专利名称：用于从载有固体的钻井泥浆中分离出固体的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于^y^固体的流体中分离出固体的设备和方法，并且 更特别^f糸M她涉及一种用于从絲固体的流体钻井泥浆中分离出固体的 设备和方法。
背景技术：
在多种产业中^D振动分离器来分离物料，例如从固体分离出液体或从固 体分离出固体。通常，这种分离器具有安^^接^^器或储罐中或上方的篮或
多个滤篩安装在篮中。M理的物^fit过使其直接流到滤筛上的方式或通过使 其流4器、储罐或"泥浆储罐"中然后再^ot匕流到滤筛上的方AA上方导向滤 筛。而且，在一些多滤筛设备中，物員常水平或倾斜向上^fe^—个滤筛流至 另一个滤筛，以及，在某些系统中，物料M部滤筛流动到可能具有相同等级 或更细等级的下部滤筛上。
在构建油井或气井的钻井目^it程中，钻头布置在钻柱的端部上并且被g
以钻出井眼。称作"钻井泥浆"的钻井流舰过钻4^皮^jlj钻头从而润滑钻头。 钻井泥浆还被用于纟务钻头所产生的钻屑以及其它固体经由在钻柱与井眼之间形 成的环形空间输i^J，j地面。钻井泥浆包含以昂贵的合成油为^出的润滑剂，因 舰常回收并且再次^^]用过的钻井泥浆，4組需要从钻井泥浆中除去固体。
itiiit^理钻井流体来实现。该处理过程的第-^分是从栽有固体的钻井泥浆 中分离出固体。这可利用振动分离器至少部分地完成，所述振动分离器比如在
US5，265，730、 W096/33792和W098/16328中公开的泥浆振动筛。
泥浆振动筛通常包括具有一个开放的排出端和实心壁供给端的底部开放的 篮。如GB-A-2，176，424所公开的那样，许多矩形滤筛布置在篮中，所i^j橫 在位于篮壁上的C槽形导轨中。篮布置在用于接收回收的钻井泥浆的接收器上 方的弹簧上。料斗或沟渠设置在篮的开放排出端的下方。马达固定到篮上，该 马达具有设有偏置配重块的驱动转子。使用中，马达使#^和偏置配重块#^/，
6从而^t和固定到篮上的滤筛振动。絲固体的泥絲篮的供给端处被导AS'J 滤筛上。振动运动使固体沿着滤筛向开放的排出端运动。钻井泥浆itii滤筛。 回收的钻井泥浆被接》|化接收器中用于进一步处理，并且固M过篮的排出端
l沟渠或料斗中。在一些泥浆振动筛中，物^HI常7jc平或倾斜向上i^k^^一个 滤筛流向另一滤筛，并且在某些泥浆振动筛中，物料AUi部滤筛流到下部滤篩 上。
滤筛通常为下述两个类型之一钩带式；和预张紧式。
钩带式滤筛包括夹层状的若干个矩形网丝层，通常包括一层或两层细等级 的网丝和具有较大网；Uf^^并且Mi^ir属丝的支承网丝。网丝层在每^ *通 过细长钩形式的带连接。^ft^l中，细长钩钩到沿泥浆振动筛的^~#沐置的张 fi殳备上。泥浆振动筛还包括冠状支，件组，其沿着振动筛的篮的长^1伸， 网丝层在该支辆件^Lh方被张紧。在GB-A-1，526，663中公开了这类滤筛的实 例。支承网丝可以设有其内带孔的才Ail可以由其内带孔的板代替。
预张紧式滤筛包括若干个矩形网丝层，通常包括一层或两层细等级的网丝 和具有较大筛: L^较粗^^r属丝的支承网丝。网丝层在包括矩形角钢框架的 刚性支承件上被预张紧并且附接到其上。滤筛然后插WJ布置在泥浆振动筛的 篮中的C槽形导轨中。在GB-A-1，578,948中公开了这类滤筛的实例。
在PCT公布号No.WOOl/76719中公开了已知刚性支承件的另一个实例， 其尤其公开了其内带孔的平板状部#折叠形成支承结构的翼状部分，其可由 单片材料制成。该刚性支承件已经被申请AJ武予商才^'UMBODY"。
滤筛中的网丝层频繁iii^损，因此需要易于更换。泥浆振动筛的尺寸通常 约为5英尺宽、IO英尺长。尺寸为5英尺宽、10英尺长的滤船W^、更换 K输。人们已知在单个泥浆振动筛中使用两个、三个、四个或更多个滤筛。 当前使用的滤筛的标准尺寸是大约4英尺x3英尺。
美国专利再版号No. 25,774在图1中公开了一种具有倾斜底部并JL^内液 体的容器，滤筛组件的中间部分浸在液体中，滤筛组件具有排出管，固^#料 被引入容器和滤筛组件之间，使棒扭的固体落到容器的底部并且沿倾斜底部清 除出去，筛分出的液体和细颗粒流动穿itii筛组件并JLit过排出管流出。图2 示出了一种用于湿筛分已细分的固，料的设备，其中，设备包括将供料导入 其中的固定箱、用于在固定箱中搅#^料的叶轮、位于固定箱下方的用于收集沉淀的相輕部分的锥形部分，舉t固定箱的顶角的滤筛，该滤筛由磁性振动器
或才;1 ^动^^动，细粒部分穿it)虑筛并收集在;jMMf中。
EP-A-1，647，336 >^了一种用于筛^^"固体的钻井流体的滤筛设备，该 滤筛设备具有主外壳和布置在主外壳的主体中的倾斜或水平的可振动滤筛，该 主夕卜壳充满了W固体的钻井流体，固体由于重力作用^虑筛上落下而被收集 和清除，干净的流餘滤筛上方。碎屑通过布置在滤筛下方的传送器清除。
US A 4459207、 WO A 0243832以及WO A 03028卯7公开了过滤器的一^: 结构的实例。
发明内容
才 本发明，提供了一种用于从絲固体的流体中分离出固体的分离器设 备，该分离器设备包括布置在容器中的滤筛设备，该滤筛设备包括箱体和位 于箱体中或箱体上的至少一个滤筛；用于振动至少一个滤筛的振动设备，M 理的物料可流动至至少一个滤筛并且物料中的流体可流动至并且穿过至少一个 滤筛，容器的至少-"^分布置在至少一个滤筛的下方；位于至少一个滤筛下方 的用于4器中去除固体的设备，所述固体包含液体，其特;faE4于，振动构件 与至少一个滤筛相邻布置，用于在所述至少一个滤篩附近引^;斤述载有固体的 舰的振动。
箱体可以是任意形式的设备或装置，用于将容器中的载有固体的流体与在 滤筛上方的已经被筛分过的流体分离。 &，箱体可由钢;fcfcf^在"^而形 成，但也可以^^]任意其它适宜的材料。^i^，容器M。
^fte^，位于至少一个滤筛下方的用于M器中去除固体的设备是传送器。 有利地，振动构件与至少一个滤筛接触。优g，振动构件与至少一个滤筛间 隔开。有利地，振动构件由振动才禍振动。^4^，振动才A^J布置在容器夕MP。
有利地，振动才禍布置在容器内部。优g,轴布置在振动才;u^和振动构件之
间。有利地，振动机构在隔离JL^Ji被固定到容器上。优逸也，振动构件布置
在至少一个滤筛的下方。有利地，振动构件布置在至少一个滤筛的上方。优选 地，振动构件布置在絲固体的钻井流体中。有利地，振动构件布置在流体中。
to^，滤筛设备在至少一个弹簧隔离iL^b安絲容器中，该至少一个弹簧
隔离絲连接到容器上。^i^，滤筛设^"絲多个弹簧隔离iiJJi。
有利地，滤篩设备包括用于支承至少一个滤筛的支承结构，支承结构和至少一个滤筛形成箱体。M地，容器包4械有固体的钻井流体的流动性比第二 区g高的第一区域，至少一个滤筛包括位于第一区域中的第一滤筛和位于第 二区域中的至少一个其他滤筛，该至少一个，滤筛不设有振动构件。
有利地，振动构件是实心板。优选地，振动构件具有外周和贯穿其中的至 少一个开口。有利地，该至少一个开口是多个间隔开的开口。优逸地，振动构 件呈工字形。有利地，振动构件支承在隔离iA上。优选地，振动构件支#
弹簧上。最^fe,弹簧在一端连接至振动构件并JL^另一端连接至絲。
有利地，至少一个滤筛附接到箱体上并且振动设备与箱体成固定关系，以 使得振动设备振动箱体并且因jt说动至少一个滤筛。伊^>，分离器设备进一 步包括用于将物料导4器中的物料输入口 。
有利地，分离器设备进一步包括第二处理设备。伊Ci^4，第二处理设备包 括离心机、干^feMsl滤筛系统中的^""种。有利地，分离器设备进一步包括用 于将来自第一传送器的固体传iiU'J第二处理设备的第二传送器。优絲，至少 一个滤筛是箱体上的多个滤筛。
至少一个滤筛包括固定到框架上的至少一个滤筛材料层。有利地， 至少一个滤筛是弓形的。 ％，至少一个滤筛向外弯成弓形。优逸也，滤筛 向外弯成弓形以使得滤筛的凸面为流体穿过滤筛的流动方向的上游。有利地， 至少一个滤筛向内弯成弓形。 &，气嚢设^f吏至少一个滤筛保持弓形构型。 有利地，与至少一个滤筛相邻的是容器上的进出门，用于通向并安装至少一个 滤筛。优g，分离器设备进一步包括用于控制物料^^7v容器的流率的控制系 统。
本发明在某些方面中公开了一种振动分离器系统(例如，但不限于一种处 理井眼流体的系统)，其具有用于容纳通过振动作用处理的物料的篮，该物 料包含液体和固体；位于篮中的用于从物料中筛分出固体的滤筛设备，该滤筛 设备包括滤筛支承件和至少一个滤筛，物料中的液体可通过所述至少一个滤筛 而物料中的固体不可通ii^m少一个滤筛；固定到滤筛支承件上的用于振动 滤筛支承件并且因》b^动所述至少一个滤筛的第一振动设备；以及连接到所述 至少一个滤筛上的用于振动所述至少一个滤筛的第4动设备。在一方面，物 料是钻井物料，液体是钻井流体，并且固体是夹带在钻井流体中的钻井固体。
在这种振动分离器系统的某些方面，其中，要处理的物料向上流动至至少
9一个滤筛；物料中的液体向上流动至并且穿过至少一个滤筛；物料中的固体与 至少一个滤筛接触并且不通过至少一个滤筛；并且篮的至少^^分布置在至少 一个滤筛的下方。
在上流式振动分离器中，其中，M理的物料向上流动至箱体中的第一滤 筛组件，物料中的流体向上流动并JLit过第一滤筛组件而物料中的固体与第一 滤筛组件接触并且不通过第一滤筛组件，物料在容器中流动并M容器中流出， 振动设备用于振动箱体和第一滤筛组件，容器的至少"~^分布置在第一滤筛组 件下方，tt的第一传送^f立于第一滤篩組件下方，用于去除固体，该第一# 送器在一方面具有向上倾斜的螺旋員器、和/或位于容器中的用于偏转物M 离第一滤筛组件的偏转器。
在某些方面，本发明公开了一种振动分离器系统，包括多个彬MU邻的 上流式振动分离器，用于将要处理的物料供给多个上流式振动分离器的公， 絲管，^-"个上流式振动分离器包括阄，用于有选择雌制流向该阀的物料 流量，^-个上流式振动分离器是才財居本发明的上^^振动分离器。
为了更好i^里解本发明，J脉将参照附图通过^^列的方式进^^述，附图
中
图l是说明用于>^*^固体的钻井泥浆中分离出固体的J贿技术设备的图； 图2是说明用于A^"固体的流体中分离出固体的J贿技术设备中的不同
Ei!^充动5l4圣的图3賴于A/^固体的流体中分离出固体的i贿技术设备的示意性端视
图4是图3的J贿技术设备的,扭见图5说明了用于^T固体的流体中分离出固体的J贿^^设备；
图6说明了用于^^"固体的流体中分离出固体的另一J贿技术设备；
图7A是设备4械面的示奮^断见图7B;li殳备的""^分的剖^见图7C是图7A所示i殳备的端一见图8是设备4械面的示奮性,抖见图9A是设备横截面的示意性烦抖见10图9B是图9A所i^殳备的端视图； 图9C是图9A所^ri殳备的剖一见图； 图10A;ii更备的示意性侧剖^见图； 图IOB是图10A所^i殳备的端视图； 图11 ;^i殳备的示意性餘f见图12賴于^^固体的流体中分离出固体的设备的示奮f生侧剖视图13是4M居本发明的箱体的端剖视图14是4財居本发明的箱体的端剖视图；；
图15是才財居本发明的系统的侧剖视图16是#^本发明的系统的侧剖视图17A是才m本发明的系统的端视图17B是才M居本发明的系统的剖视图17C是4財居本发明的系统的剖视图18A是##本发明的系统的剖^L图18B是^t居本发明的系统的剖视图19A是才財居本发明的系统的剖一见图19B是才^居本发明的系统的剖视图20是才 本发明的系统的剖^见图21A AJU于才財居本发明的系统的振动构件的俯视图21B是用于才 本发明的系统的揭^动构件的餘f见图21C^于才^居本发明的系统的振动构件的俯视图21D 于才財居本发明的系统的^^动构件的餘f见图21E A^)于才M居本发明的系统的振动构件的^f见图22A是才 本发明的系统的示意性,》f见图22B是图22A的系统的端视图；以及
图23是才M居本发明的系统的示奮性,舰图。
M实施方式
图1示出了"-###5^技术的设备，其中，M碎屑的泥浆l向下流动 通过振动平面滤筛2以ii^虑出碎屑。滤筛2通过^J 1具有偏心配重的马达3来 振^i殳^体而被振动。^f匕过的泥浆离开设备，然后通常准备用于再次使用。没通过滤筛的碎屑留在滤筛上并JUI过滤筛振动的方向和振幅而被向Jii^MJ、J 出口4。在工业中已经^JU了波玟状滤筛。在某些3^Lt技术的滤筛中，i/L^如在 平面滤筛的情况中一样竖直向下穿过滤筛，或者如在某些三维滤筛的情况中一 样具有向下流动分量。已经提出了滤筛角度增大和可部分竖直的布置。
图2示出了具有被夹带碎屑的钻井流体或泥浆的新流动方向。泥浆或者竖 直地5、水平地6地穿过滤篩，或者具有向上分量7地穿过滤筛。碎屑在重力作 用下落到下表面8上，^M:处^4fc^i出设备。下表面8可以是网状滤筛、粗 糙的M者旋转带或链。该设^i更计成使得M碎屑的泥浆不可能经旁路通过 滤筛。不同于某些现有技术结构的是，泥浆被导入滤筛下方的隔室中，而不是 从滤筛上方导入。迫使泥浆通过滤筛所需的压力由与滤筛隔室相邻的泥浆池的 高度提供，尽管^fW^可以由比如离心泵的其它装置提供。
郝参照图3和4，絲碎屑的流M泥浆被导入池9中，并且流^^皮迫使 通过振动滤筛10 i^Ait道11 ，该通道11允许J^上iL4屑的泥浆经由管路或 通道12流到储罐中用于随后的再次使用。净化过的泥浆可从振动筛的侧面或者 底部离开振动筛。碎屑在重力作用下落到下表面13上，该下表面13通过振动 或经由运送带将碎屑从滤筛的下方传送出去。倾斜面14将碎屑从池中传送出去。 该传送模式可#^^是运送带；然而优选的是，其类似于 贿技术的倾斜面并 且包括有助于A/Jf屑中除去泥浆的振动滤筛。离开装置的碎屑15可被i^"螺旋 压力机、离心、没备或J贿技术的振动筛以进一步回收与碎屑密切结合的泥浆。
图5示出了一种^f^置，其中，主夕卜壳20包^it)虑器主体21，该it)虑器 主体的最下壁包括可与主体21 —起振动或独立振动的滤筛22。在^—种情况 下，振动滤筛所需的能量^小于如在^W技术中的振动整^i殳备所需的能量。 M碎屑的泥浆在23处*并且在滤筛22高度^h的泥浆的落AA以驱使泥 浆穿itii筛ii/vi体21中，泥浆可以在24处vyvi体流出以用于再次^JU。由 滤筛22保持的碎屑通过振动被移走并且落到水平传送带25上，该水平传送带 将碎屑传形'J倾斜的传送带26上。该带26从泥浆中运送出碎屑并且将碎屑排 ^LE斜道27，碎屑从斜道27落到第二振动滤筛28上，该第二4^动滤筛布置成 在排出碎屑以i^f亍处理^^前去除用于再次<^]的残留泥浆。
图6的实施例具有横截面均一的过滤部分30和在其下方的锥形部分31。过 滤部分30包括振动滤筛32，该振动滤筛安^M夸ii)虑部分分成两部分下部进
12口部分33和上部出口部分34。进口部分33经由供^f 35被供给M碎屑的泥 浆。泥浆被^A用其它方式以足够压力供给以向上推动其通过振动滤筛32并 i^V出口部分34，泥i^^该出口部分34处^i至出口管36，用于再次4M。
由滤筛32保持的碎屑落入锥形部分31，其在该锥形部分处沉降。螺旋4te 器(auger) 37安#锥形部分31的最下部并且可以由夕N^马达(未示出)驱 动从而将沉降的物料推出设备，用于才M居需要进行处理或进一步it)虑或处置以 提取^f可残留的液体泥浆。为了确保以这样的方式除去的液体最少，锥形部分 31可设有传感器以銜则在螺放4錄器37上方沉降的物料的密度或液体^i:并 且在与螺旋^i^器相邻的物料的液体舍量大于预定比例时禁止外部马达工作， 由此防止损失过多的液体泥浆。
应该理解的是，尽管碎屑在附图中表示为离散的块或石块，其通常是较大 和较小的颗净i^块的》V^^勿。
图7A-7C示出了4財居本发明的系统100， ^"有用于叙内M理的物料M 的壳体102。滤筛设备110可拆卸地紧固到箱体104上，所ii^体104安^JiJ壳 体102上。任何已知的结构和/或设备可用于可拆卸地将滤筛设备110紧固到箱 体104上，并且如图所示，在一方面中，已知的可膨胀密封设备106用于该目 的。
连接到箱体104上的振动设备108振动箱体104并且因jtb^动滤筛设备 110。任何适宜的已知振动设备可用于振^/i殳备108。任^f适宜的已知的一个或 多个滤筛、 一个或多个滤筛组件可用于滤筛设备IIO。箱体104安^4防振JLtm上。
箭头112表示将物料M (包括但不限于，包括钻井流M泥浆以及钻出的 固/f^r碎屑的钻井物料)导入壳体102中。箭头114表示物料M向上流动并且 流经滤筛设备110。箭头116表示回收的净化过的流体124从箱体104通过排出 管118排出(在图7C中示意性示出)。在一方面中，管道118是柔性的或具有 柔性部分以使^f道118和箱体104可下i組壳体102中，例如用于通达、维 护或清洁。偏转器117引导进入的流体流。由偏转器117引导的较重固体向下 流动至传送系统130并且不会撞击滤筛设备110。
没有通it^虑筛设备110的固体S落到壳体102内并JLii^传送系统130。 由马达134 ^^的螺i^il器设备132将固体S向上推动至排出口 136。箭头
13138表示带有排出固体的物料从系统100流动到M处、处J狄、或^W口工处 舰。
才娘本发明， 一个、两个、三个、四个或更多个螺炎絲器设备可用于根 据^^发明的系统；例々"口图7B所示的系统100具有三个螺v^4te器i殳备132。 可逸地，系统100由外壳140包围。在一方面，箱体104上方的空气、烟、气 体和/或空气中夹带的物^Witii出口 142排出。可g， i^it过带有适当的泵 送设备和/或真空设备的HVAC系统144和/或it^虑设备146来实现。可逸也， 外壳140本身或具有隔声材料148的外壳140减少了来自系统100的噪声。
图8示出了系统100的一个实施例(相同的附图才科汰示相同部件)，系 统100包括接收排出物料138的滤筛设备150。滤筛设备150向下倾^物料在 重力影响下离开滤筛设备150都在本发明的范围内；或者，如所示的，图8中 的滤筛设备150包括振动一个或多个滤筛152 (例如，类似于滤筛设备110)的 振^^殳备155(例如，类似于振动设备108)。分离出的固体154A^虑筛152的 出口端156流出并且回收的液体158流向接收器或^H 159。
图9A-9C说明了一个才M居本发明的系统100的实施例(相同的附图才射e^ 示相同部件)，系统IOO包括^Ji^竖直方向上定向的至少一个附加传送系 统160 (类似于传送系统130)。类似于系统130,传送系统130a可如图7A所 示那样定向，或者如图9A所示，可14Ui水平地定向。传送系统130a使带有 分离出的固体的物*动至传送系统160，该传送系统160又使物料向Jiil动至 出口管道166。可选的桨168被紧固到系统160的螺旋^it器设备162上以使得 PP近出口管道166，促使物^Hl动到出口管道166中。在一方面，桨168是在 螺旋#^器设备162上的直桨叶部分(与螺旋4錄器设备162的其^5分上的 螺杆螺^目反)。可选地，在一方面，反向的螺紋169用在螺旋*器设备的 顶部(例如，见图10A)，其使物料向下运动至管道166。这样的螺紋169可用 于桨168。
才娥本发明，带有分离出的固体的物料可流动到，处或进一步加工处理 处，或如图9A所示，可导入具有由振动设备178 (类似于振动设备108)振动 的滤筛设备172 (类似于滤筛设备110)的振动分离器设备170中。在本发明的 范围内，带有由振动分离器设*离出的固体的物料流动到处理处、^ft处或 进一步加工处》1:。从振动分离器设备170回收的流体可被引导至，处或容器；或，如图9A的箭头174所示，其可以回流到壳体102中。
可逸地，阀180按照选择控制流体;;;i^壳体102。可逸地，除了滤筛设备
110或代替滤筛设备110的是,箱体104的一个或多个壁可具有安絲其中或其 上的滤筛，或者一个或多个滤筛可被紧固到箱体104上。例如，如图9C所示， 两^H^斜的滤筛181、 182 (类似于滤筛设备IIO)被紧固到箱体104上并且物 料M可流动穿itii筛181、 182并且穿itj虑筛设备110。另夕卜胁可舰，通常 竖直定向的另一滤筛183可位于箱体104的竖直面184上。
在某些方面，使用附加传送器(例如传送系统160)以使得与^^I一个或多 个较低的传送系统的系i^目比，可能增加壳体102内的物料M。这可允许滤 筛设备更^J4设置在箱体中，这样可导致侧面的滤筛较高，以使得在指定的占 地面积中提供了更大的筛分面积。在4M居本发明的某些方面中，为了清空如图 9A所示的系统，对箱体104和管道118都进行高度调整。
图10A示出了类似于图9A的系统100a的系统100b(相同的附图才朽e^示 相同部件)，系统100b包括固体传送系统190。由振动分离器设备170分离出 的固^M皮导入固体传送系统190中。在一个特定方面，导AfiJ系统l卯中的固 体是从物料中分离出的钻屑，所述物料包括钻井流体和钻出固体("钻屑")， 并且系统190是钻屑传送系统。^JfHi"f可适合用于系统190的已知钻屑传送系 i^tF在^^发明的范围内。
如图11所示，才M居本发明的系统196可以具有多个振动分离器191、 192、 193 (^4財居本发明的任意振动分离器；在一方面中，每个振动分离器狄理钻 井物料的泥浆振动筛)。M理的物料在供^f "沟槽，，195中流动并且每 个分离器或振动筛191-193分别具有流量阀180a、 180b、 180c，所述流量阀根 ^i^W制流向^""个分离器或振动筛191-193的流量。因此可才娥需要^it 一个、两个或三个分离器或振动筛191-193。在才瞎本发明的系统196中提"^ 个、两个、三个、四个、五个、六个或更多个分离器或振动筛都在本发明的范 围内。
图12示出了具有容器C的才財居本发明的系统M，物料R被导4器C中， 例如，该物料包括液体L和固体S。物料R流到滤筛设备A中，该滤筛设备A 安^E篮或箱体X中。物料的部分P (例如液M液体加上一些固体)向上流 动通i^虑筛设备A。部分P通过清l^i殳备V (例如真空设备或fi^设备)从系
15统中除去。物料的-~^分(例如固体s和固体的结块或块)或者在;f^妾触滤筛
设备A的情况下沉降在容器C中，或者在被滤筛设备A和/或被已经邻近滤筛 设备A的物料FiLL其进一步向上流动时，向下落到絲C中。
电磁振动器设备O振动篮X并且因而振动滤筛设备A。 4^]一个、两个、 三个、四个或更多个电磁振动器设备都在本发明的范围内(并JL^Hy^f的任 意实施例的任意振动器或振动设备中也是如此)。在本发明的范围内，滤筛设 备A (和如下所述的设备110) 于振动分离器或泥浆振动筛的任意适宜的已 知滤筛或滤筛组件。在一个特定的方面，物料R是带有钻井流体和钻出固体的 钻井物料。才M居本发明，代脊一个或多个电磁振动器设备或者除了一个或多个 电磁振动器设备"卜，使用一个、两个、三个、四个或更多个压电振动设备(对
才W本发明的任意实施例都是如此)。才W本发明，同样，才W本发明的任意 实施例的任何振动器或振动设备可以直接连接到滤筛设备上而不是连接到篮X 上。适当的JLt和/或隔离器和/或减震器O可用于将振动器或振^i殳4^tJiJ ^h或直M彭'j滤筛设备上。
在本发明的范围内，4 本发明的任意系统的任意箱体或容器中的任意滤 筛或滤筛组件向内或向外弯成弓形，即在其延伸范围内不是平坦的(如图13、 14中为向外)。
如图13所示，才財居本发明的系统100c (类似于系统100、 100a、 100b，相 同的附图才科e^示相同部件)中，箱体104c (类似于箱体104)具有连接到箱 体104上的夹^i殳备104d，该夹^i殳备104d可^^W呆持滤筛181c、 182c和 183c成向外弯的弓形结构。箱体中的一个、 一些或所有滤筛或滤筛组件可以向 内或向外弯成弓形。
图14示出了具有箱体104e的系统100e (类似于系统100c和箱体104c，但 存在下文所述的差别；与系统IOO、 100a、 100b和100c相关的相同附图才^i^ 示相同部件)。与滤筛181e和182e相连的可膨胀嚢设备104f使这些滤筛在中 心构件104g上弯曲成弓形。保^i殳备104h使滤筛183e在中心构件104i上## 弯成弓形。
图15示出了#4居本发明的系统200, ^有才M居本发明的可拆卸地紧固在 篮206内的箱体204(例如，才財居本发明的任意箱体，例如类似于图7A、 8、 9A、 9C、 IOA、 13和14的箱体)。分离出的物料(带有一些液体)向下流动至螺it4te器系统208中，该螺J走4te器系统208使物*动至位于壳体212中的可 选^i!B殳备210 (示意性示出)。
在壳体212中向上流动的物料(在一个方面，由马达250驱动的泵设备210 使其运动)iUiJ多孑L^214,该多孑L/^214允许液体(例如来自物料的钻井;緣) 在管路216中回it^篮206中。固体(带有一些液体)*件218上流出系统 用于4^V或更进一步加工处理或者如图所示的流向第二振动筛系统220。
在第二振动筛系统220中，马达222使安装在隔离iLt226上的一个或多 个滤筛224振动。向下流经滤筛224的液体向下流动至构件226并且然后通过 管线228流回篮206中；或者，可选地，壁WL碎^f^去。固体(带有一些液体) ^yj虑筛的端部224流出，用于收集、^f^p/或更进一步处理。
篮206具有第一进口 232，以及可逸地，具有用于将由系统200处理的物料 (例如具有夹带在其中的钻出固体的钻井流体)的^^Ul附加进口 234。由液体 溢流管线236处理溢流。气^iiiiiiA^接部238排出。马达230使箱体204 4!^动(可逸地，马达23(Htt206或者^^206和箱体204振动)。
(在底部的)滤篩240和(在侧面上的)滤筛242可拆卸地紧固到箱体204 上(在箱体的萄，側面上有两个滤筛242)。
水平传感器270銜则篮206中物料的水平并且将表示水平的信号发i^控 制系统280。控制系统280处理这些信号并且控制影响物料向篮206的供给的篮 的速度和振动。控制系统280用于保持篮中物料的期望水平并且用于控制允许 流向进口 232的流动的阀232a。
设备210和/或第二振动筛200可用于才,本发明的任何系统。
图16示出了与系统200类似的系统300 (相同的附图标^4^示相同部件)， 但是其没有设备210。螺放^it器208将物料供给至^^设备310，该fJl设备 310在管线312中将物料向上^Uit滤器214。
在一个方面，泵送设备310是来自Mono Pumps Ltd (Mono^"限公司) 的MONO (商标)泵，并JUt—个特别的方面，使用MONOBLOC (商标) 的B系列(Range)泵。
向上泵gitiii虑器214的物料由构件314和316引导至第^^^动筛220。 在某些方面中，螺旋*器208和泵送设备310 ^"个;tp^有其自己专用的马 iim动系统。如图16所示，单个驱动系统209使螺^1#^器208#^并且经由
17轴316驱动泵送i殳备310。
在某些方面中，省去了螺旋推运器208并且^il设备310单3狄箱体204 下方排出物料并JM科勿^K专送到管线312中。在本发明的范围内，在jtt^Hf的 任意系统可省去螺旋#^器设备HP个、两个、或全部)并且用类似于M i殳备310的^B殳^^来^^换它或它们。
图17A和17B分别示出了才財居本发明的系统的某些实施例的端视图和剖视 图(其可以被例如图7A、 8、 9A-9C、 IOA、 13、 14、 15和/或16的系统采用)。
基座402上的篮400 (例如类似于篮206)具有可拆卸的门404，该门404 为篮400内的箱体上的侧滤筛提供通口并且允许拆卸和安^>虑筛。溢流出口 406 允"i^4勿料离开篮400以防止篮400的溢流。
图17B示出了篮400内的箱体420 (可用于在jtk/iHf的任意系统的箱体)。 箱体420由一个或多个马达422振动。开口 426上方的可拆卸盖424允"^if向 下部滤筛430。如果存在两个下部滤筛，具有类似于盖424的盖的类似于开口 426的另一个开口允i树向另一个滤筛。侧面的滤筛432 、 434可以通过类似于 图17A的门404的门ii/v。可逸地，滤筛位于滤筛支架441、 442 、 443上，并 且可经由门404或者开口 426去除或者安装其上带有滤筛的整个滤篩支架。类 似于门404的门可以在箱体的任一端或两端。
图17C示出了如图17B的箱体(相同的附图才科昧示相同部件)， 有采用或不采用隔离JL^连接到滤筛支架442上的辅助振动设备500 (例如，具 有适宜的一个或多个马达的任意适宜的设备)。振动设备500包括振动构件502 (例如，板)和用于使振动构件502振动的振动马达504。可选地，省去马达422。 箱体420可悬縣其篮内(例如，见图23)，或者，如所示，弹簧隔离JL^445 (或图22A、 22B中^Hf的任意JL^)可以用来将箱体安絲篮中，在jtb/iHf的 任意系统中的任意箱体也是如此。#^地，振动构件连接到下部滤筛430上。
任意滤筛的任意滤筛支架具有连接到其上或与其相邻布置的辅助振动设备 都在^"发明的范围内。可i4^，省去马达422。
图18A示出了在篮512中的才 本发明的箱体510 (例如，与图7A、 8、 9A、 IOA、 15或16的系统中的箱体一样)。连接到箱体510上的是多个滤筛， 例如三个至八个(在侧面、底部和端部)。图18A中示出了三个这样的滤'滩， 滤筛521、 522和523。与每个滤筛相邻布置的分别是对应的辅助振动设备531、532、 533, ^-~个辅助振动设*别*有振动构件541、 542、 543和对应的 振动马达551、 552、 553。可逸地，省去浸入篮512中的流体中的马达551、 552、 553 (或它们中的一个或两个)，并JUf部马达551a、 552a和/或553a用于通过 密封i^fe^伸穿过篮512的轴551b、 552b、 553b连接到其相应的振动构件上。隔 离JL^551m、 552m和553m用于将马达551a、 552a、 553a连接到篮512上。 4^动i殳备516佳瀨体510振动。可以省去一个或另一^H殳备516。
图18B示出了篮562中的类似于箱体510的箱体560 (相同的附图#"^4 示相同部件)，<§^与18A不同的位置处具有辅助振动设备。与滤筛521相连 的是具有振动构件572和马达573的辅助振动设备571;并且，可逸地，具有通 过密封i^^f申穿iit 513的轴575 W卜部安^'j篮513上并JL^接到振动构件 572上的马达574。
且，可选地，具有通过密封i^k^伸穿过篮562的轴585 Mif部安装到篮562上 并JLi^接到振动构件582上的马达584。
图19A示出了类似于例如图7A、 8、 9A、 IOA、 13、 14、 15或16(相同的 附图才朽2^示相同部件)的箱体的箱体600;但具有位于滤筛110下方的辅助振 ^i殳备610。马达602使振动构件604振动。振动构件604与滤筛110差4^一样 长。
图19B所示的箱体620类似于箱体600 (相同的附图#^4示相同部件)； 滩助振^7i殳备622的振动构件624仅在滤筛110的""^^JLtJ4伸。马达 626使振动构件624振动。同样，才,本发明，辅助振动设备的振动构件可以相 对于滤筛或其部件位于任何位置，并且在一个特别方面，位于流动性较高的区 域。
图20示出了如图5的系统(相同的附图#" *4示相同部件)，并且其具有 辅助^^动设备630，所述辅助振动i殳备630具有使振动构件634振动的马达632。 可选地，经由连接至振动构件634的轴638布置在外壳20外部的马达636使振 动构件634振动。
用于辅助振动设备的振动构件可以是任意适宜的形状、尺寸和结构，包括 但不限于具有用于泥浆振动筛滤筛的任意数目和形状的开口的任何已知的带孔
19M框架，或者任意这样的构件可以是实心的。在某些方面，##本发明的振
动构件具有如图21A-21E所示的形状(^Ji方观察的构件的形状)，具有开口 w (图21A)、开口x (图21B)、开口y (图21C)和开口 z (图21D)。
如图22A和22B所示，弹簧隔离JL^701、 702、 703 (或它们的任意组合) 可以用于将箱体710 (例如，在本发明的任啊实施例中的具有滤筛708的任何滤 筛支承箱体)安#篮706中。省去支座701和/或JL^ 702或者省去JL^ 703 和/或JU叠702都在^^发明的范围内。
如图23所示，悬挂结构730可以用于将才財居本发明的任意系统中的任意滤 筛支^|音体悬#篮内。具有滤筛733的箱体732紧固到悬挂结构730上(其 没有连接到其中设有箱体的篮734上)。
因此，本发明在某些实施例但不必一定在所有实施例中提^""种振动分离 器系统(或泥浆振动筛)，其具有用于容纳将由振动作用处理的物料的篮， 该物料包含液体和固体；位于篮中的用于从物料筛分出固体的滤筛设备，该滤
二个滤筛；t'固到滤筛支承件上的用于:动滤筛支承件并且因此:动所ii^少 一个滤筛的第一振动设备；以Ai^接到所述至少一个滤筛上的用于振动所^ 少一个滤筛的第^^^动设备。这样的系统可4^^^T能的组合方式包括下述特 征中的一个或一些其中物料是钻井物料，液体是钻井流体，固体是夹带在钻 井流体中的钻出固体，以及振动分离器系统是泥浆振动筛；其中所n少一个 滤筛包括至少一个上部滤筛和至少一个下部滤筛，所述至少一个下部滤筛在篮 中位于比上部滤筛低的位置处，第二振^i殳备连接到所述至少一个下部滤筛上；
其中第JL^动设备包括接触所紅少一个下部滤筛的振动构件，和连接到振动
构件上的用于使振动构件振动(实心的或带有穿过它的开口 )从而^;斤M少 一个下部滤筛振动的马达；其中滤筛支承件具有侧壁和底部，所述至少一个滤 筛包括位于滤筛支承件的底部的上方的至少一个上部滤筛，并且第二振^i殳备 连接至所述至少一个上部滤筛；其中第二振动设备位于篮中并且安装在滤筛支 承件的外部；其中第4动设^f立于滤筛支承件内；其中第4动设备包括第 一振动器和第二振动器，所述至少一个滤筛包括至少两个滤筛，该至少两个滤 筛包括第一滤筛和第二滤筛，第一振动點立于滤篩支承件内并且邻接第一滤筛， 第二振动器安装在滤筛支承件的外部并且邻接第二滤歸；其中第4动设备包括用于使滤筛振动的马达，该马达安^篮的夕卜部，还包括延伸通itt并iLil:
接到马iiJiiU^接到至少一个滤筛上的轴，用于将振动作用从马达传递到所述 至少一个滤筛Ji^而佳所述至少一个滤筛振动；其中所述至少一个滤篩包括多 个滤筛，第4动设备包括多个马ii^相连的振动构件， 一个马#振动构件 用于使所述多个滤篩中的每一个滤筛振动；其中M理的物料向上流动至所述 至少一个滤筛并且物料中的液体向上流动并JUti^斤述至少一个滤筛，而物料 中的固体与所述至少一个滤筛接触而不通过该至少一个滤筛，篮的至少一部分 布置在所述至少一个滤筛的下方；其中滤筛设备在至少一个弹簧隔离JLiJi安 ^J"篮中，该至少一个弹簧隔离iL^连接到该篮上；其中至少一个弹簧隔离支 M多个弹簧隔离iL^;支承结构用于支承滤筛设备，滤筛设备连接到支M 构上，滤筛设备布置在篮内但不与篮接触；其中篮包括具有比第二区域更高的 液体流动性的第一区域，所述至少一个滤筛包括第一滤筛，第一滤筛位于具有 较高流动性的第一区域中，第二振动设备包括振动构件，振动构件与第一滤筛 相邻布置；第二振动设备包括振动构件和使振动构件振动的马达；其中振动构 件具有外周和至少一个贯穿其中的开口 ；和/或其中至少一个开口是多个间隔开 的开口。
本申请是2005年11月16日提交的美国申请序列号>}0.11/280，875的部分 继续申请和2005年11月16曰提交的美国申请序列号 0.11/280，976的部， 续申请，在此将其4^内容并^^文并JL^发明才^居专利法要求与其相应的全 镇紘
2权利要求
1. 一种用于从载有固体的流体中分离出固体的分离器设备，该分离器设备包括布置在容器(512)中的滤筛设备(510、521、522、523)，所述滤筛设备(510、521)包括箱体(510)和位于箱体(510)中或位于箱体(510)上的至少一个滤筛(521、522、523)；用于振动所述至少一个滤筛(521、522、523)的振动设备(516)，要处理的物料能流动至所述至少一个滤筛(521、522、523)并且物料中的流体能流动至且通过所述至少一个滤筛(521、522、523)，所述容器(512)的至少一部分布置在所述至少一个滤筛(521、522、523)的下方；位于所述至少一个滤筛(521、522、523)下方的用于从所述容器(512)中除去固体的装置(130a)，所述固体包含液体，其特征在于，振动构件(541、543、542)与所述至少一个滤筛(521、522、523)相邻布置，用于在所述至少一个滤筛(521、522、523)附近引起所述载有固体的流体的振动。
2. 如权利要求l所述的分离器设备，其中，位于所述至少一个滤筛(521、 522、 523)下方的用于M^斤錄器(512)中除去固体的所i^^置(130a)是传 送器(208)。
3. 如权利要求1或2所迷的分离器设备，其中，所述振动构件(541、 543、 542 )与所述至少一个滤筛接触。
4. ^4又利要求1或2所述的分离器设备，其中，所述振动构件(541、 543、 542)与所M少一个滤筛间隔开。
5. 如权利要求l、 2、 3或4所述的分离器设备，其中，所述振动构件(541、 542、 543)由振动減(551a、 552a、 553a、 551、 552、 553)振动。
6. 如才WJ要求5所述的分离器设备，其中，所述振动机构(551a、 552a、 553a)布置在所錄器(512)夕卜部。
7. 如权利要求5所述的分离器设备，其中，所述振动才;i^ (551a、 552a、 553a)布置在所*器(512)内部。
8. 如权利要求6或7所述的分离器设备，其中，轴(551b、 552b、 553b) 布置在所述振动机构(551a、 552a、 553a )和所述振动构件(541、 542、 543) 之间。
9. 如权利要求S8中^—项所述的分离器设备，其中，所述振动才赠(551a、552a、 553a)在隔离謹(551m、 552m、 553m)上被固定到容器(512)上。
10. 如前i^又利要求中^-项所述的分离器设备,其中，所述振动构件(543) 布置在所述至少一个滤筛(523)的下方。
11. 如前i^f又利要求中^""项所述的分离器设备,其中，所迷振动构件(541、 542)布置在所述至少一个滤筛(521、 522)的上方。
12. 如前i^又利要求中^f—项所述的分离器设备，其中，所述振动构件(543) 布固体的钻井^^中。
13. 如前i^又利要求中^-"项所述的分离器设备，其中，所述振动构件(541、 542)布置在流体中。
14. 如前^5^要求中<—项所述的分离器设备，其中，所必虑筛设^(510、 521、 522、 523)在至少一个弹簧隔离iAh被安装在所i^器(512)中，所 述至少一个弹簧隔离il^连接到所i^器上。
15. 如前iii^N要求中^^项所述的分离器设备，其中，所&虑筛设^( 510、 521、 522、 523)包括用于支承所ii^少一个滤篩(521、 522、 523)的支絲 构，所述支承结构和所述至少一个滤筛形成所述箱体(510)。
16. 如前i^又利要求中^-"项所述的分离器设备，其中，所ii^器(512) 包才械有固体的钻井泥浆的流动性比第二区域更高的第一区域，所述至少一个 滤筛(521、 522、 523)包括位于所述第一区域中的第一滤筛(521)和位于所 述第二区域中的至少一个务他滤筛(522、 523)，所g少一个，滤篩不设 有振动构件(541、 542)。
17. 如前ii^U'j要求中4—项所述的分离器设备，其中所述振动构件(541、 542、 543 )是实心板。
18. 如权利要求1-16中4—项所述的分离器设备，其中，所述振动构州541 、 542、 543)具有外周和贯穿其中的至少一传口 (W、 X、 Y、 Z)。
19. 如权利要求18所述的分离器设备，其中，所M少一个开口 (X、 Y、 Z)是多个间隔开的开口。
20. 如权利要求1-16中^-~项所述的分离器设备,其中，所述振动构彬541、 542、 543)呈工字形。
21. 如前ii^U'J要求中任一项所述的分离器设备，其中，所述振动构件(541 、 542、 543)支絲隔离擅(702 、 703)上。
22. 如前i^K利要求中^-"项所述的分离器设备，其中，所述振动构件(541、 542、 543)支絲弹簧(702 、 703)上。
23. 如前^l5U']要求中^-项所述的分离器设备，其中，所g少一个滤筛 (521、 522 、 523)连接到所述箱体(510)上并且所述振动设备(516)与所述 箱体(510)成固定关系，以使得所述振^^备(516)振动所ii^体(510)并 且因此振动所述至少一个滤筛(521、 522、 523)。
24. 如前i^又利要求中任一项所述的分离器设备，还包括用于^^料导A/斤 (206)中的物料输入口 (232、 234)。
25. 如前i^又利要求中任一项所述的分离器设备，还包括笫二处理设备 (220)。
26. 如权利要求25所述的分离器设备，其中，所述第二处理设备(220)包 括离心机、干;^^4滤篩系统中的《i-个。
27. 如W'〗要求25或26所述的分离器设备，还包括用于将来自第4送器 的固体传i^ij所述第二处理设备(220)的第二传送器。
28. 如前i^又利要求中任一项所述的分离器设备，其中，所述至少一个滤筛 (521、 522、 523)是所述箱体(510)上的多个滤筛。
29. 如前i^WJ要求中4—项所述的分离器设备，其中，所g少一个滤筛 包括固定到框^Ji的至少一个滤筛材料层。
30. 如前i^W漆求中^f—项所述的分离器设备，其中，所n少一个滤筛 弯成弓形。
31. :H又利要求30所述的分离器设备，其中，所i^少一个滤筛向外弯成 弓形。
32. 如权利要求30所述的分离器设备，其中，所^少一个滤筛向内弯成 弓形。
33. 如前i^又利要求中《—项所述的分离器设备，其中，嚢设备(104d)将 所述至少一个滤筛##为弓形构造。
34. 如前i^又利要求中任一项所述的分离器设备，其中与所n少一个滤筛 (240、 242 )相邻的是容器上的进出门(404、 426)，用于通向并安^/斤ii^少 一个滤筛。
35. 如前i^3UN要求中^"项所述的分离器设备，还包括用于控制物料^A所i^器(206)的流率的控制系统(280)。
36. —种振动分离器系统，包括用于叙内将由振动作用处理的物料的篮，所述物料包含液体和固体；位于篮中的用于从物料中筛分出固体的滤篩设备，所述滤筛设备包括滤筛支承件和物料中的液体能通过而物料中的固体不育腿过的至少一个滤筛；紧固到所述滤筛支承件上的用于振动所述滤筛支承件并且由此振动所述至少一个滤筛的第一振动设备和连接到所述至少一个滤筛上的用于振动所述至少一个滤筛的第二振动设备。
全文摘要
本发明公开了一种用于从载有固体的流体中分离出固体的分离器设备，该分离器设备包括布置在容器(512)中的滤筛设备(510、521、522、523)，该滤筛设备(510、521)包括箱体(510)和位于箱体(510)中或位于箱体(510)上的至少一个滤筛(521、522、523)；用于振动该至少一个滤筛(521、522、523)的振动设备(516)，要处理的物料可流动至该至少一个滤筛(521、522、523)并且物料中的流体可流动至并且通过该至少一个滤筛(521、522、523)，容器(512)的至少一部分布置在该至少一个滤筛(521、522、523)的下方；位于该至少一个滤筛(521、522、523)下方的用于从容器(512)中除去固体的装置(130a)，固体包含液体，其特征在于，振动构件(541、543、542)与该至少一个滤筛(521、522、523)相邻布置，用于在该至少一个滤筛(521、522、523)附近引起所述载有固体的流体的振动。
文档编号B07B1/42GK101547753SQ200780037060
公开日2009年9月30日 申请日期2007年9月14日 优先权日2006年10月6日
发明者G·A·伯内特 申请人:国民油井华高有限合伙公司