CN101094964B - 挖掘物体的工具 - Google Patents

Abstract

该工具包括一个具有喷嘴部件的喷射系统，该喷嘴部件设置成经磨粒进口(4)接收流体和磨粒(23)，并设置成用混有磨粒的流体喷射流冲击需要挖掘的物体。该工具还包括一个再循环系统，设再循环系统设置成使至少一些磨粒再循环，这些磨粒从回流，喷射流对需要挖掘的物体冲击的下游，通过磨粒进口回到喷射系统。磨粒进口具有进入窗口，因此在将该回流与进入窗口相流体连接的路径上设置过滤部件(43、44)，使磨粒进口不会有与进入窗口大小相同的或比之更大的物体。这种过滤部件可让磨粒通过。

Description

挖掘物体的工具

技术领域

本项发明涉及挖掘物体的工具，该工具包括具有喷嘴部件的喷射系统，该喷嘴部件被设置成通过磨粒进口接收流体和磨粒并且用混有磨粒的流体喷射流冲击需要挖掘的物体。

背景技术

这样一类工具可典型地设置在在地下井眼中工作的钻柱的下端。在作业过程中，流体以钻井流体形式从地面通过钻柱上的纵向通道泵入该工具，并且在回流中通过在钻柱与井眼壁之间的环形空间基本上回到地面。为了避免磨粒通过钻柱和环形空间连续循环，US 6510907提出给该工具配置一个再循环系统，用于将磨粒与回流分开，并且将这些粒子重新注入喷射系统。

另一类这样的工具在国际出版物WO 02/34653中作了描述。再循环系统基于一种螺旋分离器磁铁，螺旋分离器磁铁同心地布置在一个支持构件内。支持构件由圆柱形套筒构成，该套筒的外表面构成一个支持表面。磁性粒子由螺旋分离器磁铁产生的磁场滞留在支持表面上。分离器磁铁有一个中心纵向轴，该分离器磁铁可环绕该中心纵向轴相对该套筒旋转。

当分离器磁铁被驱动绕轴旋转时，磁性粒子受到垂直于螺旋槽的磁场强度的移动梯度，粒子将沿着该螺旋槽而运动。这样，粒子在支持表面上被送回到喷射系统，以便重新注入。

这两类先有技术的工具都依靠磨粒从分离器磁铁有效转送到喷射系统。在单位时间内有大量磨粒必须再循环时，有效转送是特别重要的，因为在这种情况下，磨粒的聚集会使喷射系统的磨粒进口被阻塞。磨粒的聚集因其磁性相互作用而增强。

此外，磨粒应从中分离出来的回流通常还含有挖掘碎片。这些碎片可包括大于进入喷射系统的磨粒进口的通道窗口的岩粒。这类粒子会阻塞喷射系统的磨粒进口，从而阻碍磨粒的再循环过程。

发明内容

根据本项发明，提供一种挖掘物体的工具，该工具包括具有喷嘴部件的喷射系统，该喷嘴部件设置成经磨粒进口接收流体和磨粒，并设置成用混有磨粒的流体喷射流冲击需要挖掘的物体。该工具还包括再循环系统，该再循环系统设置成使至少一些磨粒从喷射流的对需要挖掘的物体的冲击的下游的回流再循环而通过磨粒进口回到喷射系统。磨粒进口具有进入窗口，因此在将该回流与进入窗口相流体连接的路径上设置过滤部件，这种过滤部件可让磨粒通过。

因此，使磨粒进口不会有与进入窗口大小相同的或比之更大的物体，而磨粒可以到达磨粒进口。

过滤部件可以设置一个或多个滤孔，滤孔被成形为或设置成使过滤部件不能让与磨粒进口的进入窗口具有相同的投影尺寸和形状的粒子通过，并且同时使一个或多个滤孔不会被一个这样的粒子完全阻塞。这样，即使当一个这样的粒子阻塞一个或多个滤孔时，仍可通过其它的孔或穿过未被阻塞的一部分孔来输送。

这一点可以这样来实现，即滤孔具有相当大的宽高比，以致滤孔在一个方向上的尺寸被确定为小于磨粒进口的进入窗口，而在另一方向上大于该进入窗口。

滤孔的全部可通过面积有利的是应大于磨粒进口的进入窗口面积，从而使过滤部件可能具有的对磨粒再循环的不利影响减到最小。

在一个有利的实施例中，其中再循环系统包括一个支持表面，以将磨粒向磨粒进口引导，过滤部件设置成裙的形式，在裙与支持表面之间形成狭缝形式的滤孔。

围绕着支持表面的这样的裙引导钻井流体沿着支持表面从井眼环空流向磨粒进口，从而进一步为使支持表面上的磨粒送往磨粒进口并进入喷射系统提供支持。

附图说明

现将参考附图用实例对本发明加以描述，其简要表示在下列图中：

图1是沿着挖掘物体工具的一部分的B-B线的纵断面；

图2是图1的工具的视图，表示以裙状具体实现的过滤部件；

图3是通过磨粒进口和裙的A-A线的横断面图；

图4是图1中工具的可能的磁铁表面配置的表面形态图；和

图5(a-c部分)是工具中使用的备选磁铁配置。

在这些图中，相同部分标有相同的标记。其中，在下列描述中，对旋转方向作了规定，每次的传输方向是与所限定的旋转方向相关联的观察方向。

具体实施方式

在图1以纵断面简要表示了挖掘物体的工具的一部分。工具可与钻柱(未示出)下端相连接，该钻柱延伸到一个井眼中，该井眼形成在例如地层的物体中。该工具设置成将混有磨粒的钻井流体流对着需要挖掘的物体喷射，并且使至少部分磨粒再循环。

工具设置有纵向钻井流体通道1，它在其一端与钻柱上设置的钻井流体通道相流体连通，并且它在其另一端与具有喷嘴部件3、2、5的喷射系统相流体连通。喷嘴部件3、2、5包括一个混合室2，混合室通过钻井流体进口3与钻井流体通道1相连接。

混合室2也与磨粒进入的磨粒进口4相流体连通，并与具有出口(未示出)的混合喷嘴5相流体连通。钻具在井眼中钻井过程中，该喷嘴被设置成将钻井流体流和磨粒对着地层喷射。

混合室2设置有一块磁性材料14，装在磨粒进口4的对面，但这是可选项。

混合喷嘴5设置成向着钻具的纵向倾斜，与竖直面成15-30°的倾斜角，但是也可使用其它角度。优选的倾斜角约为21°，通过在井眼里面轴向旋转整个工具来磨蚀井眼的底部，这个角度是最理想的。混合室2和混合喷嘴5，与出口喷嘴以相同角度对齐，以便取得最理想的磨粒加速度。

钻井流体通道1设置成旁通输送磁性粒子的传输装置6，该装置包括在该工具内，作为磁性磨粒再循环系统的一部分。如果磨粒含有磁性材料，该装置可以使用。装置6包括一个支持构件。支持构件的形状为稍呈锥形的套筒15，用于提供一个支持表面。该支持表面在一个大致呈圆形的狭长的分离器磁铁(separator magnet)7周围延伸。分离器磁铁7产生一个磁场，将磁性粒子保留在支持表面15上。

钻井流体通道1相对于支持表面15和混合室2固定设置。钻井流体通道1有一个下端，设置在磨粒进口4附近。在本实施例中，钻井流体通道1沿轴向形成在一个脊的内侧，该脊与支持表面15呈凸出式接触(protruding contact)。钻井流体通道1可选择地设置成类似于国际出版物WO 02/34653中示出和描述的方式独立于支持表面，参考该出版物中的图4，或者设置在偏移轴向的方向。磨粒进口4位于该脊的下端。

支持表面15呈圆锥形。支持表面也可选择为圆柱形。

圆柱形分离器磁铁7由叠在一起的四个较小磁铁7a、7b、7c和7d构成。不同数量的较小磁铁也可使用。每个磁铁7a、7b、7c和7d都有完全相反的N和S极，并且这些磁铁以这样方式重叠，即使得相邻磁铁的N-S方向绕中心纵向轴8彼此相对旋转一个方位角

，以致通过交替改变N和S极分别形成两个大致螺旋形在直径上相对的带。

为了本说明的目的，一个磁极是磁铁表面上或支持表面上的一个区，在那里磁力线穿过磁铁表面或支持表面，因而看作是磁力线的来源区或进入区。

因为双极磁铁的特性，在每个较小磁铁7a、7b、7c和7d的N极和S极之间的区域内的磁场强度小于N极和S极周围大致呈螺旋形排列的区域内的磁场强度。这样，交替的N极和S极的螺旋带形成一个相对于形成弱磁场带的区域具有增强磁场强度的强磁场带，所述弱磁场带相对于该强磁场带在方位角上移动大约90°。在强、弱磁场带之间，有一个梯度区，在该梯度区磁场强度从强磁场带内的增加值降低到弱磁场带内的值。

分离器磁铁7有一个中心纵向轴8，并相对于套筒15和围绕中心纵向轴8旋转。设置驱动部件(未示出)以驱动轴8，从而使分离器磁铁7旋转，根据螺旋带的方向指示或者顺时针旋转或者逆时针旋转。驱动设备可以有利地设置成电动机的形式，该电动机可由控制系统来控制(未示出)。

在磁铁7d的下端设置短锥形段11。套筒15以这样的方式设置有对应圆锥体，以使磨粒进口4提供在锥形段11周围的支持表面15与混合室2之间的流体连通。该圆锥体最好基于同上面讨论的混合室2和混合喷嘴5的角度相同的角度。

图2为该工具外侧的示意图。可以看见的是装有分离器磁铁7的锥形支持表面15和装有旁通钻井流体通道的脊41。尺寸与表1中给出的尺寸相符。

表1

部件名称	标记	尺寸
			分离器磁铁的轴向长度	7	120mm
分离器磁铁的外径	7	29mm
			支持表面下部的直径	15	34mm
支持表面上部的直径	15	52mm

磨粒进口4附近的区域(如图1所示)被一个呈裙43形的罩屏蔽。裙43与支持表面15之间留有间隙以保持敞开。通过该间隙，磨粒进口4经过沿着支持表面15的路径可以进入。该通道的走向经过在裙43与支持表面15之间延伸的呈狭缝44状的滤孔。

图3表示沿着如图1和2中所示的A-A的横断面。该横断面经过横对着轴8的磁铁7d，并经过混合室2和磁性材料块14。该间隙延伸在裙43与支持表面15之间。通过狭缝44可以进入这一间隙。

值得注意的是，图2和3中所示的工具上的裙43适合于与顺时针旋转的分离器磁铁一道使用。显然对于具有可以逆时针旋转的分离器的工具来说，裙必须设置在磨粒进口的另一侧。

如果安装，磨粒进口4对面的磁性材料块14将分离器磁铁产生的一部分磁场吸入混合室2。结果，对于进入磨粒进口4的区域内的磁性粒子23来说，将磁性粒子23吸引到支持表面15的磁力不那么强。因此，磁性磨粒通过磨粒进口4进入混合室2变得更加容易。

在作业过程中，该工具工作情况如下。该工具与从地面插入井眼的钻柱下端相连接。再次参考图1，钻井流体流由地面上的一个合适的泵(未示出)泵送，通过钻柱的钻井流体通道和流体通道1进入混合室2。在初始泵送期间，该钻井流体流设置有低浓度磁性材料磨粒，例如钢丸或粗钢砂。

该钻井流体流从混合室2流入混合喷嘴5，并且对着井眼底部喷射。同时，钻柱旋转，使井眼底部被均匀地冲蚀。含有流体、磨粒和挖掘碎片的回流从井眼底部经井眼向着回到地面的方向流动。因而，回流沿着套筒15通过。

在泵送钻井流体流的同时，分离器磁铁7按螺旋带方向所指示的方向围绕它的轴8旋转，螺旋带的方向可以是顺时针也可以是逆时针。分离器磁铁7引起一个延伸到套筒15外表面上和延伸到套筒15外表面之外的磁场。随着该钻井流体流沿着套筒15通过，该流中的磨粒被来自分离器磁铁7的磁力从该流中分离出来，这种磁力将粒子吸引到套筒15的外表面。

钻井流体流现在基本上没有起磨蚀作用的磁性粒子。钻井流体流通过井眼进一步流向地面上的泵，并且在除去钻屑后通过钻柱进行再循环。

施加在磨粒上的磁力在弱磁场带内比在强磁场带内低。滞留在支持表面15上的磁性粒子被吸引到具有最强磁场的带上。因分离器磁铁7在逆着螺旋带方向的方向上旋转，各带及它们之间的梯度区在与梯度区垂直的方向上对磁性粒子施加力，该力有一个向下分量，从而使粒子受力以伴随有螺旋形向下的运动。

在粒子抵达磨粒进口4时，流入混合室2的钻井流体流再次夹带走这些粒子。一旦到了混合室2的内部，这些粒子就与经混合室2从钻井流体进口3流入混合喷嘴5的钻井流体流相互作用，从而这些粒子被夹带进该流内。

在下一个循环中，磨粒再次对着井眼底部喷射，然后以朝着地面的方向流经由该工具和井眼形成的环空。然后连续重复该循环。这样，可以实现钻柱/泵送设备基本上不被磨粒损坏，因为这些磨粒只通过钻柱的下部进行循环，而钻井流体则通过整个钻柱和泵送设备进行循环。一旦少部分粒子通过井眼流到地面，这一部分粒子可以再次通过流经钻柱的流体流放回去。

混合喷嘴5中的喷射泵机构产生一股强大的钻井流体流，从混合室2流入混合喷嘴5。喷射泵机构辅助性支持磁性粒子流入混合室2。与钻井流体进口喷嘴(在进口3与混合室2之间)相比，混合喷嘴5的较大直径导致充分夹带走通过磨粒进口4进入混合室的钻井流体和磁性磨粒。被夹带的钻井流体与磁性粒子之间的相互作用也有助于将粒子从支持表面15有效地释放到混合室2中。

总的来说，为了形成狭缝44而设置的裙43起过滤部件作用，因而狭缝44起滤孔作用。支持表面15和裙43的内表面限定一个将磨粒进口4与井眼环空相连接的通道。因此裙壁保护磨粒进口4免受环空影响，以致磨粒进口4只能让来自井眼环空的流体经过一个沿着支持表面15的路径进入。

裙的设置避免了大于磨粒进口4的通道窗口(access window)尺寸的岩粒进入该通道。狭缝开口的宽高比较大，在径向(支持表面的横向)上狭缝开口小于磨粒进口4的进入窗口(entrance window)，而在沿着支持表面的周向，狭缝开口大于进入窗口。这样，如果狭缝的一部分被例如岩粒阻塞，则该狭缝的另一部分仍可让磨粒和流体通过。

裙43的这种设置还引导钻井流体沿着支持表面15在希望的传输方向上从井眼环空流向混合室2。为了使足够的钻井流体夹带以磁性粒子流，井眼环空中的钻井流体流速最好不应超过3m/s。可选择地是，在环形侧上的裙壁中设置一些附加槽沟。

带右旋螺旋方向(逆时针方向)的分离器磁铁7在图4中用一种表示法来表示，其中圆柱面在纸面中展平。因此，竖向上表示分离器磁铁的高度，分离器磁铁分成较小磁铁7a、7b、7c和7d。在水平方向上在0和360°之间的所有方位角的表面都可以看到。正如所看到的那样，就堆叠起来的每个较小磁铁而言，这一实例中角

为90°，

是两个相邻的较小磁铁中投影的N-S方向之间的方位角度差。可选择地，角

可以沿着磁铁堆叠而变化。

区域16简要表示梯度区，在这里磁场强度陡降，从强磁场带的增加值降到弱磁场带内的值。

取决于

和较小磁铁的轴向高度，两个强磁场带中的每一个都朝着与中心纵向轴的相垂直的平面形成一个角θ的方向延伸，如图4中所示。角θ可以沿着磁铁堆叠的方向而变化。

被分离器磁铁滞留在支持表面上的磁性粒子趋向于将它们自己沿着从一极到相反极性的最靠近的一极的磁路，排列成狭长的一些链。在图4中用虚线9表示的在一个强磁场带内的两个相邻的N极和S极位置之间的大致圆柱面上的最短磁路，比横跨在该强磁场带内S极(或N极)位置与另一个强磁场带内最近的N极(S极)位置之间的大致圆柱面上的最短磁路更短。因此，磁性粒子将往往沿着与强磁场带相一致的线9形成一个链。作为参考，标出的虚线10具有与虚线9相同的路程长度，可以看出，这一虚线10太短，以致不能连接从强磁场带内的N极到跨过梯度区16的该带外侧的最靠近的S极之间的距离。

有关距离在支持表面上确定，因为它近似为粒子链将要长大的距离。

在上面描述的每个分离器磁铁7中，强磁场带和弱磁场带由于双极的圆柱形磁铁的磁场分布而形成。这导致一些增强磁场强度带。如果梯度区内的磁场变化大，滞留在支持表面上的磁性粒子最直接地对梯度区的移动做出反应。为了实现这一目标，弱磁场带最好对应于磁铁的减小的磁导率区和/或在分离器磁铁与支持表面之间的间隙。由此，可实现在强磁场带和弱磁场带之间较陡的梯度区。

图5表示也作逆时针旋转的备选分离器磁铁的设置，图1中的磁铁7a到7d由两倍的磁铁替换，两倍的磁铁中的每一个为那些磁铁7a到7d轴向高度的一半。另外，可以使用不同数量的磁铁。中间的磁铁按NNSSNN或SSNNSS顺序堆放，所有相邻极处于一个螺旋带上。与图1的分离器磁铁7相比，相邻N-N和S-S极的组合呈假螺旋形，与带的螺旋形布置相一致。此外，在堆中第一个和最后一个较小磁铁构成的分离器磁铁上的磁极，在堆放方向上小于分离器磁铁中间部分的磁极。这具有这样的优点，即从强磁场带中最顶层磁极或最底层磁极开始的磁路可以发现它在同一强磁场带中最近的相反极性的磁极。堆叠中的第一个和最后一个磁铁甚至可以有比堆叠中其它磁铁更小的轴向高度。

在图5的实施例中，减小的磁导率区以螺旋凹槽26的形式设置在邻近强磁场带的分离器磁铁7的外表面上。因为磁性材料的磁导率高于填充这些凹槽的弱磁性材料(气体、流体或固体)，所以内部磁力线主要沿着磁铁材料而不是凹槽中包含的材料。这使邻近凹槽26的增强的磁场强度的强磁场带更加突出。图5a表示分离器磁铁的横断面，它示出了在正好相反的磁极周围的圆形轮廓线24，正好相反的磁极被基本上为直线的轮廓线25连接。直轮廓线与凹槽26一致，而圆轮廓线与增强的磁场强度的强磁场带一致。

在图5b中，表示了分离器磁铁的简略纵向视图，斜线表示圆轮廓线与基本上为直线的轮廓线之间的过渡。图5c以与图4中的相同方法提供了整个表面的简要表示方法。螺旋凹槽的角θ为53°。

优选地，相对于分离器磁铁的圆柱形周边，凹槽达到某一深度。该深度类似于或大于高磁场中的磁表面与支持表面之间的间隙的距离。

显然，图4和5中表示的作逆时针旋转的分离器磁铁也可制成作顺时针旋转，只要将螺旋带的方向从右旋改到左旋即可。

传输磁性材料粒子的装置的和所描述的再循环系统的合适的磁铁可以用任何高磁性材料，包括NdFeB，SmCo和AlNiCo-5或它们的组合来制造。

优选地，分离器磁铁还具有在室温下至少为140kJ/m3，优选为在室温下大于300kJ/m³的磁能含量，例如是NdFeB的磁铁。高能含量允许支持表面与回流的轴向接触长度较短，因此允许支持表面有较大的锥度，这对轴向传输率是有利的。另外，分离器磁铁的旋转需要较少功率。

套筒15和钻井流体旁路1通常用非磁性材料制造。它们用单块材料适当地加工而成，以便取得最佳机械强度。超级合金，包括高强度耐腐蚀非磁性Ni-Cr合金，包括以Inconel 718或Allvac 718的牌号出售的合金，被发现特别合适。其它材料，包括BeCu，也可使用。

在地层中挖井眼时，井眼环空(由井眼壁和挖掘工具构成)内的钻井流体回流可以2m/s或更高的速率通过再循环系统。进入井眼环空的磁场应在粒子上施加拉力。在粒子通过该装置前，该拉力大得足以将它们拉向支持表面。同时，将粒子拉到壳体上的磁力应尽可能低，以便将旋转分离器磁铁的摩擦力和功率要求降到最低。最合适的磁铁是具有尽可能高的最低主径向极矩系数的磁铁，它典型地是具有的主偶极特性胜过某一能量含量的四极特性的磁铁。

为了取得再循环系统的最佳俘获效率，分离器磁铁最好位于井眼的轴向中心。在典型的井眼里，达到挖掘工具直径的15％的小轴向偏移是可以接受的。图2中显示的实施例中沿轴向装在支持表面15内部的磁铁的轴向偏移，对于计划为70mm直径的钻井来说为10％或近似7mm。

作为圆柱形分离器磁铁的备选方案，可以使分离器磁铁的外径和内壁35的内径随着轴向高度的降低而减小。用来组装分离器磁铁的较小磁铁可以呈截头圆锥形，以获得锥形分离器磁铁。分离器磁铁与支持套筒的内壁之间的间隙也可缩小，并且支持套筒的壁厚也可缩小。

混合喷嘴5中的或磨料喷口中的钻井流体可包含的磁性磨粒的体积浓度典型地可达到10％。通过旁通管1提供的磁性磨粒的典型浓度按体积计算为0.1-1％。分离器磁铁典型地以10-40Hz的旋转频率被驱动。

上面所示的过滤部件，尤其包括裙的过滤部件，一般可应用于磁性粒子的再循环系统中，除了上面描述的再循环系统类型外，尤其可应用于具有其它类型的分离器磁铁设置的再循环系统，它们的一些例子在WO 02/34653中和在US 6510907中提供。

正如上面解释的那样，裙43和支持表面15之间形成的狭缝44具有大的宽高比，因此狭缝44的一部分仍可保持畅通，即使它的另一部分被岩粒阻塞。

可以选择设置一些滤孔，至少在一个方向上每个滤孔小于进口孔4的进入窗口，但间隔开的距离大于进口孔4的进入窗口的尺寸。

在任一种方式中，一个或多个滤孔的累积可通过面积应大于磨粒进口4的进入窗口的面积。

Claims (7)

1.一种挖掘物体的工具，该工具包括具有喷嘴部件的喷射系统，该喷嘴部件设置成经过磨粒进口接收流体和磨粒，并设置成用混有磨粒的流体喷射流冲击要被挖掘的物体，该工具还包括再循环系统，该再循环系统设置成使至少一些磨粒从喷射流对要挖掘的物体的冲击的下游的回流通过所述磨粒进口再循环而回到所述喷射系统，所述磨粒进口具有进入窗口，其特征在于，在将所述回流与该进入窗口相流体连接的路径上设置过滤部件，以使所述磨粒进口不会有与进入窗口大小相同的或比之更大的物体，这种过滤部件可让所述磨粒通过，其中再循环系统包括支持表面，以将磨粒向所述磨粒进口引导，所述过滤部件设置成裙的形式，在该裙与该支持表面之间形成狭缝形式的滤孔。

2.根据权利要求1的工具，其中所述过滤部件设置有一个或多个滤孔，所述滤孔被成形为或设置成使所述过滤部件不能让具有与所述磨粒进口的所述进入窗口相同的投影尺寸和形状的粒子通过，并且同时使一个或多个滤孔不会被一个这样的粒子完全阻塞，为此，至少一个滤孔设置有相对大的宽高比，这个滤孔在一个方向上的尺寸被确定为小于所述磨粒进口的所述进入窗口，而在另一个方向上大于所述进入窗口。

3.根据权利要求1或2的工具，其中所述过滤部件设置有许多滤孔，每个滤孔至少在横向于所述路径的一个方向上小于所述磨粒进口的所述进入窗口，并且连续的滤孔被隔开的距离大于所述磨粒进口开口的所述进入窗口的尺寸。

4.根据权利要求1或2的工具，其中所述裙被设置成在沿着所述支持表面的路径上引导流体从所述回流进入所述磨粒进口。

5.根据前面权利要求1或2的工具，其中所述再循环系统包括传输装置，该传输装置用来在选定方向上将所述磨粒向所述磨粒进口输送，所述磨粒包含磁性材料，所述传输装置包括：

-具有所述支持表面的支持构件，用于支持所述磨粒，所述支持表面在所述选定的方向上延伸；

-分离器磁铁，它被设置成产生用于将所述磨粒保持在所述支持表面上的磁场，因此在所述支持表面上的磁场设置成具有强磁场带、弱磁场带和磁场梯度，该磁场梯度位于所述强磁场带和弱磁场带之间的梯度区内，因此所述强磁场带内的磁场强度高于所述弱磁场带内的磁场强度；

-使所述强磁场带和弱磁场带在一个方向上相对所述支持表面前进的部件，所述一个方向具有沿支持表面上的磁场梯度的方向的分量，因此所述弱磁场带跟随着所述强磁场带。

6.根据权利要求5的工具，其中沿着所述强磁场带，设置至少一个第一磁极和一个极性相反的第二磁极，以使所述支持表面上的从所述第一磁极到所述第二磁极的第一磁路，比所述支持表面上的横跨梯度区的从所述第一磁极到任何其它最近的极性相反的磁极的第二磁路短。

7.根据权利要求5的工具，其中梯度区被螺旋状设置在所述分离器磁铁周围。

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