[發明專利]利用負壓和熱輻射聯動消除鉆井液泡沫的消泡裝置和方法

無效

• 申請號: 201210421494.1
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102943640A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 李德春;李英;曹利華;孫凱
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21B21/06
• 分類號: E21B21/06;E21B21/14
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

技術領域

本發明涉及一種利用負壓和熱輻射聯動消除鉆井液泡沫的消泡裝置和方法，屬鉆井液物理消泡技術領域。

背景技術

用泡沫作為修井和鉆井施工的循環流體開始于20世紀60年代。泡沫流體是一種欠平衡鉆井介質，它由水、氣體、起泡劑、穩定劑及其他化學藥劑組成。與傳統的泥漿鉆井液相比，泡沫鉆井具有提高鉆速，避免或減少鉆井事故發生，減少地層傷害，提高單井產量，有利于發現油氣藏，保護環境，降低增產措施作業費等優點，尤其在開發低滲透、低壓力儲層，非常規油氣資源和老油氣田改造方面發揮著重要作用。

必要性：①在鉆井過程中會產生大量泡沫，鉆井液包含其中難以收集，因此必須對泡沫進行消除。

②泡沫基液的循環利用可降低成本，具有非常顯著的經濟效益，尤其是在缺水的地區。

目前所使用的消泡方法主要分為物理法和化學法。

物理法：主要包括變溫法、變壓法及機械法，原理是利用溫度、壓力或者機械運動等作用破壞泡沫穩定性而使泡沫消除。變溫法利用溫度的上升或下降，使泡膜迅速變薄或降低其表面彈性，直至泡沫破裂消除，例如專利“利用熱輻射消泡裝置”（專利號CN200810158147.8）即屬于此列。變壓法通過改變泡沫液膜內外壓差，使之超過膜彈性極限，從而使泡沫破裂消除。機械法利用在攪軸上加裝漿葉或打棒使之沖擊泡沫區，也可破滅泡膜。

化學法：主要是向泡沫區噴灑化學藥劑，通過藥劑與泡沫作用破壞其穩定性從而實現快速的消泡。例如，添加電性相反的表面活性劑，使陰陽離子型的表面活性作用電性中和，穩定泡沫的能力下降；添加與泡沫穩定劑發生化學反應的物質；添加使泡沫穩定劑凝聚或沉降的物質等。

上述物理法消泡中通常只是采用單一的消泡方式，利用多種綜合物理消泡的方法還沒有見到報道。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷和不足，本發明提供一種利用負壓和熱輻射聯動消除鉆井液泡沫的消泡裝置和方法，融合變溫法和變壓法，即一方面用熱輻射的形式使泡沫液膜的穩定性變差，易于破滅，另一方面通過對罐體內部抽真空改變泡沫液膜內外壓差，使之超過膜彈性極限，從而達到快速消泡的目的。

本發明的技術方案是采用如下方式來實現的。

一種利用負壓和熱輻射消除鉆井液泡沫的消泡裝置,包括一個圓柱形罐體，其特征在于罐體的頂部帶有泡沫入口、氣體出口并裝有帶壓力傳感器的壓力計，泡沫入口連接控制閥門；氣體出口連接真空泵；罐體內部上方設置帶孔隔板,帶孔隔板下方設置熱輻射部件，罐體內部中間位置位于熱輻射部件下方設置傘狀板,熱輻射部件和傘狀板中間設置溫度傳感器；罐體側面中、下部設有液位傳感器，罐體外圍覆蓋一層伴熱帶；罐體底部帶有排液排渣口，排液排渣口連接水泵；壓力計上的壓力傳感器、溫度傳感器及液位傳感器分別和直流電源相連接，真空泵、熱輻射部件、伴熱帶及水泵經各自的電源控制開關分別和電源相連接。

所述的液位傳感器是磁翻板式液位傳感器。

所述的熱輻射部件為碳纖維石英發熱管。

所述的真空泵是雙級旋片式真空泵。

上述的罐體內的負壓由連接在罐體上方氣體出口的真空泵抽氣產生；罐體內的壓強由罐體頂端的壓力計顯示。

一種利用上述負壓和熱輻射聯動消泡裝置進行消泡的方法，步驟如下：

1）接通消泡裝置中的直流電源和電源，壓力計上的壓力傳感器、溫度傳感器及液位傳感器開始工作；

2）設定溫度傳感器的溫度值范圍為50-100℃，接通熱輻射部件和伴熱帶的電源控制開關使其開始加熱，當罐體內溫度高于設定值上限100℃時，斷開熱輻射部件和伴熱帶的電源控制開關使其停止加熱，繼而伴熱帶轉為保溫模式，當罐體內溫度低于設定值下限50℃時，接通熱輻射部件和伴熱帶的電源控制開關使其開始加熱；

3）在上述溫度條件下，開啟與氣體出口連接的真空泵，觀察罐體頂端壓力計顯示壓力數值，待罐內壓強達到-0.06MPa～-0.08MPa時，打開泡沫入口的控制閥門，讓泡沫通過泡沫入口進入罐體內部，泡沫通入速度為2～4m³/min；

4）設定液位傳感器的高度值范圍為罐體內部總高度的1∕10-1∕2，泡沫在負壓和高溫的聯合作用下快速消除從而轉換為液體，導致罐體內部液位上升，當液位高度達到設定值上限時，即液位高度達到罐體內部總高度的1∕2時，打開與罐體底部排液排渣口連接的水泵的電源控制開關使其開始工作，泡沫基液由排液排渣口排出，同時泡沫基液的液位開始下降，當液位達到設定值下限時，即液位高度達到罐體內部總高度的1∕10時，關閉與罐體底部排液排渣口連接的水泵的電源控制開關使其停止工作；