CN102105264A - 独立平台调整装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种振动分离器，该振动分离器包括：包括铰接点的分离器平台和连接至分离器平台并构造为使分离器平台移位至一个倾角的正向位移机构。还公开了一种将固体物从浆体中分离的方法，该方法包括下述步骤：将浆体泵送到分离器平台上；使分离器平台振动；以及用正向位移机构沿向上或向下方向将分离器平台的端部移位至选定的倾角。

Description

独立平台调整装置

技术领域

本文公开的实施例整体上涉及用于增加振动分离器的效率的设备和方法。具体地，本公开内容涉及用于分离钻井钻屑与回流钻井流体的分离器平台。

背景技术

通常称为“泥浆(mud)”的油田钻井流体在工业中用于多个目的。在其众多功能中，钻井泥浆作为滑润剂，以冷却旋转的钻头且便于更快的切割速度。典型地，泥浆在地表混合，且以高压通过钻柱的钻孔被向井下泵送至钻头。如果泥浆到达钻头，它通过各种喷嘴和端口引出，在这些喷嘴和端口处，它润滑并冷却钻头。在通过喷嘴引出后，“用过的”流体通过形成在钻柱和钻探的井眼之间的环形套筒返回至地表。

而且，钻井泥浆提供柱状流体静压力或头，以避免正在被钻探的井的“井喷(blow out)”。这个流体静压力抵消地层压力，从而如果地层中的受压的堆积物裂口，则阻止流体的井喷。有助于钻井泥浆柱的流体静压力的两个因素是柱体自身的高度(或深度)(即，从地表至井眼底部的垂直距离)和所使用的流体的密度(或其倒数，比重)。依赖于将被钻探的地层的类型和构造，将各种增重剂和润滑剂混合到钻井泥浆中，以获得合适的混合物。典型地，以磅每加仑的缩写“磅”表示钻井泥浆的重量。通常，增加溶解在泥浆基体中的增重剂溶质的量将产生更重的钻井泥浆。太轻的钻井泥浆不能避免地层井喷，且太重的钻井泥浆可能过度侵入地层。因此，需要花费更多的时间和考虑，以确保泥浆混合物是最佳的。因为泥浆评估和混合过程费时且昂贵，钻探工和维修公司倾向于收回回流的钻井泥浆并为了继续使用对它进行再循环。

钻井泥浆的另一重要目的是将钻屑从位于钻孔底部处的钻头带离至地表。当钻头磨碎或刮铲位于钻孔底部的岩层时，小片的固体材料被遗留下。从钻头处的喷嘴引出的钻井流体用来进行搅拌，并在钻柱和钻孔之间的环形套筒内将岩石和地层的固体颗粒运载至地表。因此，从环形套筒引出钻孔的流体是钻井流体中的地层钻屑的浆体。在所述流体能够被再循环和通过钻头的喷嘴被再次向下泵送之前，必须去除钻屑。

目前所使用的用于从钻井流体去除钻屑的设备通常在工业中被称为泥浆振动筛或振动分离器。振动分离器是振动的筛状的工作台，在该工作台上堆积回流的充满固体物的钻井流体，且通过该工作台形成清洁的钻井流体。典型地，振动分离器是具有大致穿孔的滤网底部的倾斜工作台。回流的钻井流体堆积在振动分离器的供给端，在此处它沉积在振动工作台(也被称为平台)上。当钻井流体沿着振动工作台的长度向下行进时，流体通过穿孔下落到下面的贮存器中，从而留下钻屑或固体颗粒。振动分离器工作台的振动动作输送被留下的钻屑至分离器工作台的排放端。

因此，存在对可以更有效地从回流钻井流体中去除钻屑的分离器的需求。

发明内容

在一个方面中，在此公开的实施例涉及一种振动分离器，所述振动分离器包括：包括铰接点的分离器平台，和连接至分离器平台并构造为使分离器平台移位至一个倾角的正向位移机构。

在另一个方面中，在此公开的实施例涉及一种振动分离器，包括：多个分离器平台，其中至少一个分离器平台包括铰接点；和至少一个正向位移机构，被连接至包括铰接点的至少一个分离器平台，以将包括铰接点的所述至少一个分离器平台移位至一个倾角。

在又一个方面中，在此公开的实施例涉及一种将固体物从浆体分离的方法，该方法包括下述步骤：将浆体泵送到分离器平台上；使分离器平台振动；以及用正向位移机构沿向上或向下方向将分离器平台的端部移位至选定的倾角。

附图说明

图1示出根据本公开的实施例的振动分离器。

图2示出根据本公开的实施例的振动分离器。

图3示出根据本公开的实施例的吊篮的部件视图。

图4示出根据本公开的实施例的分离器平台的部件视图。

图5示出根据本公开的实施例的振动分离器。

图6示出根据本公开的实施例的振动分离器。

具体实施方式

在一个方面中，在此公开的实施例整体上涉及用于将钻屑从回流钻井流体分离的设备和方法。更具体地，在此公开的各实施例涉及振动分离器，该振动分离器采用用于控制分离器平台向上或向下的位移的装置，由此提高分离器的效率。在某些实施例中，正向位移机构可以用来控制分离器平台的端部的向上或向下运动。

典型地，用在钻探操作中的钻井流体作为浆体从井眼返回，该浆体包括具有被携带在其中的固相的液相。液相可以包括钻井流体、化学品和水，而固相可以包括钻井钻屑。如在此使用的，“钻井钻屑”或“钻屑”表示固体物，例如，在钻孔时从井眼中去除的地球地层。在返回之后，浆体可以经历任何数量的分离技术(如，离心、热解吸和筛选)，以从该浆体中分离钻屑。一旦已经分离钻屑，则钻屑被从分离器排出并被转移至贮存器皿，在那里它们可以被存储，用于从钻探位置的最终去除。

参照图1，示出了根据本公开的实施例的振动分离器100。振动分离器100包括基座110、电机120、吊篮130、分离器平台140、接收端150、排放端160和正向位移机构170。筛选装置(未示出)设置在分离器平台140上。在操作期间，振动分离器100构造为接收浆体(如，回流钻井流体)，该浆体包括具有被携带在其中的固相(如，钻井钻屑)的液相(如，钻井流体)。典型地，筛选装置包括具有被制定尺寸的穿孔的一个或多个过滤元件，用于分离固相与液相。一旦从液相中分离出固相，则可以从振动分离器100排出固相，并进行恰当的处置。

基座110构造为支撑吊篮130，并且可以通过弹簧(未示出)或允许吊篮130以特定运动振动的任何其它部件连接至吊篮130。在特定实施例中，基座110还可以连接至允许基座110保持在特定位置同时操作振动分离器100的固定结构(未示出)。

电机120通常连接至吊篮130，并构造为以各种类型的运动振动吊篮130和分离器平台140。这些类型的运动可以包括平衡/非平衡的椭圆、线性、圆形或本领域中已知的任何其它类型的运动。然而，在特定实施例中，电机120还可以连接至基座110，并且还用来将运动转移至吊篮130。而且，在可替换实施例中，分离器100可以包括构造为同时以多种类型的运动振动吊篮130和分离器平台140的多个电机。可以在美国专利申请No.11/861,940中发现这种运动的例子，通过引用将其结合于此。

而且，吊篮130包括侧壁132，该侧壁132被构造为将被分离器100分离的钻屑从分离器100的接收端150引向排放端160。在一种实施例中，侧壁132可以包括在侧壁132和分离器平台140之间提供密封的密封件(未示出)，由此防止或减少钻屑或钻井流体在分离器平台140和侧壁132之间流动(即，绕过筛选装置)。

而且，分离器平台140通过铰接点142连接至吊篮130，并构造为通过电机120进行振动。筛选装置设置在分离器平台140上，该分离器平台140包括构造为将钻井钻屑从浆体中分离的筛子(未示出)。筛子通常包括连接至筛子框架(未示出)的过滤元件(未图示)。过滤元件限定了能够从其中穿过的最大固体颗粒。此外，至少一个正向位移机构170连接至吊篮130，并构造为移动分离器平台140。在该实施例中，正向位移机构170靠近振动分离器100的排放端160设置。然而，在可替换实施例中，正向位移机构170可以靠近接收端150设置，或靠近允许分离器平台140移动的任何其它位置设置。

在一种实施例中，铰接点142被定位成邻近接收端150，并构造为允许分离器平台140围绕轴线B转动。这样，铰接点142提供分离器平台140的倾角α，该倾角在操作期间可以改变。虽然角度“α”在此称为倾角，但本领域普通技术人员将会理解，角度“α”也称为偏离角。倾角α表示形成在分离器平台140和水平面之间的角度。本领域技术人员将会认识到，在将钻屑从浆体分离时可以采用各种倾角α。例如，在将钻屑从浆体分离时，倾角α可以在±30度、±15度或±5度的范围内。

现在参照图2，在可替换实施例中，铰接点142被定位成邻近排放端160，并构造为围绕轴线C转动。这可以允许正向位移机构170靠近接收端150设置。因此，分离器平台140的靠近接收端150的端部可以向上或向下位移。在没有将正向位移机构170向着分离器100的排放端160设置的足够量的空间的某些情况中，这可能是必要的。在该实施例中，倾角α为形成在分离器平台140和水平面之间的角度。在将钻屑从浆体分离时，倾角α可以在±30度、±15度或±5度的范围内。

现在参照图1和4，在选择的实施例中，分离器平台140还可以包括密封件145，该密封件145设置在分离器平台140的外边缘上并被构造为在分离器平台140和吊篮130的侧壁132之间形成密封。本领域技术人员将会认识到，密封件145可以在操作期间防止或减少钻屑或钻井流体在分离器平台140和侧壁132之间流动(即，绕过筛选装置)。

现在参照图1和3，在选择的实施例中，吊篮130还可以包括可移动壁136。可移动壁136连接至侧壁132，使得它们可以与分离器平台140一起被平移。例如，在分离器平台140振动时，可移动壁136可以通过至少一个轴承(未示出)或允许可移动壁136沿与分离器平台140相同的方向移动的任何其它连接特征，连接至吊篮130的侧壁132。而且，如图所示，可移动壁136可以包括密封件134，该密封件134构造为在侧壁132和分离器平台140之间形成密封。因此，在该实施例中，在操作期间在侧壁和分离器平台140之间保持密封。

返回参照图1，正向位移机构170构造为控制分离器平台140沿向上和/或向下方向的位移。在一种实施例中，正向位移机构170连接至靠近分离器100的排放端160的分离器平台140和吊篮130。当分离器平台140被移位时，分离器平台140围绕轴线B转动，由此改变倾角α。因此，正向位移机构170用来控制分离器平台140的倾角α。本领域技术人员将会认识到，正向位移机构170可以包括机械弹簧、空气弹簧、减震器、致动器或本领域已知的任何其它正向位移机构。

在选择的实施例中，正向位移机构170可以包括采用诸如液压流体的加压流体进行致动的致动器。例如，加压液压流体可以被泵送至致动器，由此使致动器的活塞伸展并使分离器平台140向上或向下移位。而且，加压液压流体可以从致动器排出，由此使致动器的活塞缩回并还使分离器平台140移位。在特定实施例中，致动器可以可操作地连接至控制器(未示出)，该控制器被构造为控制泵送入致动器和从致动器排放出的加压流体的流动。

在选择的实施例中，正向位移机构170可以包括至少一个风箱。在一种实施例中，风箱可以设置在分离器平台140的下面。当浆体被泵送到分离器平台140上时，浆体的重量可以使风箱内的空气被压缩。因此，风箱可以压缩并允许分离器平台140向下移动，由此改变倾角α。而且，当分离器平台140上的浆体的重量减少时，风箱可以向上伸展，由此改变倾角α。在另一种实施例中，风箱可以设置在分离器平台140的上面。当浆体泵送到分离器平台140上时，浆体的重量可以使风箱向下延伸。而且，当分离器平台140的浆体的重量被减少时，风箱可以向上压缩。

在选择的实施例中，风箱可以包括控制风箱内的空气的压力的阀。该阀可以允许风箱内的空气的压力被增加，这会增加压缩或伸展风箱所要求的力(即，重量)的量。可替换地，该阀可以允许风箱内的空气的压力被降低，这会降低压缩或伸展风箱所要求的力。

当浆体从井眼被泵送至分离器100时。通常以特定流量将浆体泵送到分离器平台140上。该流量可以由流量控制阀(例如，球阀、浮球阀或本领域中已知的任何其它流量控制装置)控制。当浆体被泵送到分离器平台140上时，电机120使吊篮130和分离器平台140振动，由此使钻屑从浆体中分离。钻井流体和固体颗粒穿过分离器平台140的筛网并在下面被回收。

而且，从浆体中分离的钻屑可以移动越过分离器平台140到达分离器100的排放端160。这些钻屑可以以特定的速率移动越过筛网。在操作期间，分离器平台140的倾角α可以用来控制钻屑越过分离器平台140移动的速率。例如，当铰接点142靠近接收端150设置且分离器平台140的倾角α为-10度时，分离器平台140将形成向着排放端160向下倾斜的路径。这种向下倾斜的平台可以增加钻屑越过分离器平台140移动的速率。相比，当倾角α为+10度时，分离器平台140将形成向着排放端160向上倾斜的路径，这会降低钻屑越过分离器平台140移动的速率。因此，钻屑越过分离器平台移动的速率可以与倾角α成比例。

本领域技术人员将会认识到，倾角α的控制和调节在操作期间会是有帮助的。例如，大量的钻屑可能积聚在分离器平台140上，由此降低分离器100的效率。这种积聚可能由泵送至分离器平台140的浆体的流量的增加、被钻探的地层的改变或本领域已知的任何其它情况引起。对应地，倾角α可以被减小，以增加钻屑越过分离器平台140移动的速率，这可以避免钻屑积聚在分离器平台140上。

倾角α由正向位移机构170控制。例如，正向位移机构170可以压缩以向下转动分离器平台140，由此改变倾角α。可替换地，正向位移机构170可以向上延伸，以向上转动分离器平台140，由此改变倾角α。一旦钻屑到达排放端160，则钻屑从分离器100排出并通常被转移至另一位置。

现在参照图5，示出了根据本公开的实施例的振动分离器200。类似于振动分离器100，振动分离器200包括基座210、电机220、吊篮230、接收端250和排放端260。然而，振动分离器200还包括多个分离器平台240和多个正向位移机构270。

如图所示，每个分离器平台240包括允许每个分离器平台240围绕轴线2B、2C转动的铰接点242。这样，每个分离器平台240可以转动至倾角247。本领域技术人员将会认识到，多个分离器平台240的使用可能允许由每个分离器平台240上的筛子分离各种尺寸的钻屑。因此，这可以允许分离器200更有效地将钻屑从浆体中分离。

而且，如图所示，分离器平台240连接至多个正向位移机构270。类似于图1中示出的正向位移机构170，正向位移机构270连接至吊篮230的侧壁232，并被构造为控制每个分离器平台240沿向上或向下方向的位移。多个正向位移机构270可以允许每个分离器平台240具有不同的倾角247。例如，一个分离器平台可以具有+30度的倾角，而另一个分离器平台可以具有-30度的倾角。

在分离器200的操作期间，浆体沉积在靠近分离器200的接收端250的最高的分离器平台240的顶部上。浆体被从井眼泵送至分离器200。如前所述，通常以特定流量将浆体泵送到分离器平台240上。当浆体被泵送到最高的分离器平台240上时，电机220使吊篮230和分离器平台240振动，由此在浆体穿过每个分离器平台240时使钻屑从浆体中分离。钻井流体和固体颗粒穿过每个分离器平台240的过滤元件，并在下面被回收。

此外，在操作期间，类似于图1中示出的正向位移机构170，正向位移机构270可以控制每个分离器平台240的倾角247。因此，钻屑可以以不同的速率移动越过每个分离器平台240，由此增加分离器200的效率。

现在参照图6，在选择的实施例中，多个分离器平台240中的至少两个可以连接至同一正向位移机构270。多个分离器平台240中的至少两个可以通过连接件280连接至同一正向位移机构270。连接件280可以包括支架、支撑构件或本领域已知的任何其它连接装置。本领域技术人员将会认识到，连接件280可以使得来自至少一个正向位移机构270的运动能够被转移至多于一个的分离器平台240。

本公开的实施例可以包括下述优点中的一个或多个。分离器平台在操作期间能够围绕轴线转动。装置(如，正向位移机构)可以在操作期间控制至少一个分离器平台的倾角。振动分离器可以更有效地将钻屑从浆体中分离。

虽然已经参照有限数量的实施例描述了本发明的公开内容，但在得益于本公开内容的情况下，本领域技术人员将会认识到，可以设计不背离如在此描述的公开内容的范围的其它实施例。因此，本公开内容的保护范围应当仅由随附的权利要求限定。

Claims (22)

1.一种振动分离器，包括：

分离器平台，包括铰接点；和

正向位移机构，被连接至所述分离器平台并被构造为使所述分离器平台移位至一个倾角。

2.根据权利要求1所述的振动分离器，其中所述分离器平台包括至少一个密封件。

3.根据权利要求2所述的振动分离器，其中所述至少一个密封件设置在所述振动分离器的侧壁和所述分离器平台之间，并被构造为将所述分离器平台密封至所述振动分离器的侧壁。

4.根据权利要求1所述的振动分离器，其中所述振动分离器的侧壁的一部分被构造为在所述分离器平台被移位时移动。

5.根据权利要求4所述的振动分离器，其中所述侧壁包括构造为在所述振动分离器的侧壁和所述分离器平台之间形成密封的至少一个密封件。

6.根据权利要求1所述的振动分离器，其中所述铰接点被设置成邻近所述振动分离器的排放端。

7.根据权利要求1所述的振动分离器，其中所述铰接点被设置成邻近所述振动分离器的接收端。

8.根据权利要求1所述的振动分离器，其中所述倾角在±15度的范围内。

9.根据权利要求1所述的振动分离器，其中所述倾角在±30度的范围内。

10.根据权利要求1所述的振动分离器，其中所述倾角在±5度的范围内。

11.根据权利要求1所述的振动分离器，其中所述正向位移机构包括由致动器、弹簧和风箱构成的组中的一个。

12.根据权利要求1所述的振动分离器，其中所述分离器平台被以一运动振荡，其中所述运动包括由线性、椭圆和圆形运动构成的组中的至少一种。

13.一种振动分离器，包括：

多个分离器平台，其中至少一个分离器平台包括铰接点；和

至少一个正向位移机构，其连接至包括铰接点的至少一个分离器平台，以将包括铰接点的所述至少一个分离器平台移位至一个倾角。

14.根据权利要求13所述的振动分离器，其中所述倾角在±15度的范围内。

15.根据权利要求13所述的振动分离器，其中所述倾角在±30度的范围内。

16.根据权利要求13所述的振动分离器，其中所述倾角在±5度的范围内。

17.根据权利要求13所述的振动分离器，其中所述至少一个正向位移机构包括由致动器、弹簧和风箱构成的组中的至少一个。

18.一种将固体物从浆体中分离的方法，所述方法包括下述步骤：

将浆体泵送到分离器平台上；

使所述分离器平台振动；以及

用正向位移机构沿向上或向下方向将所述分离器平台的端部移位至选定的倾角。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述移位步骤包括致动所述正向位移机构以移位所述分离器平台的所述端部的步骤。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述致动正向位移机构的步骤包括使所述正向位移机构内的流体降压的步骤。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述致动正向位移机构的步骤包括使所述正向位移机构内的流体加压的步骤。

22.根据权利要求18所述的方法，所述方法还包括下述步骤：

确定被泵送到所述分离器平台上的浆体的流量；以及

基于所确定的流量调节所述分离器平台的所述倾角，用于优化钻屑从所述浆体中的分离。

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