本實用新型涉及石油天然氣勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種鉆井液固相顆粒過濾裝置。
背景技術(shù)：
一般的，鉆井液（原稱泥漿）是指鉆井中使用的工作流體。它可以是液體或氣體。因此，鉆井液應(yīng)確切地稱為鉆井流體。鉆探過程中，孔內(nèi)使用的循環(huán)沖洗介質(zhì)。又稱鉆孔沖洗液。鉆井液按組成成分可分為清水、泥漿、無粘土相沖洗液、乳狀液、泡沫和壓縮空氣等。清水是使用最早的鉆井液，無需處理，使用方便，適用于完整巖層和水源充足的地區(qū)。泥漿是廣泛使用的鉆井液，主要適用于松散、裂隙發(fā)育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩(wěn)定巖層。鉆井液主要功用是：（1）清潔井底，攜帶巖屑。保持井底清潔，避免鉆頭重復(fù)切削，減少磨損，提高效率。（2）冷卻和潤滑鉆頭及鉆柱。降低鉆頭溫度，減少鉆具磨損，提高鉆具的使用壽命。（3）平衡井壁巖石側(cè)壓力，在井壁形成濾餅，封閉和穩(wěn)定井壁。防止對油氣層的污染和井壁坍塌。（4）平衡（控制）地層壓力。防止井噴，井漏，防止地層流體對鉆井液的污染。（5）懸浮巖屑和加重劑。降低巖屑沉降速度，避免沉沙卡鉆。（6）在地面能沉除砂子和巖屑。（7）有效傳遞水力功率。傳遞井下動力鉆具所需動力和鉆頭水力功率。（8）承受鉆桿和套管的部分重力。鉆井液對鉆具和套管的浮力，可減小起下鉆時起升系統(tǒng)的載荷。（9）提供所鉆地層的大量資料。利用鉆井液可進行電法測井，巖屑錄井等獲取井下資料。（10）水力破碎巖石。鉆井液通過噴嘴所形成的高速射流能夠直接破碎或輔助破碎巖石。
及時發(fā)現(xiàn)油氣顯示是氣測錄井的主要職能作用之一，鉆遇地層的油氣在壓差的作用下擴散到鉆井液中，隨著鉆井液的上返到達地面，然后經(jīng)過脫氣器的攪拌使氣體從鉆井液中逸散出來供色譜檢測。目前，脫氣器的種類較多，但是要求的標準都是能夠保持鉆井液液面平穩(wěn)的工作條件，所以，一種能夠浸入到緩沖罐底部的抽吸管得到廣泛應(yīng)用。但是，鉆井液中存在固相顆粒，固相顆粒被吸入到抽吸管中就會造成管路堵塞，如何最大程度地減少固相顆粒對抽吸管的堵塞成為亟待解決的問題。
在氣測錄井中，進行脫氣的裝置有幾種，包括浮子式脫氣器、電動式連續(xù)脫氣器及熱真空蒸餾脫氣器等，應(yīng)用最廣泛的是電動式連續(xù)脫氣器。電動式連續(xù)脫氣器也經(jīng)歷過多次改進，但基本上都是將攪拌室浸入到鉆井液中的一定間距內(nèi)。緩沖罐內(nèi)的鉆井液液面不是一個絕對穩(wěn)定的液面狀態(tài)，而是隨著井下流體壓差和地面管匯泵體的影響而出現(xiàn)波動。如果液面波動低于攪拌室，則會造成液面脫空，從而漏掉油氣顯示；所以，為了確保液面穩(wěn)定，往往是人為的調(diào)整脫氣器的高度以適應(yīng)液面的變化，但是，調(diào)整中的時間差缺彌補不了已經(jīng)脫空漏掉的油氣顯示。為了解決這一問題，一種抽吸式的脫氣器得到了應(yīng)用，即將一個濾管浸入到緩沖罐底部，外面抽吸泵將鉆井液抽吸起來然后泵入到脫氣室內(nèi)進行脫氣。將濾管放到鉆井液液面底部雖然能夠解決脫空的問題，但是缺無法解決鉆井液固相顆粒對濾管自身造成的堵塞問題，堵塞后就要將濾管取出，去除堵塞顆粒，這樣也就造成了氣體的采集中斷。
歸納起來，電動連續(xù)式脫氣器和抽吸式脫氣器存在著以下幾個方面的缺點：
1.電動連續(xù)式脫氣器無法自動調(diào)整鉆井液液面變化，或無法實現(xiàn)大距離的液面高度調(diào)整，往往造成脫空現(xiàn)象，影響了氣體的連續(xù)采集分析；
2.電動連續(xù)式脫氣器需要固定的安裝位置，在現(xiàn)場有限的作業(yè)空間范圍內(nèi)不便于操作者進行設(shè)備的維護保養(yǎng)；
3.抽吸式脫氣器的安裝位置可選，但是，抽吸管易被固相顆粒堵塞，造成氣體檢測中斷；
4.常規(guī)的濾管使用存在局限性，缺乏有效的空間過濾系統(tǒng)，沒有消除底部鉆井液的液動影響；
5.濾管堵塞后清洗困難，操作不便，時效性較差；
6.常規(guī)過濾方式無法解決不同粒徑固相顆粒的過濾，過濾原理上沒有涉及流體流態(tài)的分析利用；
7.對于高密度高粘度鉆井液中的固相顆粒過濾效果差。
總之，電動式連續(xù)脫氣器由于受到浮動液面高差的影響，沒有達到真正的連續(xù)脫氣；抽吸式脫氣器雖然經(jīng)過濾管浸入到鉆井液液面內(nèi)避免了高差波動的影響，相比于電動式連續(xù)脫氣器有更多的優(yōu)勢，但是，經(jīng)常性的受到固相顆粒的堵塞也無法實現(xiàn)氣體分析的連續(xù)性。所以，為了實現(xiàn)油氣資源的精細高效勘探，就必須從根本上解決，解決的關(guān)鍵就是發(fā)明一種能夠有效降低鉆井液中的固相顆粒堵塞的裝置。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的技術(shù)任務(wù)是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鉆井液固相顆粒過濾裝置。
本實用新型的技術(shù)方案是按以下方式實現(xiàn)的，該鉆井液固相顆粒過濾裝置，其結(jié)構(gòu)包括底網(wǎng)、初級過濾罩、二級過濾罩、三級過濾罩、頂網(wǎng)過濾罩、四級過濾濾管；
底網(wǎng)設(shè)置為下部寬體、上部窄體的圓臺罩結(jié)構(gòu)，下部寬體底面開口部固定配置有底面過濾網(wǎng)，上部窄體頂面開口部固定配置有頂面過濾網(wǎng)，底面過濾網(wǎng)的圓周邊緣和頂面過濾網(wǎng)的圓周邊緣之間固定連接為圓臺側(cè)壁罩；
底網(wǎng)圓臺罩結(jié)構(gòu)的軸線方向上設(shè)置有初級過濾罩、二級過濾罩、三級過濾罩、頂網(wǎng)過濾罩、四級過濾濾管；
初級過濾罩設(shè)置為圓筒形結(jié)構(gòu)，初級過濾罩的前側(cè)筒壁設(shè)置為篩孔筒壁，篩孔筒壁上均勻分布的開設(shè)有導(dǎo)向篩孔，導(dǎo)向篩孔的孔朝向均一致，導(dǎo)向篩孔的開口方向與液流方向相同，有利于推進液體和克服液面梯度，初級過濾罩的后側(cè)筒壁設(shè)置為初級實體封閉筒壁；
篩孔筒壁和初級實體封閉筒壁的兩側(cè)的交界部固定連接有向外展開的旋流重力切向弧面翼；
二級過濾罩設(shè)置為圓筒形結(jié)構(gòu)，二級過濾罩的前側(cè)罩壁設(shè)置為方格過濾網(wǎng)罩，二級過濾罩的后側(cè)罩壁設(shè)置為二級實體封閉罩壁；二級過濾罩同軸線固定套接在初級過濾罩圓筒內(nèi)腔；
三級過濾罩設(shè)置為圓筒形結(jié)構(gòu)，三級過濾罩的前側(cè)罩壁設(shè)置為棋格過濾網(wǎng)罩，三級過濾罩的后側(cè)罩壁設(shè)置為三級實體封閉罩壁；三級過濾罩同軸線固定套接在二級過濾罩圓筒內(nèi)腔；
初級過濾罩的圓筒下口與底網(wǎng)上部窄體頂面開口部直徑相同且固定連接；
初級過濾罩的圓筒上口固定連接頂網(wǎng)過濾罩；
頂網(wǎng)過濾罩的中心開設(shè)有中心孔，中心孔上固定配置有濾管接環(huán)；
四級過濾濾管的管壁與濾管接環(huán)通過密封螺紋旋接，
底網(wǎng)、初級過濾罩、二級過濾罩、三級過濾罩、頂網(wǎng)過濾罩、四級過濾濾管構(gòu)成逐級過濾機構(gòu)；
四級過濾濾管連接管線，管線連接鉆井液脫氣器。
底網(wǎng)、初級過濾罩、二級過濾罩、三級過濾罩、頂網(wǎng)過濾罩、四級過濾濾管均為剛性體；
底網(wǎng)的頂面過濾網(wǎng)和底面過濾網(wǎng)、初級過濾罩的篩孔筒壁、二級過濾罩的方格過濾網(wǎng)罩、三級過濾罩的棋格過濾網(wǎng)罩、頂網(wǎng)過濾罩均為剛性體。
初級過濾罩的內(nèi)壁、二級過濾罩的外壁之間通過座套和座槽固定插接；
二級過濾罩的內(nèi)壁、三級過濾罩的外壁之間通過座套和座槽固定插接。
頂網(wǎng)過濾罩和初級過濾罩的圓筒上口之間通過鎖扣固定連接；
初級過濾罩的圓筒下口與底網(wǎng)上部窄體頂面開口部通過鎖扣固定連接。
二級過濾罩、三級過濾罩的上口緣與頂網(wǎng)過濾罩的罩面之間密封連接；
二級過濾罩、三級過濾罩的下口緣與底網(wǎng)的頂面過濾網(wǎng)之間密封連接。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比所產(chǎn)生的有益效果是：
該鉆井液固相顆粒過濾裝置在現(xiàn)場的實際應(yīng)用中充分降低了固相顆粒形成的堵塞問題，實現(xiàn)了氣體的連續(xù)采集，提升了工作質(zhì)量，確保了油氣資源的勘探效益；同時，由于有效地降低了更換濾管的次數(shù)，從而降低了作業(yè)人員的勞動強度，有力于職業(yè)健康保護。
同常規(guī)的電動式連續(xù)脫氣器的脫氣原理和抽吸式脫氣器濾管易堵塞的問題相比，鉆井液固相顆粒過濾裝置的發(fā)明設(shè)計創(chuàng)造了以下性能和優(yōu)點：
1.解決了電動連續(xù)式脫氣器無法自動調(diào)整鉆井液液面變化，無法實現(xiàn)大距離的液面高度調(diào)整而造成的脫氣器脫空現(xiàn)象，保證了氣體的連續(xù)采集分析；
2.不再如電動連續(xù)式脫氣器那樣需要固定的安裝位置，在現(xiàn)場有限的作業(yè)空間范圍內(nèi)可隨機安裝布局，便于操作者進行設(shè)備的維護保養(yǎng)；
3.由于抽吸式脫氣器的安裝位置可選，同時，解決了濾管易被固相顆粒堵塞的問題，所以，不會產(chǎn)生氣體檢測中斷的現(xiàn)象；
4.濾管設(shè)計采用了過濾空間的多種過濾系統(tǒng)并形成了穩(wěn)定的液體進入環(huán)境，消除了底部鉆井液的液動影響；
5.堵塞問題得到了有效消除，不再需要經(jīng)常清洗，操作簡便，提高了裝置利用的時效性；
6.科學(xué)高效的過濾設(shè)計解決了不同粒徑固相顆粒的過濾問題，過濾原理設(shè)計上增加了流體流態(tài)的利用；
7.對于高密度高粘度鉆井液中的固相顆粒取得了良好過濾效果。
該鉆井液固相顆粒過濾裝置設(shè)計科學(xué)合理，組裝操作簡便，無需特殊維護。鉆井液固相顆粒過濾裝置采用多級過濾系統(tǒng)，每級過濾都對應(yīng)不同粒徑的固相顆粒。在外層過濾系統(tǒng)上，考慮到了旋流重力的利用，使初級過濾更加完善；針對顆粒粒徑的變化，繼續(xù)經(jīng)過二級和三級過濾，且鉆井液經(jīng)過了三級過濾后液體波動得以消除，液體流動更加穩(wěn)定。在四級過濾中，微細顆粒已經(jīng)不會堵塞鉆井液流動，可直接進入到脫氣系統(tǒng)。該裝置整體可懸掛使用，也可橫置，只要浸沒在鉆井液底部即可，最終實現(xiàn)了全液面的鉆井液過濾系統(tǒng)。
該鉆井液固相顆粒過濾裝置可廣泛應(yīng)用于石油天然氣勘探中的氣測錄井中，同時，也可應(yīng)用在需要其它固相顆粒過濾的施工環(huán)境中。固相顆粒過濾裝置是石油天然氣勘探過程中，確保氣測錄井連續(xù)性的必備裝置。
該鉆井液固相顆粒過濾裝置設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、使用方便、易于維護，具有很好的推廣使用價值。
附圖說明
附圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中的標記分別表示：
1、底網(wǎng)，2、底面過濾網(wǎng)，3、頂面過濾網(wǎng)，4、圓臺側(cè)壁罩，
5、初級過濾罩，6、篩孔筒壁，7、導(dǎo)向篩孔，8、初級實體封閉筒壁，9、旋流重力切向弧面翼，
10、二級過濾罩，11、方格過濾網(wǎng)罩，12、二級實體封閉罩壁，
13、三級過濾罩，14、棋格過濾網(wǎng)罩，15、三級實體封閉罩壁，
16、頂網(wǎng)過濾罩，17、中心孔，18、濾管接環(huán)，
19、四級過濾濾管，
20、管線，21、鉆井液脫氣器，
22、座套，23、座槽，
24、鎖扣。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本實用新型的鉆井液固相顆粒過濾裝置作以下詳細說明。
如附圖所示，本實用新型的鉆井液固相顆粒過濾裝置，其結(jié)構(gòu)包括底網(wǎng)、初級過濾罩、二級過濾罩、三級過濾罩、頂網(wǎng)過濾罩、四級過濾濾管；
底網(wǎng)1設(shè)置為下部寬體、上部窄體的圓臺罩結(jié)構(gòu)，下部寬體底面開口部固定配置有底面過濾網(wǎng)2，上部窄體頂面開口部固定配置有頂面過濾網(wǎng)3，底面過濾網(wǎng)2的圓周邊緣和頂面過濾網(wǎng)3的圓周邊緣之間固定連接為圓臺側(cè)壁罩4；
底網(wǎng)圓臺罩結(jié)構(gòu)的軸線方向上設(shè)置有初級過濾罩5、二級過濾罩10、三級過濾罩13、頂網(wǎng)過濾罩16、四級過濾濾管19；
初級過濾罩5設(shè)置為圓筒形結(jié)構(gòu)，初級過濾罩的前側(cè)筒壁設(shè)置為篩孔筒壁6，篩孔筒壁6上均勻分布的開設(shè)有導(dǎo)向篩孔7，導(dǎo)向篩孔7的孔朝向均一致，導(dǎo)向篩孔的開口方向與液流方向相同，有利于推進液體和克服液面梯度，初級過濾罩的后側(cè)筒壁設(shè)置為初級實體封閉筒壁8；
篩孔筒壁和初級實體封閉筒壁的兩側(cè)的交界部固定連接有向外展開的旋流重力切向弧面翼9；
二級過濾罩10設(shè)置為圓筒形結(jié)構(gòu)，二級過濾罩的前側(cè)罩壁設(shè)置為方格過濾網(wǎng)罩11，二級過濾罩的后側(cè)罩壁設(shè)置為二級實體封閉罩壁12；二級過濾罩同軸線固定套接在初級過濾罩圓筒內(nèi)腔；
三級過濾罩13設(shè)置為圓筒形結(jié)構(gòu)，三級過濾罩的前側(cè)罩壁設(shè)置為棋格過濾網(wǎng)罩14，三級過濾罩的后側(cè)罩壁設(shè)置為三級實體封閉罩壁15；三級過濾罩同軸線固定套接在二級過濾罩圓筒內(nèi)腔；
初級過濾罩5的圓筒下口與底網(wǎng)上部窄體頂面開口部直徑相同且固定連接；
初級過濾罩5的圓筒上口固定連接頂網(wǎng)過濾罩16；
頂網(wǎng)過濾罩16的中心開設(shè)有中心孔17，中心孔上固定配置有濾管接環(huán)18；
四級過濾濾管19的管壁與濾管接環(huán)18通過密封螺紋旋接，
底網(wǎng)1、初級過濾罩5、二級過濾罩10、三級過濾罩13、頂網(wǎng)過濾罩16、四級過濾濾管19構(gòu)成逐級過濾機構(gòu)；
四級過濾濾管19連接管線20，管線20連接鉆井液脫氣器21。
底網(wǎng)、初級過濾罩、二級過濾罩、三級過濾罩、頂網(wǎng)過濾罩、四級過濾濾管均為剛性體；
底網(wǎng)的頂面過濾網(wǎng)和底面過濾網(wǎng)、初級過濾罩的篩孔筒壁、二級過濾罩的方格過濾網(wǎng)罩、三級過濾罩的棋格過濾網(wǎng)罩、頂網(wǎng)過濾罩均為剛性體。
初級過濾罩的內(nèi)壁、二級過濾罩的外壁之間通過座套22和座槽23固定插接；
二級過濾罩的內(nèi)壁、三級過濾罩的外壁之間通過座套和座槽固定插接。
頂網(wǎng)過濾罩和初級過濾罩的圓筒上口之間通過鎖扣固定連接；
初級過濾罩的圓筒下口與底網(wǎng)上部窄體頂面開口部通過鎖扣24固定連接。
二級過濾罩、三級過濾罩的上口緣與頂網(wǎng)過濾罩的罩面之間密封連接；
二級過濾罩、三級過濾罩的下口緣與底網(wǎng)的頂面過濾網(wǎng)之間密封連接。
⒈底網(wǎng)（錐形過濾）。底網(wǎng)整體為錐形，底部和上部為過濾網(wǎng)，濾網(wǎng)篩目為20目。底網(wǎng)下部直徑250mm，上部直徑200mm，高150mm，底網(wǎng)上部通過鎖扣和鼻翼孔（初級過濾）相接，底網(wǎng)的上部和下部為全網(wǎng)結(jié)構(gòu)。底網(wǎng)采用錐形設(shè)計可以有效地阻止大直徑固相顆粒吸附。
⒉鼻翼孔（初級過濾）。該體設(shè)計為半過濾體結(jié)構(gòu)即整體為圓形，從切翼為分解的一半為實體、另一半為鼻翼網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，直徑200mm，高350mm，鼻翼孔面平均分布有120個鼻翼孔。鼻翼孔的設(shè)計可以有效降低固相顆粒的吸附，形成初級過濾。兩側(cè)居中為切翼，自上而下為扇弧型，弧面20°，翼展80mm，高350mm。切翼的設(shè)計為產(chǎn)生旋流重力，流體中的固相顆粒在碰到切翼后產(chǎn)生旋流，在重力的作用下沿切向運動，減少了鼻翼孔面的固相顆粒含量。鼻翼孔的內(nèi)側(cè)兩邊有槽孔，方格網(wǎng)（二級過濾）座插在座槽槽孔中。
⒊方格網(wǎng)（二級過濾）。該體設(shè)計為半過濾體結(jié)構(gòu)即整體為圓形，從座槽直線分解的一半為實體、另一半為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，直徑170mm，高350mm。方格網(wǎng)濾網(wǎng)篩目為50目。進入鼻翼孔的少量固相顆粒在進入方格網(wǎng)內(nèi)得到進一步過濾，在重力的作用下向下墜落。方格網(wǎng)的上部外側(cè)有座套，座套座插到鼻翼孔的槽孔中實現(xiàn)固定。方格網(wǎng)的內(nèi)側(cè)兩邊有座槽，棋格網(wǎng)可座插在座槽槽孔中。
4. 棋格網(wǎng)。該體設(shè)計為半過濾體結(jié)構(gòu)即整體為圓形，從座槽直線分解的一半為實體、另一半為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，直徑150mm，高350mm。棋格網(wǎng)濾網(wǎng)篩目為80目。棋格網(wǎng)的座套座插到方格網(wǎng)的座槽槽孔中。
5. 頂網(wǎng)。頂網(wǎng)為一圓形平格網(wǎng)，直徑200mm，中部開孔50mm，頂網(wǎng)濾網(wǎng)篩目為100目。頂網(wǎng)通過鼻翼孔上部的鎖扣和鼻翼孔緊密扣接。頂網(wǎng)中部開孔可以讓濾過完全進入。
6. 濾管（四級過濾）。濾管為透明管體，耐高溫、耐酸堿腐蝕。濾管可拆卸，內(nèi)部充填濾網(wǎng)，濾網(wǎng)篩目120目。濾管上部可連接管線，經(jīng)過固相顆粒過濾的鉆井液經(jīng)過管線被抽吸到脫氣器的脫氣室內(nèi)。濾管的上平面有扣環(huán)，扣環(huán)環(huán)扣在頂網(wǎng)上，密封開孔。
7. 懸掛固定孔。初級過濾、二級過濾、三級過濾和四級過濾實現(xiàn)了全直徑套接，環(huán)環(huán)相扣后形成了一個分級過濾整體，在初級過濾的外側(cè)有懸掛固定環(huán)，實現(xiàn)整體懸掛。