CN101547753A - 用于从载有固体的钻井泥浆中分离出固体的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于从载有固体的流体中分离出固体的设备和方法，并且更特别地但不排他地涉及一种用于从载有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
在多种产业中使用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，这种分离器具有安装在接收容器或储罐中或上方的篮或其他滤筛保持或安装设备和用于振动篮并且因此振动滤筛的振动设备。一个或多个滤筛安装在篮中。要处理的物料通过使其直接流到滤筛上的方式或通过使其流入容器、储罐或“泥浆储罐”中然后再从此流到滤筛上的方式从上方导向滤筛。而且，在一些多滤筛设备中，物料通常水平或倾斜向上地从一个滤筛流至另一个滤筛，以及，在某些系统中，物料从上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眼过程中，钻头布置在钻柱的端部上并且被转动以钻出井眼。称作“钻井泥浆”的钻井流体通过钻柱被泵送到钻头从而润滑钻头。钻井泥浆还被用于将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送到地面。钻井泥浆包含以昂贵的合成油为基础的润滑剂，因此通常回收并且再次使用用过的钻井泥浆，但这需要从钻井泥浆中除去固体。这通过处理钻井流体来实现。该处理过程的第一部分是从载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、WO96/33792和WO98/16328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，所述篮保持在位于篮壁上的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，马达使转子和偏置配重块转动，从而使篮和固定到篮上的滤筛振动。载有固体的泥浆在篮的供给端处被导入到滤筛上。振动运动使固体沿着滤筛向开放的排出端运动。钻井泥浆流过滤筛。回收的钻井泥浆被接收在接收器中用于进一步处理，并且固体通过篮的排出端进入沟渠或料斗中。在一些泥浆振动筛中，物料通常水平或倾斜向上地从一个滤筛流向另一滤筛，并且在某些泥浆振动筛中，物料从上部滤筛流到下部滤筛上。
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孔和较粗规格金属丝的支承网丝。网丝层在每个侧边处通过细长钩形式的带连接。使用中，细长钩钩到沿泥浆振动筛的每一侧布置的张紧设备上。泥浆振动筛还包括冠状支承构件组，其沿着振动筛的篮的长度延伸，网丝层在该支承构件组上方被张紧。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板或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孔和较粗规格金属丝的支承网丝。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。滤筛然后插入到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.WO01/76719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分和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人赋予商标“UNIBODY”。
滤筛中的网丝层频繁地磨损，因此需要易于更换。泥浆振动筛的尺寸通常约为5英尺宽、10英尺长。尺寸为5英尺宽、10英尺长的滤筛很难操纵、更换和运输。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且容纳液体的容器，滤筛组件的中间部分浸在液体中，滤筛组件具有排出管，固体物料被引入容器和滤筛组件之间，使得粗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过滤筛组件并且通过排出管流出。图2示出了一种用于湿筛分已细分的固体物料的设备，其中，设备包括将供料导入其中的固定箱、用于在固定箱中搅拌供料的叶轮、位于固定箱下方的用于收集沉淀的粗粒部分的锥形部分，跨过固定箱的顶角的滤筛，该滤筛由磁性振动器或机械振动器振动，细粒部分穿过滤筛并收集在流水槽中。
EP-A-1,647,336公开了一种用于筛分载有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，该主外壳充满了载有固体的钻井流体，固体由于重力作用从滤筛上落下而被收集和清除，干净的流体在滤筛上方。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 03028907公开了过滤器的一般结构的实例。
发明内容
根据本发明，提供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，要处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，容器的至少一部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从容器中去除固体的设备，所述固体包含液体，其特征在于，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筛附近引起所述载有固体的流体的振动。
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。优选地，箱体可由钢板焊接在一起而形成，但也可以使用任意其它适宜的材料。优选地，容器是篮。
优选地，位于至少一个滤筛下方的用于从容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。优选地，振动构件与至少一个滤筛间隔开。有利地，振动构件由振动机构振动。优选地，振动机构布置在容器外部。有利地，振动机构布置在容器内部。优选地，轴布置在振动机构和振动构件之间。有利地，振动机构在隔离支座上被固定到容器上。优选地，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，振动构件布置在载有固体的钻井流体中。有利地，振动构件布置在流体中。优选地，滤筛设备在至少一个弹簧隔离支座上安装在容器中，该至少一个弹簧隔离支座连接到容器上。优选地，滤筛设备安装在多个弹簧隔离支座上。
有利地，滤筛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。优选地，容器包括载有固体的钻井流体的流动性比第二区域更高的第一区域，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，该至少一个其他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。优选地，振动构件呈工字形。有利地，振动构件支承在隔离支座上。优选地，振动构件支承在弹簧上。最优选地，弹簧在一端连接至振动构件并且在另一端连接至容器。
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此振动至少一个滤筛。优选地，分离器设备进一步包括用于将物料导入容器中的物料输入口。
有利地，分离器设备进一步包括第二处理设备。优选地，第二处理设备包括离心机、干燥机或滤筛系统中的任一种。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送到第二处理设备的第二传送器。优选地，至少一个滤筛是箱体上的多个滤筛。
优选地，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。优选地，至少一个滤筛向外弯成弓形。优选地，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。优选地，气囊设备使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。优选地，分离器设备进一步包括用于控制物料流入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过所述至少一个滤筛；固定到滤筛支承件上的用于振动滤筛支承件并且因此振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二振动设备。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；并且篮的至少一部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，要处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且通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且从容器中流出，振动设备用于振动箱体和第一滤筛组件，容器的至少一部分布置在第一滤筛组件下方，改进的第一传送器位于第一滤筛组件下方，用于去除固体，该第一传送器在一方面具有向上倾斜的螺旋推运器、和/或位于容器中的用于偏转物料远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：多个彼此相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共供给导管，每一个上流式振动分离器包括阀，用于有选择地控制流向该阀的物料流量，每一个上流式振动分离器是根据本发明的上流式振动分离器。
附图说明
为了更好地理解本发明，现在将参照附图通过举例的方式进行描述，附图中：
图1是说明用于从载有固体的钻井泥浆中分离出固体的现有技术设备的图；
图2是说明用于从载有固体的流体中分离出固体的现有技术设备中的不同泥浆流动路径的图；
图3是用于从载有固体的流体中分离出固体的现有技术设备的示意性端视图；
图4是图3的现有技术设备的侧视图；
图5说明了用于从载有固体的流体中分离出固体的现有技术设备；
图6说明了用于从载有固体的流体中分离出固体的另一现有技术设备；
图7A是设备横截面的示意性侧视图；
图7B是设备的一部分的剖视图；
图7C是图7A所示设备的端视图；
图8是设备横截面的示意性侧视图；
图9A是设备横截面的示意性侧视图；
图9B是图9A所示设备的端视图；
图9C是图9A所示设备的剖视图；
图10A是设备的示意性侧剖视图；
图10B是图10A所示设备的端视图；
图11是设备的示意性俯视图；
图12是用于从载有固体的流体中分离出固体的设备的示意性侧剖视图；
图13是根据本发明的箱体的端剖视图；
图14是根据本发明的箱体的端剖视图；；
图15是根据本发明的系统的侧剖视图；
图16是根据本发明的系统的侧剖视图；
图17A是根据本发明的系统的端视图；
图17B是根据本发明的系统的剖视图；
图17C是根据本发明的系统的剖视图；
图18A是根据本发明的系统的剖视图；
图18B是根据本发明的系统的剖视图；
图19A是根据本发明的系统的剖视图；
图19B是根据本发明的系统的剖视图；
图20是根据本发明的系统的剖视图；
图21A是用于根据本发明的系统的振动构件的俯视图；
图21B是用于根据本发明的系统的振动构件的俯视图；
图21C是用于根据本发明的系统的振动构件的俯视图；
图21D是用于根据本发明的系统的振动构件的俯视图；
图21E是用于根据本发明的系统的振动构件的俯视图；
图22A是根据本发明的系统的示意性侧视图；
图22B是图22A的系统的端视图；以及
图23是根据本发明的系统的示意性侧视图。
具体实施方式
图1示出了一种根据现有技术的设备，其中，载有碎屑的泥浆1向下流动通过振动平面滤筛2以过滤出碎屑。滤筛2通过使用具有偏心配重的马达3来振动设备整体而被振动。净化过的泥浆离开设备，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且通过滤筛振动的方向和振幅而被向上运送到出口4。在工业中已经使用了波纹状滤筛。在某些现有技术的滤筛中，泥浆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地穿过滤筛，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，在此处其被输送出设备。下表面8可以是网状滤筛、粗糙的板或者旋转带或链。该设备设计成使得载有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，尽管替代地其也可以由比如离心泵的其它装置提供。
现在参照图3和4，载有碎屑的流体或泥浆被导入池9中，并且流体被迫使通过振动滤筛10进入通道11，该通道11允许基本上无碎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。该传送模式可替代地是运送带；然而优选的是，其类似于现有技术的倾斜面并且包括有助于从碎屑中除去泥浆的振动滤筛。离开装置的碎屑15可被送到螺旋压力机、离心设备或现有技术的振动筛以进一步回收与碎屑密切结合的泥浆。
图5示出了一种替代布置，其中，主外壳20包括过滤器主体21，该过滤器主体的最下壁包括可与主体21一起振动或独立振动的滤筛22。在任一种情况下，振动滤筛所需的能量显著小于如在现有技术中的振动整个设备所需的能量。载有碎屑的泥浆在23处进入并且在滤筛22高度之上的泥浆的落差足以驱使泥浆穿过滤筛进入主体21中，泥浆可以在24处从主体流出以用于再次使用。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送到倾斜的传送带26上。该带26从泥浆中运送出碎屑并且将碎屑排放至斜道27，碎屑从斜道27落到第二振动滤筛28上，该第二振动滤筛布置成在排出碎屑以进行处理之前去除用于再次使用的残留泥浆。
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，该振动滤筛安装成将过滤部分分成两部分：下部进口部分33和上部出口部分34。进口部分33经由供给管35被供给载有碎屑的泥浆。泥浆被泵送或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并进入出口部分34，泥浆从该出口部分34处流经出口管36，用于再次使用。
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。螺旋推运器(auger)37安装在锥形部分31的最下部并且可以由外部马达(未示出)驱动从而将沉降的物料推出设备，用于根据需要进行处理或进一步过滤或处置以提取任何残留的液体泥浆。为了确保以这样的方式除去的液体最少，锥形部分31可设有传感器以检测在螺旋推运器37上方沉降的物料的密度或液体含量并且在与螺旋推运器相邻的物料的液体含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粒和块的混合物。
图7A-7C示出了根据本发明的系统100，其具有用于容纳要处理的物料M的壳体102。滤筛设备110可拆卸地紧固到箱体104上，所述箱体104安装到壳体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并且因此振动滤筛设备110。任何适宜的已知振动设备可用于振动设备108。任何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110。箱体104安装在防振支座122上。
箭头112表示将物料M(包括但不限于，包括钻井流体或泥浆以及钻出的固体和碎屑的钻井物料)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得管道118和箱体104可下放在壳体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。
没有通过滤筛设备110的固体S落到壳体102内并且进入传送系统130。由马达134转动的螺旋推运器设备132将固体S向上推动至排出口136。箭头138表示带有排出固体的物料从系统100流动到存储处、处理处、或其他加工处理处。
根据本发明，一个、两个、三个、四个或更多个螺旋推运器设备可用于根据本发明的系统；例如如图7B所示的系统100具有三个螺旋推运器设备132。可选地，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/或空气中夹带的物料通过进出口142排出。可选地，这通过带有适当的泵送设备和/或真空设备的HVAC系统144和/或过滤设备146来实现。可选地，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(相同的附图标记表示相同部件)，系统100包括接收排出物料138的滤筛设备150。滤筛设备150向下倾斜和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)的振动设备155(例如，类似于振动设备108)。分离出的固体154从滤筛152的出口端156流出并且回收的液体158流向接收器或容器159。
图9A-9C说明了一个根据本发明的系统100的实施例(相同的附图标记表示相同部件)，系统100包括基本上在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，可基本上水平地定向。传送系统130a使带有分离出的固体的物料运动至传送系统160，该传送系统160又使物料向上运动至出口管道166。可选的桨168被紧固到系统160的螺旋推运器设备162上以使得其邻近出口管道166，促使物料运动到出口管道166中。在一方面，桨168是在螺旋推运器设备162上的直桨叶部分(与螺旋推运器设备162的其余部分上的螺杆螺纹相反)。可选地，在一方面，反向的螺纹169用在螺旋推运器设备的顶部(例如，见图10A)，其使物料向下运动至管道166。这样的螺纹169可用于桨168。
根据本发明，带有分离出的固体的物料可流动到存储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备分离出的固体的物料流动到处理处、存储处或进一步加工处理处。从振动分离器设备170回收的流体可被引导至存储处或容器；或，如图9A的箭头174所示，其可以回流到壳体102中。
可选地，阀180按照选择控制流体流入壳体102。可选地，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装在其中或其上的滤筛，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，两个倾斜的滤筛181、182(类似于滤筛设备110)被紧固到箱体104上并且物料M可流动穿过滤筛181、182并且穿过滤筛设备110。另外地和可选地，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)以使得与使用一个或多个较低的传送系统的系统相比，可能增加壳体102内的物料深度。这可允许滤筛设备更深地设置在箱体中，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。在根据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(相同的附图标记表示相同部件)，系统100b包括固体传送系统190。由振动分离器设备170分离出的固体被导入固体传送系统190中。在一个特定方面，导入到系统190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。使用任何适合用于系统190的已知钻屑传送系统都在本发明的范围内。
如图11所示，根据本发明的系统196可以具有多个振动分离器191、192、193(如根据本发明的任意振动分离器；在一方面中，每个振动分离器是处理钻井物料的泥浆振动筛)。要处理的物料在供给管道或“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，所述流量阀根据选择控制流向每一个分离器或振动筛191-193的流量。因此可根据需要操作一个、两个或三个分离器或振动筛191-193。在根据本发明的系统196中提供一个、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的根据本发明的系统M，物料R被导入容器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安装在篮或箱体X中。物料的部分P(例如液体或液体加上一些固体)向上流动通过滤筛设备A。部分P通过清除设备V(例如真空设备或泵送设备)从系统中除去。物料的一部分(例如固体S和固体的结块或块)或者在不接触滤筛设备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的物料阻止其进一步向上流动时，向下落到容器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。使用一个、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(并且在此公开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)是用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。根据本发明，代替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之外，使用一个、两个、三个、四个或更多个压电振动设备(对根据本发明的任意实施例都是如此)。根据本发明，同样，根据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。适当的支座和/或隔离器和/或减震器O可用于将振动器或振动设备安装到篮上或直接安装到滤筛设备上。
在本发明的范围内，根据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，根据本发明的系统100c(类似于系统100、100a、100b，相同的附图标记表示相同部件)中，箱体104c(类似于箱体104)具有连接到箱体104上的夹持设备104d，该夹持设备104d可释放地保持滤筛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100、100a、100b和100c相关的相同附图标记表示相同部件)。与滤筛181e和182e相连的可膨胀囊设备104f使这些滤筛在中心构件104g上弯曲成弓形。保持设备104h使滤筛183e在中心构件104i上保持弯成弓形。
图15示出了根据本发明的系统200，其具有根据本发明的可拆卸地紧固在篮206内的箱体204(例如，根据本发明的任意箱体，例如类似于图7A、8、9A、9C、10A、13和14的箱体)。分离出的物料(带有一些液体)向下流动至螺旋推运器系统208中，该螺旋推运器系统208使物料运动至位于壳体212中的可选泵送设备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)遇到多孔体214，该多孔体214允许液体(例如来自物料的钻井流体)在管路216中回流到篮206中。固体(带有一些液体)在构件218上流出系统用于存储和/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使安装在隔离支座226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被除去。固体(带有一些液体)从滤筛的端部224流出，用于收集、存储和/或更进一步处理。
篮206具有第一进口232，以及可选地，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)的替代或附加进口234。由液体溢流管线236处理溢流。气体通过通气连接部238排出。马达230使箱体204振动(可选地，马达230使篮206或者使篮206和箱体204振动)。
(在底部的)滤筛240和(在侧面上的)滤筛242可拆卸地紧固到箱体204上(在箱体的每一侧面上有两个滤筛242)。
水平传感器270检测篮206中物料的水平并且将表示水平的信号发送至控制系统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可用于根据本发明的任何系统。
图16示出了与系统200类似的系统300(相同的附图标记表示相同部件)，但是其没有设备210。螺旋推运器208将物料供给至泵送设备310，该泵送设备310在管线312中将物料向上泵送至过滤器214。
在一个方面，泵送设备310是来自Mono Pumps Ltd(Mono泵有限公司)的MONO(商标)泵，并且在一个特别的方面，使用MONOBLOC(商标)的B系列(Range)泵。
向上泵送经过过滤器214的物料由构件314和316引导至第二振动筛220。在某些方面中，螺旋推运器208和泵送设备310每一个都具有其自己专用的马达驱动系统。如图16所示，单个驱动系统209使螺旋推运器208转动并且经由轴316驱动泵送设备310。
在某些方面中，省去了螺旋推运器208并且泵送设备310单独从箱体204下方排出物料并且将物料传送到管线312中。在本发明的范围内，在此公开的任意系统可省去螺旋推运器设备(任一个、两个、或全部)并且用类似于泵送设备310的泵送设备来替换它或它们。
图17A和17B分别示出了根据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、10A、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装滤筛。溢流出口406允许物料离开篮400以防止篮400的溢流。
图17B示出了篮400内的箱体420(可用于在此公开的任意系统的箱体)。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允许通向下部滤筛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的另一个开口允许通向另一个滤筛。侧面的滤筛432、434可以通过类似于图17A的门404的门进入。可选地，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筛支架。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(相同的附图标记表示相同部件)，但其具有采用或不采用隔离支座连接到滤筛支架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可悬挂在其篮内(例如，见图23)，或者，如所示，弹簧隔离支座445(或图22A、22B中公开的任意支座)可以用来将箱体安装在篮中，在此公开的任意系统中的任意箱体也是如此。替代地，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本发明的范围内。可选地，省去马达422。
图18A示出了在篮512中的根据本发明的箱体510(例如，与图7A、8、9A、10A、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筛，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，每一个辅助振动设备分别都具有振动构件541、542、543和对应的振动马达551、552、553。可选地，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)，并且外部马达551a、552a和/或553a用于通过密封地延伸穿过篮512的轴551b、552b、553b连接到其相应的振动构件上。隔离支座551m、552m和553m用于将马达551a、552a、553a连接到篮512上。振动设备516使箱体510振动。可以省去一个或另一个设备516。
图18B示出了篮562中的类似于箱体510的箱体560(相同的附图标记表示相同部件)，但在与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，可选地，具有通过密封地延伸穿过篮513的轴575从外部安装到篮513上并且连接到振动构件572上的马达574。
与滤筛522相连的是具有振动构件582和马达583的辅助振动设备581；并且，可选地，具有通过密封地延伸穿过篮562的轴585从外部安装到篮562上并且连接到振动构件582上的马达584。
与滤筛523相连的是具有振动构件592和马达593的辅助振动设备591。
图19A示出了类似于例如图7A、8、9A、10A、13、14、15或16(相同的附图标记表示相同部件)的箱体的箱体600；但具有位于滤筛110下方的辅助振动设备610。马达602使振动构件604振动。振动构件604与滤筛110基本一样长。
图19B所示的箱体620类似于箱体600(相同的附图标记表示相同部件)；但辅助振动设备622的振动构件624仅在滤筛110的一部分长度上延伸。马达626使振动构件624振动。同样，根据本发明，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(相同的附图标记表示相同部件)，并且其具有辅助振动设备630，所述辅助振动设备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板或框架，或者任意这样的构件可以是实心的。在某些方面，根据本发明的振动构件具有如图21A-21E所示的形状(从上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，弹簧隔离支座701、702、703(或它们的任意组合)可以用于将箱体710(例如，在本发明的任何实施例中的具有滤筛708的任何滤筛支承箱体)安装在篮706中。省去支座701和/或支座702或者省去支座703和/或支座702都在本发明的范围内。
如图23所示，悬挂结构730可以用于将根据本发明的任意系统中的任意滤筛支承箱体悬挂在篮内。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供一种振动分离器系统(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，该滤筛设备包括滤筛支承件和物料中的液体可通过而物料中的固体不可通过的至少一个滤筛；紧固到滤筛支承件上的用于振动滤筛支承件并且因此振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二振动设备。这样的系统可按任何可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；其中所述至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，第二振动设备连接到所述至少一个下部滤筛上；其中第二振动设备包括接触所述至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)从而使所述至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，并且第二振动设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；其中第二振动设备位于滤筛支承件内；其中第二振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，第一振动器位于滤筛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筛；其中第二振动设备包括用于使滤筛振动的马达，该马达安装在篮的外部，还包括延伸通过篮并且连接到马达上且连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上从而使所述至少一个滤筛振动；其中所述至少一个滤筛包括多个滤筛，第二振动设备包括多个马达和相连的振动构件，一个马达和振动构件用于使所述多个滤筛中的每一个滤筛振动；其中要处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且通过所述至少一个滤筛，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支座上安装到篮中，该至少一个弹簧隔离支座连接到该篮上；其中至少一个弹簧隔离支座是多个弹簧隔离支座；支承结构用于支承滤筛设备，滤筛设备连接到支承结构上，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No.11/280,875的部分继续申请和2005年11月16日提交的美国申请序列号No.11/280,976的部分继续申请，在此将其全部内容并入本文并且本发明根据专利法要求与其相应的全部优先权。
Claims (36)
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1所述的分离器设备，其中，位于所述至少一个滤筛(521、522、523)下方的用于从所述容器(512)中除去固体的所述装置(130a)是传送器(208)。
3.如权利要求1或2所述的分离器设备，其中，所述振动构件(541、543、542)与所述至少一个滤筛接触。
4.如权利要求1或2所述的分离器设备，其中，所述振动构件(541、543、542)与所述至少一个滤筛间隔开。
5.如权利要求1、2、3或4所述的分离器设备，其中，所述振动构件(541、542、543)由据动机构(551a、552a、553a、551、552、553)振动。
6.如权利要求5所述的分离器设备，其中，所述振动机构(551a、552a、553a)布置在所述容器(512)外部。
7.如权利要求5所述的分离器设备，其中，所述振动机构(551a、552a、553a)布置在所述容器(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5-8中任一项所述的分离器设备，其中，所述振动机构(551a、552a、553a)在隔离支座(551m、552m、553m)上被固定到容器(512)上。
10.如前述权利要求中任一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.如前述权利要求中任一项所述的分离器设备，其中，所述振动构件(541、542)布置在所述至少一个滤筛(521、522)的上方。
12.如前述权利要求中任一项所述的分离器设备，其中，所述振动构件(543)布置在载有固体的钻井流体中。
13.如前述权利要求中任一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.如前述权利要求中任一项所述的分离器设备，其中，所述滤筛设备(510、521、522、523)在至少一个弹簧隔离支座上被安装在所述容器(512)中，所述至少一个弹簧隔离支座连接到所述容器上。
15.如前述权利要求中任一项所述的分离器设备，其中，所述滤筛设备(510、521、522、523)包括用于支承所述至少一个滤筛(521、522、523)的支承结构，所述支承结构和所述至少一个滤筛形成所述箱体(510)。
16.如前述权利要求中任一项所述的分离器设备，其中，所述容器(512)包括载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其他滤筛(522、523)，所述至少一个其他滤筛不设有振动构件(541、542)。
17.如前述权利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)是实心板。
18.如权利要求1-16中任一项所述的分离器设备，其中，所述振动构件(541、542、543)具有外周和贯穿其中的至少一个开口(W、X、Y、Z)。
19.如权利要求18所述的分离器设备，其中，所述至少一个开口(X、Y、Z)是多个间隔开的开口。
20.如权利要求1-16中任一项所述的分离器设备，其中，所述振动构件(541、542、543)呈工字形。
21.如前述权利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)支承在隔离支座(702、703)上。
22.如前述权利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)支承在弹簧(702、703)上。
23.如前述权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)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，以使得所述振动设备(516)振动所述箱体(510)并且因此振动所述至少一个滤筛(521、522、523)。
24.如前述权利要求中任一项所述的分离器设备，还包括用于将物料导入所述容器(206)中的物料输入口(232、234)。
25.如前述权利要求中任一项所述的分离器设备，还包括第二处理设备(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、干燥机或滤筛系统中的任一个。
27.如权利要求25或26所述的分离器设备，还包括用于将来自第一传送器的固体传送到所述第二处理设备(220)的第二传送器。
28.如前述权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.如前述权利要求中任一项所述的分离器设备，其中，所述至少一个滤筛包括固定到框架上的至少一个滤筛材料层。
30.如前述权利要求中任一项所述的分离器设备，其中，所述至少一个滤筛弯成弓形。
31.如权利要求30所述的分离器设备，其中，所述至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，所述至少一个滤筛向内弯成弓形。
33.如前述权利要求中任一项所述的分离器设备，其中，囊设备(104d)将所述至少一个滤筛保持为弓形构造。
34.如前述权利要求中任一项所述的分离器设备，其中与所述至少一个滤筛(240、242)相邻的是容器上的进出门(404、426)，用于通向并安装所述至少一个滤筛。
35.如前述权利要求中任一项所述的分离器设备，还包括用于控制物料流入所述容器(206)的流率的控制系统(280)。
36.一种振动分离器系统，包括：用于容纳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筛设备，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能通过的至少一个滤筛；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。
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