實現(xiàn)良好的混合效果。2、本發(fā)明由于將噴嘴橫截面設(shè)置成梅花狀，縱截面設(shè)置成喇叭狀，因此有利于創(chuàng)建湍流并誘導(dǎo)形成旋渦；由于噴嘴的喉部較短，因此液體流動阻力減 小，這些都有利于均勻混合。3、采用本發(fā)明裝置進行密度調(diào)節(jié)速度快，調(diào)整精度高，特別是 對于高粘度非牛頓流體重泥漿與海水/淡水的混合具有良好的混合效果。4、本發(fā)明的動態(tài) 混合裝置結(jié)構(gòu)簡單，無運動部件和靜態(tài)擾流元件，因此不但使用壽命長，故障率低，而且體 積小，集成程度高，全撬裝化，運輸和安裝都非常方便。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是本發(fā)明高密度鉆井液入口和海水入口設(shè)置位置及偏心方向示意圖
圖3是本發(fā)明噴嘴示意圖
圖4是圖3的A-A剖視示意圖
圖5是本發(fā)明混合濃度隨混合器軸心方向分布示意圖
圖6是本發(fā)明的混合濃度分布數(shù)值模擬云圖具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括一管狀的混合裝置本體1，混合裝置本體1的一端設(shè) 置一鉆井液入口 2，另一端設(shè)置一混合液出口 3，混合裝置本體1的周向設(shè)置有一高密度鉆 井液入口 4和一海水入口 5，高密度鉆井液入口 4和海水入口 5與混合裝置本體1之間分 別通過一接口 6連接，每一接口 6的中心設(shè)置有一較短的喉部7，每一喉部7內(nèi)安裝一噴嘴 8 (如圖3、圖4所示)，喉部的長度可以根據(jù)需要確定。
上述實施例中，每一噴嘴8的橫截面均呈梅花狀，噴嘴8上梅花瓣數(shù)可以是3瓣、4 瓣、5瓣、6瓣等，不同瓣數(shù)的噴嘴8可以使液體呈不同的噴出速度。每一噴嘴8的縱截面呈 喇叭狀，這種喇叭狀既包括噴嘴8的外表面呈喇叭狀，內(nèi)表面也呈喇叭狀，也包括僅有噴嘴 8的內(nèi)表面呈喇叭狀，兩種結(jié)構(gòu)都體現(xiàn)出流體的出口截面大于入口截面，這樣有利于創(chuàng)建較 好的湍流，促進均勻混合。
上述實施例中，如圖2所示，兩個接口 6在混合裝置本體1上的連接(采用焊接， 但不限于此)位置應(yīng)相互錯開360° /2η，其中，η為梅花瓣數(shù)。這樣可以使從高密度鉆井 液入口 4進入的高密度鉆井液和從海水入口 5進入海水，從兩個噴嘴8中噴出相互錯開的 兩組高速低壓流體，并在混合裝置本體1的低速區(qū)域產(chǎn)生剪切混合，使得混合后的組分粒 度減小，混合更加均勻，實現(xiàn)良好的混合效果。
上述實施例中，兩個接口 6的軸線與混合裝置本體1的軸線采取不相交，而具有一 定偏心的方式連接，以利于帶動液體在混合裝置本體1中呈渦旋狀流動。兩個接口 6的偏 心方向可以同時采用順時針，也可以同時采用逆時針。
上述實施例中，從海水入口 5送入的也可以是淡水。
本發(fā)明在進行實驗及模擬驗證中證明，當從高密度鉆井液入口 4噴入的高密度鉆 井液和從海水入口 5噴出的海水以一定速度噴入混合裝置本體1內(nèi)時，可以與從鉆井液入 口 2進入的鉆井液快速混合，當鉆井液從混合液出口 3流出時，鉆井液已經(jīng)混合得十分均 勻，且濃度梯度變化非常小(如圖5、圖6所示)。
其中圖5顯示了沿本發(fā)明的混合裝置軸線長度方向上，高密度鉆井液在穩(wěn)態(tài)條件 下沿軸向的分布情況。由此可見，在高密度鉆井液入口 4處，高密度鉆井液濃度最大，但是 在達到混合液出口 3附件前(圖中0. : 0. 5m處)，高密度鉆井液濃度已經(jīng)趨于穩(wěn)定。由 此可見，本發(fā)明的混合裝置具有很好的混合效果。
其中圖6直觀顯示了在本發(fā)明的混合裝置軸線剖面上，高密度鉆井液分布情況。 其中深色顯示高密度鉆井液濃度為100%，淺色顯示密度鉆井液濃度為0，中間為過渡。在 本發(fā)明的混合裝置的混合液出口 3附近，可見顏色均勻，沒有色差。即高密度鉆井液濃度已 經(jīng)趨于穩(wěn)定。由此可見，本發(fā)明的混合裝置具有很好的混合效果。
上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所 變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的 保護范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)節(jié)鉆井液密度的混合裝置，其特征在于它包括一管狀的混合裝置本體，所 述混合裝置本體的一端設(shè)置有鉆井液入口，另一端設(shè)置有混合液出口，所述混合裝置本體 的周向分別通過一接口連接一高密度鉆井液入口和一海水入口，兩所述接口的中心分別通 過一喉部安裝一橫截面呈梅花狀的噴嘴；兩所述接口的軸線在所述混合裝置本體的截面位 置上相互錯開一角度，且與所述混合裝置本體的軸線呈偏心方向設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種調(diào)節(jié)鉆井液密度的混合裝置，其特征在于兩所述接口的 軸線在所述混合裝置本體的截面位置上相互錯開的角度為360° /2η，其中，η為梅花狀噴 嘴的瓣數(shù)，所述梅花狀的噴嘴瓣數(shù)為3瓣、4瓣、5瓣、6瓣之一。
3.如權(quán)利要求1所述的一種調(diào)節(jié)鉆井液密度的混合裝置，其特征在于每一所述噴嘴 的縱截面呈喇叭狀，即流體的出口截面大于入口截面。
4.如權(quán)利要求2所述的一種調(diào)節(jié)鉆井液密度的混合裝置，其特征在于每一所述噴嘴 的縱截面呈喇叭狀，即流體的出口截面大于入口截面。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種調(diào)節(jié)鉆井液密度的混合裝置，其特征在于 兩所述接口的軸線與所述混合裝置的軸線同時呈順時針方向偏心。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種調(diào)節(jié)鉆井液密度的混合裝置，其特征在于 兩所述接口的軸線與所述混合裝置本體的軸線同時呈逆時針方向偏心。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)鉆井液密度的混合裝置，其特征在于它包括一管狀的混合裝置本體，所述混合裝置本體的一端設(shè)置有鉆井液入口，另一端設(shè)置有混合液出口，所述混合裝置本體的周向分別通過一接口連接一高密度鉆井液入口和一海水入口，兩所述接口的中心分別通過一喉部安裝一橫截面呈梅花狀的噴嘴；兩所述接口的軸線在所述混合裝置本體的截面位置上相互錯開一角度，且與所述混合裝置本體的軸線呈偏心方向設(shè)置。本發(fā)明通過從兩噴嘴噴出的兩組高速低壓流體相互錯開，并在混合裝置本體的低速區(qū)域產(chǎn)生剪切混合，使得混合組分的粒度減小，混合地更加均勻。采用本發(fā)明裝置密度調(diào)節(jié)速度快，調(diào)整精度高，混合效果好，特別對于高粘度非牛頓流體重泥漿與海水/淡水的混合具有良好的混合效果。
文檔編號B01F5/02GK102029120SQ20101054701
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者付英軍, 劉科, 孔松濤, 朱榮東, 李嗣貴, 殷志明, 王堃, 雷宗明 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油研究中心, 重慶科技學(xué)院