一种气动式钻井液输送系统的制作方法

1.本实用新型涉及钻井液性能检测领域，特别是涉及一种气动式钻井液输送系统。


背景技术：

2.钻井液属于非牛顿流体，具有粘度大、剪切应力强、比重高的特点。目前比较适合钻井液输送的主流的动力设备仅有隔膜泵和螺杆泵；而螺杆泵的启动需要人工协助，容易堵转烧毁电机，不利于无人值守的场景应用；隔膜泵，虽然对钻井液的适应性较强，但如果用于钻井液的提升输送，当隔膜泵在低处通过泵的杨程输送钻井液至高处时，出口脉动太大且需要远程供电和联动控制，不利于实现自动控制；且当隔膜泵在高处通过泵的吸程输送钻井液至高处时，钻井液的密度较大时，所能提升的高度又极为有限，无法工程应用。所以现有采用动力泵实现钻井液提升输送的方法，均存在适应性差、不易实现自动化控制、故障率高的缺点。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种气动式钻井液输送系统，该系统通过气动方式实现钻井液的输送，可以很好地解决堵塞、吸程低、出口脉动大、无法联控的缺点，能轻松的应对钻井液的输送及取样。
4.本实用新型的技术方案如下：
5.一种气动式钻井液输送系统，包括喂液罐、仪表风气源、真空发生器、钻井液罐和控制器；
6.所述喂液罐的顶部连通有第一管路和第二管路，所述第一管路、第二管路通过三通管与所述仪表风气源连通，所述真空发生器设置在所述第二管路上，所述喂液罐的底部设有四通管，所述四通管的第一管口与所述钻井液罐的输液管道连通，所述四通管的第二管口与所述喂液罐的底部出口连通，所述四通管的第三管口连通有输出管道，所述四通管的第四管口连通有排废管道；
7.所述第一管路上设有第一开关阀，所述第二管路在所述真空发生器的两端分别设有第二开关阀和第三开关阀，所述输液管道、输出管道、排废管道上分别设有第四开关阀、第五开关阀和第六开关阀；
8.所述控制器与所述仪表风气源、真空发生器、及所有的开关阀均电性连接。
9.本实用新型在抽吸钻井液进行存储时，通过真空发生器对喂液罐进行抽真空，使罐内的压强小于外部压强，形成负压，利用虹吸原理使钻井液罐的钻井液被吸入喂液罐内进行存储；在输出钻井液时，通过仪表风气源对喂液罐进行充压，使罐内的压强大于外部压强，将喂液罐内的钻井液向底部压迫输出，最后通过输出管道向外部进行举升输送。其中，控制器用于控制开关阀的通断及设备的启动，通过开关阀的通断实现上述的控制过程。
10.进一步，所述喂液罐的顶部还连通有泄压管路，所述泄压管路上设有第七开关阀，所述第七开关阀与所述控制器电性连接。
11.泄压管路用于防止喂液罐内充压过高，必要时通过开关阀进行泄压，提高输送钻井液的安全性。
12.进一步，所述喂液罐靠近顶部的一侧设有液位计，所述液位计与所述控制器电性连接。
13.液位计用于监测喂液罐内存储的钻井液的实时液位高度，当钻井液液位触发液位计或允许钻井液吸入的设定时间到达，控制器通过对相应的开关阀进行通断控制，使喂液罐停止钻井液吸入。
14.进一步，所述喂液罐的靠近顶部的一侧还连通有溢流管，所述溢流管上设有第八开关阀，所述第八开关阀与所述控制器电性连接。
15.进一步，所述溢流管的设置位置高度比所述液位计的设置位置高。
16.通过控制器对开关阀的通断控制，使溢流管溢出喂液罐内过多的钻井液，避免喂液罐吸入钻井液过快，超出设定的液位高度。
17.进一步，所述输出管道上设有绝压变送器，所述绝压变送器设于所述输出管道的出口处，所述绝压变送器与所述控制器电性连接。
18.配套在输出管道出口处的绝压变送器，可以感知出口处的气压变化，当第五开关阀关闭时可通过影响出口处的气压实现信号的传递，实现无电缆连接的联动控制。具体原理为：当输出管道的出口处连接在上一级设备的入口时，则上一级设备需要供液时只需抽空入口处的管线的空气使绝压变送器感受到立压的变化，绝压变送器的信号将传递给控制器，控制器就可根据气压变化的特性做出反应，开始真空抽液
→
加压
→
打开第五开关阀进行输送液体，完成联动供液操作。
19.进一步，所述喂液罐的底部呈弧形，使罐内的钻井液能更快速的从底部的出口进行输出。
20.进一步，所述控制器包括带有控制板面的plc控制器。控制器也可以为工控机等能够进行控制显示的设备，便于对所有的设备及开关阀进行总控制，方便智能，只需一人即可实现整个系统的智能监控操作，可有效提高工作效率。
21.进一步，所述喂液罐采用不锈钢材质，用于提高喂液罐存储的强度，同时延长使用寿命，提高安全性。
22.进一步，输送系统中的所有开关阀均采用电磁阀，便于控制器通过导线与所有的开关阀分别进行电性连接，进行实现电联控制开关阀的通断，实现本系统的吸液及充液流程。
23.本实用新型的有益效果为：
24.本实用新型的气动式钻井液输送系统在喂液罐内巧妙的利用气体抽真空时的负压实现抽液存储，利用气体充压时的正压实现举升输送，由于气体压力在可控范围内，具有安全、易控、易于流通的特性，所以应用于钻井液的输送可以很好的解决堵塞、吸程低、出口脉动大、无法联控的缺点，实现长期稳定的商业化运行。
25.本实用新型的气动式钻井液输送系统简单有效，根据需要设定系统整体的大小，易于在钻井现场布放，实现钻井液的定点定量取样，及定点定量输送，使用操作简单，安装/调试正常后无需人员干预即可连续、自动运行，且维护简单。
附图说明
26.图1为实施例1中的气动式钻井液输送系统的结构示意图；
27.图2为实施例2中的气动式钻井液输送系统的结构示意图；
28.图3为实施例3中的气动式钻井液输送系统的结构示意图；
29.图中：喂液罐1、仪表风气源2、真空发生器3、钻井液罐4、第一管路5、第二管路6、四通管7、输液管道8、输出管道9、排废管道10、第一开关阀11、第二开关阀12、第三开关阀13、第四开关阀14、第五开关阀15、第六开关阀16、泄压管路17、第七开关阀18、液位计19、溢流管20、第八开关阀21、绝压变送器22。
具体实施方式
30.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
31.实施例1：
32.如图1所示，一种气动式钻井液输送系统，包括喂液罐1、仪表风气源2、真空发生器3、钻井液罐4和控制器(图中未示出)；
33.喂液罐1的顶部连通有第一管路5和第二管路6，第一管路5、第二管路6通过三通管与仪表风气源2连通，真空发生器3设置在第二管路6上，喂液罐1的底部设有四通管7，四通管7的第一管口与钻井液罐4的输液管道8连通，四通管7的第二管口与喂液罐1的底部出口连通，四通管7的第三管口连通有输出管道9，四通管7的第四管口连通有排废管道10；
34.第一管路5上设有第一开关阀11，第二管路6在真空发生器3的两端分别设有第二开关阀12和第三开关阀13，输液管道8、输出管道9、排废管道10上分别设有第四开关阀14、第五开关阀15和第六开关阀16；
35.控制器与仪表风气源2、真空发生器3、及所有的开关阀均电性连接。
36.本实用新型在抽吸钻井液进行存储时，通过真空发生器3对喂液罐1进行抽真空，使罐内的压强小于外部压强，形成负压，利用虹吸原理使钻井液罐4的钻井液被吸入喂液罐1内进行存储；在输出钻井液时，通过仪表风气源2对喂液罐1进行充压，使罐内的压强大于外部压强，将喂液罐1内的钻井液向底部压迫输出，最后通过输出管道9向外部进行举升输送。其中，控制器用于控制开关阀的通断及设备的启动，通过开关阀的通断实现上述的控制过程。
37.在本实施例中，喂液罐1的顶部还连通有泄压管路17，泄压管路17上设有第七开关阀18，第七开关阀18与控制器电性连接。泄压管路17用于防止喂液罐1内充压过高，必要时通过开关阀进行泄压，提高输送钻井液的安全性。
38.在本实施例中，喂液罐1靠近顶部的一侧设有液位计19，液位计19与控制器电性连接。液位计19用于监测喂液罐1内存储的钻井液的实时液位高度，当钻井液液位触发液位计19或允许钻井液吸入的设定时间到达，控制器通过对相应的开关阀进行通断控制，使喂液罐1停止钻井液吸入。
39.在本实施例中，喂液罐1的底部呈弧形，使罐内的钻井液能更快速的从底部的出口
进行输出。
40.在本实施例中，喂液罐1采用不锈钢材质，用于提高喂液罐1存储的强度，同时延长使用寿命，提高安全性。
41.在本实施例中，输送系统中的所有开关阀均采用电磁阀，便于控制器通过导线与所有的开关阀分别进行电性连接，进行实现电联控制开关阀的通断，实现本系统的吸液及充液流程。
42.在本实施例中，控制器可以为带有控制板面的plc控制器，也可以为工控机等能够进行控制显示的设备，便于对所有的设备及开关阀进行总控制，方便智能，只需一人即可实现整个系统的智能监控操作，可有效提高工作效率。
43.可在控制器中设定无线模块，通过无线模块与后端进行通信，可在同一后端中通过不同的控制器控制不同的气动式钻井液输送系统，形成一个庞大的联动型输送枢纽，可同步进行多个系统的钻井液取样或输送，提高工作效率。
44.本实用新型的操作原理如下：
45.系统每次上电运行准备，需要进行一次喂液罐1的残液泄放，防止异常断电导致喂液罐1内残液堆积，排除对用途为钻井液性能检测时的影响等；残液泄放的过程为：先通过控制器使第一开关阀11、第六开关阀16进行打开，并使第二开关阀12、第三开关阀13、第四开关阀14、第五开关阀15、第七开关阀18进行关闭，同时启动仪表风气源2；仪表风气源2对罐内进行充气，根据系统设定时间吹扫喂液罐1的内部残液，使残液从排废管道10进行排出，为吸液做好准备；
46.吸液时，先通过控制器使第一开关阀11、第五开关阀15、第六开关阀16、第七开关阀18进行关闭，并使第二开关阀12、第三开关阀13、第四开关阀14打开，同时启动真空发生器3；此时，由于真空发生器3对喂液罐1进行抽真空，喂液罐1内部产生负压接近外部环境大气压的相反值，即可利用虹吸原理将钻井液罐4内的钻井液吸入喂液罐1内进行存储；而当钻井液的液位触发液位计19或到达系统设定的允许钻井液吸入时间时，通过控制器关闭相关开关阀和设备，停止钻井液吸入，为钻井液输送做准备；
47.输液时，先通过控制器使第一开关阀11、第五开关阀15进行打开，并使第二开关阀12、第三开关阀13、第四开关阀14、第六开关阀16、第七开关阀18进行关闭，同时启动仪表风气源2；此时，根据需要调节仪表风气源2的压力，使仪表风气源2对喂液罐1进行充压，令罐内的压强大于外部环境的大气压，即可将喂液罐1内存储的钻井液通过底部的出口输送至输出管道9，由输出管道9输送给相应的设备或者取样点。
48.本实用新型的气动式钻井液输送系统在喂液罐1内巧妙的利用气体抽真空时的负压实现抽液，利用气体充压时的正压实现举升输送，由于气体压力在可控范围内，具有安全、易控、易于流通的特性，所以应用于钻井液的输送可以很好的解决堵塞、吸程低、出口脉动大、无法联控的缺点，实现长期稳定的商业化运行。
49.本实用新型的气动式钻井液输送系统简单有效，根据需要设定系统整体的大小，易于在钻井现场布放，实现钻井液的定点定量取样，及定点定量输送，使用操作简单，安装/调试正常后无需人员干预即可连续、自动运行，且维护简单。
50.实施例2：
51.如图2所示，本实施例与实施例1相似，所不同之处在于，喂液罐1的靠近顶部的一
侧还连通有溢流管20，溢流管20的流出口向下，溢流管20的设置位置高度比液位计19的设置位置高，溢流管20上设有第八开关阀21，第八开关阀21与控制器电性连接。第八开关阀21为常闭状态，通过控制器对开关阀的通断控制，使溢流管20溢出喂液罐1内过多的钻井液，避免喂液罐1吸入钻井液过快，超出设定的液位高度。
52.实施例3：
53.如图3所示，本实施例与实施例2相似，所不同之处在于，输出管道9上设有绝压变送器22，绝压变送器22设于输出管道9的出口处，绝压变送器22与控制器电性连接。
54.配套在输出管道9出口处的绝压变送器22，可以感知出口处的气压变化，当第五开关阀15关闭时可通过影响出口处的气压实现信号的传递，实现无电缆连接的联动控制。具体原理为：当输出管道9的出口处连接在上一级设备的入口时，则上一级设备需要供液时只需抽空入口处的管线的空气使绝压变送器22感受到立压的变化，绝压变送器22的信号将传递给控制器，控制器就可根据气压变化的特性做出反应，开始真空抽液
→
加压
→
打开第五开关阀15进行输送液体，完成联动供液操作。
55.显然，本实用新型的上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。