CN206458363U - 钻井液收集设备 - Google Patents

Abstract

一种钻井液收集设备(10)包括漏斗(12)和溢洪道(16)，所述漏斗(12)和溢洪道(16)协调地起作用来接收浆液混合物并且然后将浆液混合物分离成组分：钻屑和已被用过的漂洗水。所述漏斗(12)收集落下的浆液混合物，所述落下的浆液混合物通过导管(56)导引到溢洪道(16)中。所述溢洪道(16)与脱水栅格(80)配合，所述浆液混合物从所述漏斗(12)被导引到所述脱水栅格(80)上。挡板(78)使浆液混合物的流动减缓，所述挡板(78)既捕捉又排放由所述导管(56)递送的浆液混合物。所述浆液混合物通过所述脱水栅格(80)排放，所述脱水栅格(80)将所述已被用过的漂洗水排出到所述溢洪道(16)的区段中，并且将所述钻屑从所述栅格(80)排放出去。

Description

钻井液收集设备

技术领域

本发明涉及在钻探期间的水管理，尤其涉及诸如在地下矿井和隧道建设中典型进行的高空钻探操作。具体地说，本发明涉及用于回收和/或捕集用于冷却岩石切割工具(诸如旋转钻钢或钻头)和/或冲洗来自钻孔的钻屑的液体的设备。

背景技术

高空钻探和岩石面钻探通常在采矿，具体地说地下采矿(诸如采煤)中和在挖掘、掘进等过程中执行。

向岩石面或其他材料中的短钻孔和长钻孔钻探产生需要在钻探期间从钻孔移除的钻屑和其他碎屑。碎石和灰尘颗粒也在此过程中产生，所述碎石和灰尘颗粒需要被截留和防止自由地从钻孔逃逸，并且因此在矿井或隧道中(具体地说，当采煤层时)潜在地产生有害的灰尘云。

用来使用纯空气冷却的钻钢和钻头解决在采煤中出现的灰尘云产生的早期尝试包括使用专用集尘器装置，所述专用集尘器装置通常包括可在岩石面处绕待被钻探的钻孔的位置定位的某种形式的灰尘封闭罩或类似结构。罩中的允许钻柱在切割面处朝向盖起来的钻孔位置通过的开口可以包括或可以不包括某种类型的幕帘或闸门结构，以最小化灰尘经过钻柱从罩内的流出。从罩内引出的导管提供排放，以将在钻探期间产生的灰尘和钻屑移除。使用强制通风或抽吸装置将这些灰尘和钻屑提取到合适的接收器/收集容器中。美国专利2,634,952(Brinkley)描述了一种这样的设备。

同样可适用于/可转移至涉及钻探的采煤/掘进操作，美国专利4,921,375(Femulari)描述了用于收集在钻探、铣削、研磨和类似机械加 工操作中产生的废弃材料的防散射装置，所述防散射装置包括圆柱形或截头圆锥形的波纹管筛网，所述波纹管筛网的一个敞口端可绕卡盘和钻探/铣削/研磨钻头从外壳突出的位置固定到工具外壳的前面，并且(携带环形密封环的)相对的敞口端可压靠在待被机械加工的表面上以密封切割工具周围的空间。风扇或真空装置与波纹管结构的内侧连通，以将钻屑移除到通过排放管耦接到波纹管结构内侧的容器中。

现在更常用的是岩石(和其他地层)钻探设备和钻机，其利用液体来：(a)冷却工具的钻头或切割元件，(b)抑制灰尘产生，以及(c)将钻屑从短钻孔和长钻孔的钻探孔中冲洗掉。许多钻桅和钻机经常采用附接到钻头或其他岩石/地层切割工具的中空钻柱，冷却/冲洗/润滑液体通过所述中空钻柱递送至切割面。在一些装置中，加压的液体通过钻探马达，但是在任何情况下，将冲洗/冷却液体注入中空钻柱中并且泵送通过中空钻柱，通过钻头卡盘，并且进入或经过适当的切割装置(钢钻头)，以在钻探面位置处冷却和/或润滑切割元件。

冷却/润滑液体(其可以只是具有或不具有添加剂的水，或是某种类型的钻探泥浆)将钻屑和碎石从钻孔中清洗出去。由此避免了空气夹带的灰尘，但作为结果，产生了相当多的‘已被用过的’冷却/冲洗液体，如果所述冷却/冲洗液体在没有进行处理或以其他方式再循环利用的情况下处置，这就会带来明显的后勤损害和环境负担。

例如，在一些情形中，在钻探过程中每小时使用1500升冷却/冲洗液体并不罕见，所述冷却/冲洗液体如果不进行系统地收集和抽空，就会快速地致使周围地面变得不稳固且有害。这类危害由于地下条件的困难而变得十分复杂。

在现有技术中已经提出和/或使用不同的冷却/冲洗液体管理解决方案。

当今仍广泛地使用的一种自组织解决方案是将某种盘或盆放置在钻场的正下方，并且使用特殊的泵(所述特殊的泵耐受由截留在冲洗液 体中的钻屑/碎石造成的磨损)来将‘已被用过的’液体和钻屑(也称为“钻探浆液”)传送到用于将液体和固体分离至所需过滤程度的独立设施中。

由于钻探浆液包含各种大小的钻屑，因而即使使用特殊的浆液泵来泵送这种材料也可能特别困难。无法使用常规的、通用的水泵，因为这些水泵在这类操作条件下将发生故障。

另一种解决方案是使用非常接近于钻孔位置或以其他方式在钻机处携带的专用钻探液体/钻探浆液收集结构，以便接收大多数排放的钻探浆液。部分这些装置的操作原理非常类似于Brinkley的专利装置的操作原理。

例如，转让给瑞典Husqvarna AB的美国专利7,726,417(Larsson)描述了钻探冷却水收集装置(收集器)，其布置在钻探机上方，以便捕获钻探浆液，并且因此防止钻探浆液向下流动并进入钻机马达，从而因此防止对所述机器造成损坏。所述水收集器包括低矮的、顶部敞口的圆柱形器皿，其具有平底和相对短的圆柱形侧壁。所述平底具有排出孔，所述排出孔连接到关联的排出导管，收集在收集器中的钻探浆液可通过所述排出导管被泵送以供后续处理/回收利用。

水收集器盘结合呈比收集器盘具有更小直径的圆柱形波纹管形式的防散射筛网一起使用，所述防散射筛网围绕通过平底中的孔(在所述孔中接收用于钻柱的支承和密封结构)的钻柱，并且从钻孔位置(并且因此钻头/钢尖)一直延伸到水收集器盘。所述防散射筛网因此限制钻探浆液朝向收集器盘滴落，从而捕捉大部分水(若非全部)以供后续再循环利用。提到了其他特征，但是由Larsson描述和描绘的水收集布置结构存在影响其实用性的一些限制。

如上文所述的自组织解决方案的情况，特殊的(并且昂贵的)抽吸泵(其对钻探浆液具有耐磨损性)需要朝向未示出的、独立的液体钻屑分离器储箱或装置排出聚集在收集器盘中的液体和钻屑。

美国专利6,712,162(Britz)描述了非常类似于Larsson的收集器结构 (但用于水平钻探应用)的收集器结构，其中提供了低矮的圆柱形浆液收集盘，所述低矮的圆柱形浆液收集盘在其平的基底中具有通孔以允许空心的圆柱形钻头以密封但容许移动的方式通过。可将所述盘的圆柱形壁的缘边(其带有环形密封唇)按压在切割面上，并且因此包封钻头用来切割钻孔所处的位置周围的区域。浆液排出端口位于圆柱形壁中并且连接到浆液排放管线。

Britz的装置因此避免了如在Larsson的情况中对用来防止散射的波纹管筛网的需要。更相关地，Britz示出了冷却/冲洗液体再循环回路和系统，借此将冷却/冲洗液体从浆液中回收。两个封闭的液体储箱形成再循环回路的一部分，其中的一个接收浆液(并且因此是储箱)，而其中的另一个容纳过滤装置(并且因此是过滤单元)。压力泵用来将浆液从第一储箱传送到第二储箱中。应注意，这类布置结构及其独立部件仍需要能够泵送具有潜在较高的钻屑和碎石负载的浆液的特殊的泵。假定第二过滤储箱是封闭的储箱，那么将残余的颗粒物质(即，碎石和钻屑)移除需要间歇操作来实现清洁并且防止再循环回路的堵塞。

本发明的一个目的在于提供用于回收切割工具冷却液体/钻屑冲洗液体的设备，所述设备至少在管理由钻探操作产生的已被用过的漂洗水方面改善了现有方法的一个或多个限制。

另一个目的是提供简化了将钻探浆液分离成馏分的设备，所述馏分包括液体馏分，所述液体馏分可基本上被再循环以重新利用而不需要在独立单元处进行过滤；以及浆液馏分，所述浆液馏分包括来自钻孔钻探操作的固体颗粒块。

另一个目的是提供可被容易地改装到现有高空岩石钻机和设备上的前述类型的设备。

发明内容

本发明源自以下观点：来自钻探操作的钻探浆液可不但接近于钻孔位置被有利地收集，而且可在针对一定目的设计的收集装置中有效地过 滤到希望程度，以便获得可以再循环到用于钻探机器/钻机的冷却/冲洗液体供应中的流出的液体流。可将在所述装置处分离的表示基本“脱水的”、主要是颗粒状的废物流的钻屑和碎石排放到钻机周围的地面，或排放到独立容器中，所述独立容器然后可以容易地从钻场运输离开以便进行填埋或进一步处理。

本发明在一方面有利地提供一种钻井液回收设备，其包括：安装结构，所述安装结构被定形成允许所述设备可移除地安装到高空钻探设备的外壳部分；漏斗结构，所述漏斗结构具有带有用于使所述钻探设备的钻钢或钻头卡盘通过的孔口的基底，并且具有邻近所述基底的浆液排放端口，所述漏斗结构适于接收在钻探操作期间所产生的钻屑和已被用过的钻井液的浆液混合物；以及溢洪道结构，所述溢洪道结构在其下端处具有带液体排放端口的液体捕集区，并且在其上端处具有带过滤栅格的液体排出区，所述过滤栅格以相对于垂直方向的倾斜角可操作地配合到所述液体排出区，所述溢洪道结构被布置成使得从所述漏斗结构离开所述浆液排出端口的浆液混合物重力馈送到所述过滤栅格的上端和上侧，以便沿所述过滤栅格朝向下端移动，以用于从所述溢洪结构排放，同时液体朝向位于所述过滤栅格下方的液体捕集区从所述浆液混合物排出。

当前设计的钻井液回收设备所提供的一个优点在于不像Larsson的专利文献中的情况，需要类波纹管的侧裙来包围钻井液捕集盘与岩石面之间的钻探区。钻头卡盘保持敞口以使操作者进行视觉检查，并且可容易地按需进行改变。此外，由于设备不阻止进入钻头卡盘，因而添加、调换或移除钻钢是相对直接的。

溢洪道结构的过滤栅格将有利地包括布置在网格(优选地具有正方形或矩形截面的钢杆的正交网格)中的多个杆，其中可将在跨越杆的长度方向和宽度方向之间的间距选择成相同的或不同的。由于‘脱水’浆液在重力影响下沿栅格溢出/移动，因而在宽度方向上延伸的杆之间的间距还可沿栅格的延伸部从其上部的浆液接收区朝向下部的浆液排放区变化，以在液体被排出时满足浆液中的液压变化。

有利地，漏斗结构将被设置尺寸以具有内部体积，所述内部体积足以暂时地接收和存储在钻探操作期间所期望的钻屑和已被用过的钻井液而不会溢出，同时朝向所述溢洪道排放浆液以便将液体移除。

为此，漏斗结构可有利地包括具有垂直外周壁的可移除的套环延伸部，其可安装到下部漏斗区段的敞口顶端，所述下部漏斗区段至少部分地具有端接在漏斗结构的基底处的倾斜的内表面。套环可有利地由弹性材料形成，所述弹性材料是透明或至少半透明的以容许准备进行视觉检查。另外，漏斗结构的泥浆排放口将优选与套管管道连通，以用于以受控的方式将漏斗结构排出到溢洪道中，所述管道的尺寸被选择成使得期望的、预定量的钻屑和已被用过的钻井液能够以限定的流速排放而不受阻塞。

具有合适尺寸的宽网格和栅格防护罩可有利地配合在漏斗结构的敞口顶端内侧或其上方，以避免使钻屑中的超过特定尺寸的岩石进入，所述超过特定尺寸的岩石否则可能阻塞漏斗。

在特别优选的形式中，溢洪道可至少部分地具有类导管的通道构型，所述类导管的通道构型具有相对垂直的侧壁和横跨所述侧壁的后壁，从而形成垂直的、u形的、前侧敞口的通道。具有平的、平面构型的过滤栅格然后定位成在所述侧壁之间以倾斜的方式从靠近所述后壁的上端附近朝向远离所述后壁的下端延伸，并且与横跨所述侧壁的垂直的前壁齐平，并且所述垂直的前壁封闭u形通道以限定处于定位在过滤栅格下方的液体捕集区下面的包封区；换句话讲，过滤栅格提供封闭u形通道但以倾斜的方式将前面(在所述前面，浆液由于栅格的倾斜而向下瀑布般落下)与处于导管后面的液体捕集部分分离的前侧。

有利地，溢洪道结构的上端可包括可移除的进出门，所述可移除的进出门与浆液排放端口/套管管道排出到所述溢洪道中/被定位所在的位置相对配合。这允许操作员能够对管道/端口解除阻塞(如果需要的 话)。门的内侧充当‘飞溅’元件以在将进入的浆液设置在过滤栅格上之前扩散和分布所述进入的浆液。

挡板有利地定位在溢洪道的与浆液排放套管管道的出口相对的上端，以减缓浆液混合物在溢洪道中到过滤栅格上的流动。所述挡板优选地由弹性材料形成，并且有利地以跨越溢洪道的整个宽度的凹形条带的形式提供。有利地，挡板然后可以可移除的方式安装在进出门处。呈此形式的挡板有助于将从管道排放且对着所述可移除门(进出板)散射的浆液传播到更加均匀的浆液带中，所述浆液从此处瀑布般落下到达配合到溢洪道的过滤栅格(其也可称为筛网)上。当在过滤栅格顶部正面的栅格宽度上实现更加展开的流动时，这也允许在瀑布般落下的方向(流动或长度方向)上使用更小尺寸的过滤栅格。

有利地，溢洪道的液体捕集区设置有具有或不具有另外的过滤网眼的雨水斗结构或连接到所述雨水斗结构，所述雨水斗结构进而排放到用于引导从浆液移除的液体以便进一步使用或排放的落水管。

由横向且相交的正方形截面杆组成的、优选为平面栅格结构的过滤筛网(栅格)在溢洪道中有利地与水平面成45°与65°之间的角度，并且更优选地与水平面成55°的角度，使得当浆液混合物在排放‘脱水’钻屑之前被‘脱水’时，以受控的方式顺着过滤栅格瀑布般落下。

应理解，栅格被设计成移除液体的较大部分，而不完全地含有钻粒的再生液体。所述再生液体可携带以平均颗粒尺寸悬浮的碎石，所述平均颗粒尺寸基本不会阻碍使用(例如)常规的环式泵(如在高空钻机中使用的)泵送液体，以通过钻头将冲洗水(液体)供应到钻孔中以便将钻孔中的钻屑冲洗出去。

本发明因此在另一个但相关的方面中提供一种用于从在地层钻探操作中获得的由钻屑和液体组成的钻探浆液中回收钻孔冲洗或漂洗流体的系统，其包括：如上文所述的设备，所述设备安装在高空钻机的顶部；排放管道，所述排放管道连接到所述设备用于接收由所述设备从所 述浆液混合物排出的流体；储箱，所述储箱连接到排出管道用于暂时地存储排出的液体；水管设施，所述水管设施将所述存储箱连接到钻机冲洗液体供应管线；以及泵，所述泵用于通过所述水管设施将所排出的流体从所述储箱泵送至钻机以便在钻孔钻探中再使用。

在另一方面，本发明提供一种具有再循环的钻孔冲洗水递送布置结构的高空钻机，其包括高空钻机，所述高空钻机具有钻探马达和钻探工具；如上文所述的设备；排出管道，所述排出管道连接到所述设备用于接收通过位于所述设备的所述过滤栅格下方的所述液体捕集区从所述浆液混合物排出的液体；储箱，所述储箱连接到排出管道；以及水泵，所述水泵用于将存储在所述储箱中的再生液体递送至所述钻头马达以便在钻探操作中再使用。

根据参考附图提供的优选实施方案的以下描述，本发明的另外方面及其优选的和/或任选的特征将对本领域技术人员是显而易见的。

附图说明

图1和图2是根据本发明的实施方案的设备的透视图，如从与所述设备的前面和后面所成的偏移角所见。

图3是描绘图1和图2的设备的部件的分解图，如从图1的前透视图所观察的。

图4是图1和图2的设备的前正视图，其中所述设备的进出门和过滤筛网被移除。

图5是图1和图2的设备的顶部平面图。

图6A和图6B是图1和图2的设备的、来自所述设备的相应侧面的截面图。图6A描绘了设备的通过中心线的截面图，而图6A描绘了在与设备近侧的最小偏移处的截面图。

图7A和图7B是设备的前正视图和通过中心线的相关联的截面图，所述设备安装在钻探马达外壳的顶上原位中，围绕着从钻探马达外壳延伸的钻头卡盘，并且具有引导离开设备的排出软管。

图8A和图8B是倒角钻头卡盘的相关联的透视图和前正视图，所述倒角钻头卡盘用于与图1和图2的设备一起使用(如在图7A和图7B中所描绘的)，其中隐藏线在图8B的前正视图中以虚线描绘。

图9描绘了用于使钻探水成网状的系统，所述系统体现图1和图2的在对应于图7B的截面图的截面图中示出的设备，所述图7B的截面图描绘了图9的细节。

具体实施方式

首先参考图1、图2和图3，参考数字10标识根据本发明的一个特定优选实施方案的设备，所述设备用于将在高空钻探操作期间采用的液体(在下文简称为水)回收到地层(例如，岩石面)中，以便当用岩石钻机执行钻探时将钻屑(碎石、岩石碎片、灰尘等)冲洗掉，以及冷却钻探工具头(钻头或钻钢)。

设备10主要包括相互集成一体的漏斗结构12、安装结构14和溢洪道结构16。为了便于参考，相关术语(诸如前面、后面、侧面、上部、下部等)也将用来促进理解。因此应注意，漏斗结构12位于安装结构14上方的顶部，并且溢洪道结构16直接相邻地位于前面上，但为偏移的，并且在漏斗结构12的下方。

在进一步详细描述设备10之前，对其在上下文中的应用(如在图7A和图7B以及图9中所描绘)进行简单回顾是有益的。如所描绘的，设备10安装在处于高空钻机(未示出)的钻探马达18顶部上的壳体22处，所述壳体22具有向上突出的钻头卡盘20。设备10被设计成捕获钻屑和已被用过的钻孔冲洗(或漂洗)水的浆液混合物，所述浆液混合物在高空钻探操作期间落下并且所述浆液混合物否则将冲击到钻机22的侧面上并顺着侧面流下。连接到设备10的排出孔24将从由设备10收集的浆液混合物排出的已被用过的漂洗水移除。

高空钻机在本文将不进行进一步描述，并且应参考适当的文献。设备10的广泛操作原理是：当已被用过的漂洗水和钻屑的浆液混合物落 下时收集这种异质物质-并且将已被用过的漂洗水的较大部分从被丢弃的钻屑移除，而所回收的已被用过的漂洗水被排出用于收集在沉积箱或存储箱26中，所回收的已被用过的漂洗水可通过管道28由普通的水抽吸泵30(与采矿中使用的专业浆液泵相比)从所述沉积箱或存储箱26处提取，以用于通过合适的管道系统(水管设施)32再循环，以便再用作用于钻柱和钻头的冲洗水。所收集的已被用过的冲洗水可如所描绘的那样被存储和连续地成网状，或如要求所规定的作为废物被排出-或泵送离开。设备10被设计成排出在其中具有一些碎石的水，即，在所述设备处不完全地过滤具有超过特定颗粒大小的所有颗粒物质的已被用过的漂洗水。在所述设备处将浆液中的钻屑丢弃直到达到相对纯净的水平足以允许使用通用的泵送装备进行可靠的泵送，从而避免如果试图使用常规的水泵泵送颗粒物质(诸如钻屑)，则否则会发生的泵故障。

返回图1至图3，漏斗结构12包括：下部漏斗盘34，所述下部漏斗盘34具有直立的后壁36；倾斜的、部分截头圆锥形壁38；以及环形基底部分40，所述环形基底部分40具有用于容纳钻头卡盘20(如在图7A和图7B中所描绘)的基底并且允许从钻头卡盘20的基底下方通过的圆形中心孔口42。应注意，漏斗结构12严格来说在数学或几何意义上总体不是截头圆锥形的，并且不暗示所述漏斗的形状确切地为或甚至近似为圆形的，而仅仅暗示它限定接收器区，其中面向内的表面的较大部分是倾斜的以便朝向基底部分40引导材料。下部漏斗盘34的顶部边缘实际上不是圆形，而是在其后部为截短的。这没有任何特殊意义，只有以下事实：采用这种特定构型，使得漏斗区段12在平面图中不超过设备10所安装到的钻探马达壳体22(如在图7B中最佳地所见)的覆盖区。

漏斗盘34为落入漏斗结构12中并且由漏斗结构12收集的浆液混合物提供最低排出点，如下文所述。

在环形基底部分40的孔口42内定位和座落有圆形垫圈44，所述圆形垫圈44用来抵靠住钻探壳体22的头部部分而密封漏斗盘的底部以 免浆液混合物泄露到位于设备10下方的钻探马达18上。

如所述，当漏斗盘34的侧壁的主要部分38总体与平的环形基底部分40向上且向外成角度时，漏斗侧壁36的小部分在后部垂直地成角度。此外，应注意，倾斜的壁38的最上面的末端缘边部分46也垂直地延伸。这个部分46用来帮助收集浆液混合物，并且容许任选的、可移除的套圈48的方便且牢固的配合，所述套圈48具有与楼斗盘34的敞口顶部类似外廓的覆盖区并且借助于所述套圈48，漏斗区段12的体积可通过垂直地向上延伸外周壁36、38来增加。

套环48由合适的夹具或系件固定，并且优选由耐磨的、透明的(或半透明的)且有弹性的类橡胶材料(诸如硅树脂或基于聚氨酯的材料)制成。这容许准备在漏斗12中进行视觉检查并且如果损坏或磨损的话，可按需进行替换。相反，漏斗区段12的剩余部分由合适规格的钢片材料制成。

下部漏斗盘34的敞口嘴部(顶部)50优选由宽规格的栅格52覆盖，所述栅格52支撑在离散的水平延伸的凸耳54处，所述凸耳54焊接到盘34的倾斜且直立的侧壁38、36上。栅格52的规格被选择来将可能落入有钻屑的岩石捕捉到漏斗区段12中。栅格52的外廓在图3中最佳地可见，并且被定形成配合在漏斗12内侧并使漏斗盘34的环形基底部分40中的中心孔口42与漏斗侧壁的轮廓匹配。栅格52的规格被选择来使几乎所有最大的钻屑通过-并且在优选的实施方案中形成为以大约25mm乘以25mm间隔开的栅格。这类更大的材料片段可在操作期间引起阻塞，并且因此在试图通过漏斗区段12之前最佳地被捕捉。用手周期性地清洁栅格52进一步将障碍物从由网眼210截留的超过大小的片段移除。

将落入漏斗区段12并且由漏斗区段12捕获的浆液混合物通过圆柱形管道残端56传递至相邻的溢洪道区段16，所述圆柱形管道残端56绕对应的圆形端口(或通孔)或在其内焊接至倾斜的壁38外侧，所述对 应的圆形端口(或通孔)在设备的前部且中心处设置在倾斜的漏斗侧壁38中。最低程度的圆柱形管道残端56与漏斗盘34(即，环形基底壁34)齐平，以避免将过量的浆液混合物收集在漏斗盘34内。尽管可使用各种其他构型和尺寸，但是套管(管道残端)56的直径大约为40mm。套管56端接在排放来自漏斗区段12的浆液混合物的溢洪道区段16内。

溢洪道区段16包括类导管的垂直结构58，其具有三个封闭的壁部件：后壁60和两个侧壁62、64，所述两个侧壁62、64限定对设备10的正面敞开的基本托架或成角的u形垂直通道或通孔66。类导管的垂直结构58在优选的实施方案中垂直延伸，并且在使用中抵靠着钻探马达18的壳体22的垂直侧面定位。这确保设备10具有紧凑的覆盖区。

溢洪道侧壁62、64与从漏斗区段12的侧面并且在所述侧面处向下延伸的侧裙67、68齐平并且与所述侧裙67、68集成一体。侧裙66、68形成设备10的安装结构14的一部分，因为它们用来相对于钻探马达壳体22定位设备10。

在溢洪道区段16中的溢洪道侧壁62、64与漏斗区段12相遇的上端处安装了90度弯曲的进出门70，所述进出门70定位成在侧壁62、64之间跨越。进出门70具有手柄72，并且便利地保持在适当地方以便通过过盈配合以及还在保持夹74或类似夹具的帮助下封闭溢洪道通道或通孔66的上端，所述保持夹74或类似夹具以与从侧壁62、64延伸的协同操作的凸耳76相关联的方式配合。

进出门70(如在图3中最佳地所见)被定形成与溢洪道区段16的侧壁62、64的边缘齐平，并且具有向后定位的弧形边缘，使得它可齐平地抵靠在下部漏斗盘34的部分截头圆锥形的倾斜的侧壁38的外表面上。进出门70从其水平的后面部分向下弯曲至其水平的前面部分，以便被水平地定位成与浆液排放管道残端56的末端偏离。因此，进出门70用于两重目的：为从管道残端56排放的浆液提供飞溅表面并且在阻塞的情况下允许进入。

进出门70通过安装角77、有弹性的但在其他方面却形状稳定的挡板78附接到其下部末端的前面边缘。如在图6A中最佳地所见，挡板78设置为稍微向上弯曲并且在朝向溢洪道区段16的后壁的向后方向上延伸至与管道残端56的排放位置大约在同一水平面上的端部的凹形材料条带(或唇缘)。挡板78因此在溢洪道侧壁62、64之间提供在宽度方向上延伸的通道，从管道残端56排放并且由门70的内部弯曲的面飞溅的浆液借助于所述通道而被捕捉，并且沿溢洪道的宽度传播，并且随后以幕帘状排放到类导管的结构58的垂直通道/通孔66中。挡板78减缓了并且实际程度上控制了进入的浆液混合物的流动，使得进入的浆液混合物由挡板78收集，并且然后在浆液混合物连续到达的情况下，通过挡板78的自由缘边溢出到溢洪道导管66中。

具体地从图3和图6a-6b应注意，倾斜的过滤(在脱水的意义上)栅格(或筛网)80安装在侧壁62、64之间的通孔66内，以将通道66细分成朝向设备10的前面开口的部分66a和后面部分66b，所述后面部分66b充当用于在所述栅格80处与混合浆液分离的水的液体捕集区，所述混合浆液通过挡板78被排放到倾斜的过滤栅格80上。将栅格80的上部边缘支撑在横跨溢洪道侧壁62、64水平地定位的适当定形的定位杆(示意性地以82、83示出)处，而下端同样支撑在定位杆84处，使得栅格80可根据需要并且当需要时从通道66插入或移除。可选择栅格80的平面尺寸，使得其可紧密地配合在溢洪道侧壁62、64之间，并且仅在挡板80的末端边缘下方以朝向处于类导管垂直结构58下端处的垂直延伸前壁86的一定角度从邻近溢洪道后壁60延伸。因此，排放到脱水栅格上的浆液混合物沿用于在其下端排放的栅格80和沿垂直前壁86成瀑布般落下。

优选地，过滤筛网(脱水栅格)80在构型上是简单且坚固的，并且在优选的实施方案中，包括由一系列底层间隔开的大头钉连接的一系列间隔开的导轨。导轨的间距相对紧密，并且每个导轨的宽度大约1.5mm， 其中相邻边缘间隔开可比较的量。导轨的深度大约2mm，并且利用足够重的大头钉，筛网80是适当地坚固的。栅格80在基础构型上是源于百叶窗或小型牛栅栏。为了进行试验和实验，可使用许多不同构型来获得希望速率和希望量的脱水的混合浆液。

如所述，在操作设备10中，浆液混合物从挡板78溢出到脱水栅格80的上部区域上，溢出到沟槽的区66a中，并且顺着筛网渐进地朝向其下部区域流下。当浆液混合物中的已被用过的漂洗水行进时，它通过栅格80的导轨排出并且进入溢洪道16的通道/通孔66的向后的液体捕集区66b。尽管更大颗粒将顺着筛网80流下并且在筛网80的底部排放，在此处浆液混合物很大程度上将已被用过的漂洗水排出，但是浆液混合物中的碎石颗粒也将通过筛网80。

随着设备10的不断使用，由于浆液混合物的磨蚀效果并且具体地悬浮的钻屑与筛网摩擦，脱水栅格(筛网)80受到磨损。导轨的前缘随着使用而稍微变圆，这或多或少地减少了栅格80的效率。因此，栅格80不太能够有效地‘切开’浆液混合物。通过仔细观察可察觉到明显减慢的排放速率。可将栅格80移除并且以‘倒置’的方式替换以将筛网80的导轨的相对的(未磨损的)角暴露出来。如果筛网80在两个取向上都被磨损，那么如果需要的话，筛网80就可用替换物置换。可涵盖具有更大复杂度的特别设计的筛网，但对设备10的有效操作不是必须的。

‘筛除水的’栅格80相对陡峭地成一定角度，并且在优选实施方案中与水平面大约成55°。这个角度容许设备10具有相对紧凑的覆盖区，同时也有效地排出浆液混合物。更广泛的角度范围当然是可能的，其中到水平面的处于30°与80°之间的角度都是实际可行的，并且由于已经提及的原因，处于45°与65°之间的角度是有利的。如果角度太陡，就将存在不充分的排放，并且角度太浅，将容易堵塞筛网80，并且还使设备10的覆盖区扩大。

栅格80可看起来似乎特别陡峭，但发现在操作时有效地排出浆液 混合物中显著有效，并且对已被用过的漂洗水具有高的回收率。

设备10整体上有利地由焊接在一起的激光切割不锈钢制成。合适规格的不锈钢板的使用导致坚固单元，所述坚固单元能够很好地抗腐蚀，并且不太可能需要现场修理，并且重量达10kg量级。如提及的某些部件(诸如套环48、垫圈44和挡板70)希望地设置在合适的类橡胶材料中。某些零件(诸如所述的挠曲性部件，以及筛网80、网眼52和保持夹74)可能需要周期性地替换。

溢洪道区段16在其下端并入雨水斗结构88，其类似于在房屋屋顶排水槽结构中的许多落水管中发现的那些。自雨水斗结构88的排放导管90向外且向下延伸，以连接到排出软管22，如图9所示。雨水斗结构88向内成角度，以收集从溢洪道16递送的已被用过的漂洗水，所述已被用过的漂洗水然后从软管22递送除去。

图7A和图7B描绘了设备10结合钻探马达18的使用。钻钢尖端通常端接到适于开采钻探表面的钻头或其他岩石开采工具中。

设备10在使用中以钻头卡盘20和为中心并且置于钻探马达18的顶部。如所描绘的，钻探马达18具有大致矩形的外壳，所述外壳具有平的顶部表面和垂直侧面。

设备10通常被定形成围绕钻探马达22的外壳的顶部表面，并且抵靠着外壳的垂直侧面匹配。钻头卡盘20配合到钻探马达18中，以便从马达接收扭矩并且传输至钻钢。由于下部漏斗基底34的中心孔口42，钻头卡盘20可在设备10内自由地旋转。

在操作中，将加压的漂洗水馈送通过钻探马达18的外壳，通过钻头卡盘22，并且进入钻钢的中空的内部。当开采岩石面等时，将漂洗水强制通过附接到钻钢的钻头端部，并且将通过钻探得到的钻屑和碎石以及任何其他赃物、碎屑或植物性材料漂洗掉。混合有钻屑等、形成如所述的浆液混合物的已被用过的漂洗水从开采表面向下朝向相邻钻钢落下。

典型的现场使用跟踪相邻钻钢的液压驱动的钻桅。在钻探现场开采表面处，千斤顶及附接板被按压并且抵靠着钻探现场周围的待被钻头钻探的表面保持稳固。当需要时-诸如当添加或调换或移除另外的钻钢时，附接到钻桅的颚式夹具用来保持钻钢。钻钢借助于正方形支架布置结构由卡盘20驱动，所述正方形支柱布置结构允许通过卡盘20从马达传输扭矩。

橡胶护罩(未示出)可任选地被提供并且附接到随附的钻桅，并且当钻探发生时，绕钻头或钻钢设置在开采表面处或其附近。当混合物落下时，这可有助于准直混合物。此外，人们可最小化已被用过的漂洗水和钻屑以免飞得相距太远，并且从而使大多数混合物包含至处于与钻钢的包含半径内的相对受限的外周。

虽然钻钢暗示在径直的垂直取向上操作，但是事实上它可以一定角度操作。设备10可调节这类角度，尽管如所示套环48的使用可能需要修改或移除以有助于收集尽可能多的已被用过的票洗水。

出于完整性，图8A和图8B被提供，并且提供邻近于设备10使用的示例性钻头卡盘800的视图。钻头卡盘800包括卡盘头810以及沿卡盘头810的纵向轴线延伸的柄820，所述柄820的截面轮廓是圆的。沿柄820设置的是支柱830，所述支柱830如所述是正方形轮廓，并且适于配合在钻探马达的驱动件中的匹配凹槽中。柄820和支柱830在构造上是常规的，并且用来将扭矩从钻探马达传输至钻头卡盘800，并且因此传输至钻钢、关联的岩石开采工具以及最终地岩石的开采面。

图9描绘集成系统100，所述系统100依赖于设备10以收集已被漂洗的水。排出软管24在一端处连接到附接到设备10的雨水斗88的落水管。在另一端处，排出软管24将已被漂洗的水排放到(示意性地描绘的)储箱26。泵30(也示意性地描绘的)和关联的馈送软管28将已被用过的漂洗水从储箱移除，并且通过回流管线32泵送返回至钻探马达18以便再使用。可使用任何合适的通用泵，通过系统100循环的已被用过 的漂洗水将不是干净的，由设备10过滤确保将具有足以抑制可靠操作的尺寸的钻屑移除。泵30应被合适地定额，并且足以维持希望的流动速率-上文提到指示性的示例性流动速率为1500升/小时。

由于一定比例的已被用过的漂洗水在操作期间不可避免地被流失，因而有利地提供用于注射补充水(例如注入到储箱26中)的供应-诸如通过加压的入口和(例如)控制浮件或任何其他器件。

因此网状回路被形成，并且比如果仅留下已被用过的漂洗水以浸泡在邻近地面中或收集在邻近地面周围的话，需要循环更少的水。

虽然本文描述和描绘的设备10和系统100根据一个特定优选实施方案被呈现，但是事实上存在本发明可实现的许多变化的替代形式。在不背离本发明的精神和范围的情况下，可作出关于设计和构造的各种添加、修改以及替换。

Claims (18)

1.一种钻井液收集设备，其包括：

漏斗，所述漏斗可操作地配合在钻钢或钻头卡盘周围；

溢洪道，其具有可操作地配合在其上的过滤筛网，所述溢洪道与所述漏斗连通。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述溢洪道的过滤栅格包括布置在网格中的多个杆，所述网格在跨越杆的长度方向和宽度方向之间具有预定间距。

3.如权利要求2所述的设备，其中所述网格为正交网格。

4.如权利要求2所述的设备，其中在所述宽度方向上延伸的杆之间的所述间距沿所述栅格的延伸部从其上部的、混合的浆液接收区朝向下部的、脱水的浆液排放区变化。

5.如权利要求2或4所述的设备，其中所述过滤栅格是由横向的和重叠相交的正方形截面杆构成的平面栅格结构。

6.如权利要求5所述的设备，其中所述过滤栅格被接收在所述溢洪道的相对的垂直侧壁之间，并且在所述溢洪道中与水平面成45°与65°之间的角度。

7.如权利要求6所述的设备，其中所述过滤栅格在所述溢洪道中与水平面成55°的角度。

8.如权利要求1所述的设备，其中所述漏斗具有内部体积，所述内部体积足以暂时地接收预定量的浆液混合物而不会溢出，同时朝向所述溢洪道以受控的流动速率排放所述浆液。

9.如权利要求8所述的设备，其中所述漏斗包括具有垂直的外周壁的可移除的套环延伸部，所述可移除的套环延伸部可安装到下部漏斗区段的敞口顶端，所述下部漏斗区段至少部分地具有端接在所述漏斗的所述基底处的倾斜的内表面。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述套环延伸部由透明的或半透明的弹性材料形成，以容许准备对所述漏斗结构的内侧进行可视检查。

11.如权利要求8所述的设备，其中所述漏斗的浆液排放端口与套管管道连通，以用于排出由所述漏斗以受控的方式接收到所述溢洪道中的所述浆液混合物。

12.如权利要求8所述的设备，其还包括配合在所述漏斗的敞口顶端内侧或上方的栅格防护罩，所述栅格防护罩被设定尺寸来防止钻屑中的特定大小或更大的岩石进入所述漏斗结构中。

13.如权利要求1所述的设备，其中所述溢洪道至少部分地具有类导管的u形通道构型，所述类导管的u形通道构型具有相对的垂直侧壁和横跨所述侧壁的后壁，所述过滤栅格具有平的、平面构型并且定位成在所述侧壁之间以倾斜的方式从靠近所述后壁的上端附近朝向远离所述后壁的下端延伸，横跨所述侧壁的垂直前壁邻接所述过滤栅格的下部末端。

14.如权利要求13所述的设备，其中所述溢洪道的所述上端包括可移除的进出门，其横跨所述侧壁并且与所述浆液排放端口/套管管道排出到所述溢洪道中的位置相对配合。

15.如权利要求13所述的设备，其还包括挡板，所述挡板定位在所述溢洪道的与所述浆液排放套管管道的出口相对的上端，以减缓所述浆液混合物在所述溢洪道中到所述过滤栅格上的流动。

16.如权利要求15所述的设备，其中所述挡板是在所述溢洪道的宽度上跨越并且横跨所述侧壁的凹形条带。

17.如权利要求14或15所述的设备，其中所述挡板以可移除的方式安装在所述进出门处。

18.如权利要求13所述的设备，其中所述溢洪道的所述液体捕集区在其下端处设置有具有或不具有另外的过滤筛网的雨水斗结构或连接到所述雨水斗结构，所述雨水斗结构进而排放到用于引导从所述浆液混合物移除的所述液体以便进一步使用或排放的落水管。