EA024214B1 - Промывная система для вертикального сепаратора разделения жидкой и твердой фаз, вертикальный сепаратор, содержащий указанную промывную систему, и способ промывки выпускного канала разгрузочной камеры указанного сепаратора - Google Patents

Abstract

Промывная система для сушилки для материала содержит опорное кольцо, трубчатое кольцо, прикрепленное к опорному кольцу и имеющее внутренний диаметр и наружный диаметр, источник текучей среды, сообщенный с пространством, ограниченным внутренним диаметром трубчатого кольца, и множество отверстий, расположенных вдоль периферии трубчатого кольца и способных выводить текучую среду из трубчатого кольца. Способ промывки выпускного канала для твердых веществ сушилки для материала, содержащий разделение смеси твердых веществ и жидкостей на твердую фазу и жидкую фазу, накопление твердой фазы в разгрузочной камере, создание потока текучей среды в пространство, ограниченное внутренним диаметром трубчатого кольца, вывод текучей среды через множество отверстий в трубчатом кольце и удаление накопившихся твердых веществ со стенки разгрузочной камеры сушилки для материала.

Description

Раскрытые варианты осуществления изобретения, в общем, относятся к сушилке для материала (вертикальному сепаратору разделения жидкой и твердой фаз), предназначенной для загрузки смеси твердых и жидких материалов и разделения этой смеси на твердую фазу и жидкую фазу. В частности, раскрытые здесь варианты осуществления, в общем, относятся к сушилке для материала, приспособленной для временного хранения в ней твердой фазы. Конкретнее, раскрытые здесь варианты осуществления, в общем, относятся к сушилке для материала, снабженной промывной системой.

Уровень техники

Способы вращательного бурения с использованием буровой коронки и бурильных колонн давно использовали для бурения скважин в подземных формациях. Во время подобного бурения в скважине обычно циркулируют буровые растворы для обеспечения охлаждения и смазки бурового устройства, подъема обломков выбуренной породы из ствола скважины и уравновешивания давления в подземной формации. Для обеспечения рециркуляции бурового раствора необходимо удалять из него обломки выбуренной породы и другие твердые вещества перед повторным его использованием. Для удаления из бурильного раствора твердых материалов обычно используют качающиеся грохоты.

Твердые материалы, удаленные из бурового раствора на вибрационных ситах, часто содержат смоченные нефтью или смоченные водой обломки, в том числе и углеводороды из бурильного раствора, ствола скважины или и те и другие обломки. Подобные обломки обычно нельзя сразу же сбрасывать в окружающую среду, чтобы избежать загрязнения окружающей среды углеводородами и извлечь ценные добавки, оставшиеся в обломках. В качестве вторичной операции, сопровождающей отделение твердых материалов от бурильного раствора на вибрационных ситах, можно использовать сушку, позволяющую удалять из обломков остатки бурильного раствора.

Для сушки обломков перед сбрасыванием в отвал или накопитель часто используют вертикальные центробежные сепараторы. Обычно вертикальные сепараторы или сушилки для материала имеют корпус, содержащий приводной механизм, соединенный и с винтовым устройством, и с ситовым устройством. Сепаратор имеет также впускной канал, предназначенный для загрузки материала, подвергаемого разделению. Поступивший в сепаратор материал подхватывается винтовым устройством и ситовым устройством по мере своего перемещения вниз. Жидкий компонент и/или очень мелкие частицы под действием центробежной силы отбрасываются наружу сквозь мелкоячеистую сетку, находящуюся в промежутке между ситом и корпусом. Затем большая часть жидкостей вытекает наружу, а твердые вещества обычно удаляются через выпускное средство, имеющее наружную стенку, расположенную под роторным приводным устройством.

Под действием центробежной силы, используемой для отделения жидкого компонента от твердого компонента, твердый компонент обычно отбрасывается наружу в том направлении, в котором вращаются винтовое и ситовое устройства в процессе продвижения к выходу. Нередко это приводит к отложению твердого материала на наружной стенке выпускного средства, которое приходится периодически удалять, для предотвращения забивания выпускного средства на участке между винтовым и ситовым устройствами. Для прочистки выпускного средства от твердых веществ приходится останавливать сепаратор на время, которое требуется для прочистки этого средства.

Для предотвращения отложения твердого материала в заявке на патент США № 20080120864 был предложен центробежный сепаратор, содержащий множество импульсных сопел, сообщенных с источником воздуха. В импульсные сопла можно периодически подавать воздух, направляя струи воздуха на выпускное средство. Кроме того, импульсные сопла могут быть расположены так, чтобы струи воздуха были направлены на наружную стенку в радиальном направлении или относительно наружной стенки в осевом направлении.

Существует потребность в очистном устройстве, которое предотвращало бы отложение твердых веществ в выпускном средстве сушилки для материала.

Сущность изобретения

Согласно изобретению создана система для промывки сушилки для материала, содержащая опорное кольцо, трубчатое кольцо, прикрепленное к опорному кольцу, и имеющее внутренний диаметр и наружный диаметр, источник текучей среды, сообщенный с пространством, ограниченным внутренним диаметром трубчатого кольца, и множество отверстий, расположенных по периферии трубчатого кольца и приспособленных выводить текучую среду из трубчатого кольца.

Согласно изобретению создан способ промывки канала для выпуска твердых веществ из сушилки для материала, содержащий подачу смеси твердых веществ и жидкостей в сушилку для материала, разделение смеси твердых веществ и жидкостей на твердую фазу и жидкую фазу, накопление твердой фазы в разгрузочной камере, создание потока текучей среды в пространство, ограниченное внутренним диаметром трубчатого кольца, расположенного в разгрузочной камере. В некоторых вариантах осуществления этот способ включает также вывод текучей среды через множество отверстий, расположенных в трубчатом кольце, и удаление накопившихся твердых веществ со стенки разгрузочной камеры сушилки для материала.

Согласно изобретению создана также сушилка для материалов, содержащая впускной канал, кон- 1 024214 фигурацию для ввода смеси твердых веществ и жидкостей в сушилку для материала, центробежный сепаратор для разделения смеси твердых веществ и жидкостей на твердую фазу и жидкую фазу, разгрузочную камеру для сбора отделенной твердой фазы и промывную систему. В некоторых вариантах осуществления промывная система содержит трубчатое кольцо, прикрепленное к опорному кольцу, и имеющее внутренний диаметр и наружный диаметр, источник текучей среды, сообщенный с внутренним диаметром трубчатого кольца, и множество отверстий, расположенных по периферии трубчатого кольца и приспособленных для вывода текучей среды из трубчатого кольца.

Другие особенности и преимущества настоящего изобретения очевидны из следующего описания и прилагаемой формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведен аксонометрический вид промывной системы согласно настоящему изобретению.

На фиг. 2 показано поперечное сечение промывной системы согласно настоящему изобретению.

На фиг. 3 показано поперечное сечение сушилки для материала согласно настоящему изобретению.

На фиг. 4 приведен аксонометрический вид промывной системы согласно настоящему изобретению.

Подробное описание

Настоящее изобретение относится к сушилке для материала (вертикальному сепаратору разделения жидкой и твердой фаз), для ввода смеси твердых веществ и жидкостей и разделения этой смеси на твердую фазу и жидкую фазу. Сушилка для материала, согласно изобретению обеспечивает предотвращение отложения материала в разгрузочной камере.

На фиг. 1 и 2 показаны аксонометрические вид и поперечное сечение, соответственно, промывной системы 100 согласно настоящему изобретению. Промывная система 100 содержит опорное кольцо 102, изготовленное из материала, способного выдерживать температуру воды в диапазоне примерно от -3,9 примерно до 48,9°С. В некоторых вариантах осуществления опорное кольцо 102 может быть изготовлено прокаткой плоской заготовки металла, такого, например, как сталь или нержавеющая сталь, в кольцо, имеющее наружный диаметр 104, и два конца плоской заготовки можно приварить друг к другу или скрепить друг с другом каким-либо иным образом.

На наружной поверхности 110 опорного кольца 102 можно установить трубчатое кольцо 106, имеющее внутренний диаметр 108, который несколько превышает или примерно равен наружному диаметру 104 опорного кольца 102. В некоторых вариантах осуществления трубчатое кольцо 106 можно устанавливать на опорное кольцо 102 с использованием сварки, клеев или механических креплений, таких, например, как крепежные скобы. В варианте осуществления с использованием крепежных скоб 112 в опорном кольце 102 можно просверлить множество отверстий 114 на требуемом расстоянии друг от друга и затем заглушить отверстия 114. Трубчатое кольцо 106 можно прикрепить к опорному кольцу 102, перемещая крепежные скобы 112 к отверстиям 114 и надежно прикрепляя крепежные скобы 112 к опорному кольцу 102 с помощью, например, болтов, винтов, заклепок или других крепежных деталей, известных в этой области техники.

Как показано на фиг. 2, труба, образующая трубчатое кольцо 106, может иметь внутренний диаметр 116 и наружный диаметр 118 в поперечном сечении. Трубчатое кольцо 106 может быть изготовлено прокаткой секции пластикового шланга или металлической трубы в кольцо, и два конца трубчатой секции можно соединить с помощью, например, резьбового трубного соединения или сварки. В некоторых вариантах осуществления трубное резьбовое соединение может быть изготовлено из коррозионностойкого материала, такого, например, как нержавеющая сталь. Как показано на фиг. 1, в одном варианте осуществления на каждый конец прокатанной трубчатой секции трубчатого кольца 106 можно установить фитинг 120 для соединения труб без их вращения и соединить эти фитинги друг с другом с помощью тройника 122. Одним концом тройник 122 может быть соединен с первым фитингом для соединения труб без их вращения 120, а вторым концом тройник 122 может быть соединен со вторым фитингом для соединения труб без их вращения 120.

Третье отверстие тройника 122 может быть соединено с линией для подачи текучей среды (не показанной на фигуре), и линия для подачи текучей среды может обеспечивать подачу текучей среды в промывную систему 100. В некоторых вариантах осуществления в промывную систему 100 можно обеспечивать подачу воды из накопителя (не показанного на фигуре). В тех вариантах осуществления, которые используются при морском бурении, можно обеспечивать подачу в промывную систему 110 морской воды из линии морской воды (не показанной на фигуре) буровой вышки. В тех вариантах осуществления, где используется морская вода, лучше использовать компоненты промывной системы 100, изготовленные из коррозионностойких материалов, таких, например, как нержавеющая сталь, или наносить на эти компоненты коррозионностойкие покрытия, такие, например, как цинк.

На фиг. 3 изображено поперечное сечение сушилки для материала 300 в соответствии с настоящим изобретением. В качестве примера коммерчески доступной сушилки для материала можно привести сушилку Уетй-С компании М-Ι 8\УЛСО® Ь.Ь.С. (Хьюстон, шт. Техас). Сушилка для материала 300 может содержать впускной канал 302, для ввода смеси твердых веществ и жидкостей и сепаратор 304, для раз- 2 024214 деления этой смеси на твердую фазу и жидкую фазу. В некоторых вариантах осуществления сепаратор 304 может содержать, например, винтовое и ситовое устройства (не показанные на фигуре), как было указано выше. Отделенная твердая фаза может накапливаться в разгрузочной камере 306, имеющей наружную стенку 308. Промывочная система 100 может быть расположена внутри сушилки для материала (вертикального сепаратора разделения жидкой и твердой фаз) 300 и может быть установлена на верхней поверхности 310 разгрузочной камеры 306. В некоторых вариантах воплощения промывочная система 100 может быть прикреплена к верхней поверхности 310 камеры 306 с помощью, сварки, клеев или механических крепежей. Например, опорное кольцо 102 может быть приварено к верхней поверхности 310 разгрузочной камеры 306. В альтернативных вариантах осуществления трубчатое кольцо 106 может быть непосредственно связано с верхней поверхностью 310 разгрузочной камеры 306 с помощью, например, крепежных скоб, сварки или клеев. Верхняя поверхность 310 разгрузочной камеры 306 может находиться под ротором (не показанным на фигуре) в сепараторе 304. Линия для подачи текучей среды (не показанная на фигуре) может быть подсоединена к трубчатому кольцу 106 через наружный корпус 312 сушилки для материала 300 и сообщена с пространством, ограниченным внутренним диаметром 116 трубчатого кольца 106. В определенных вариантах осуществления на линии для подачи текучей среды может быть установлен регулирующий клапан (не показанный на фигуре) таким образом, чтобы можно было регулировать скорость подачи текучей среды.

На фиг. 4 приведен аксонометрический вид промывной системы 100, установленной внутри сушилки для материала 300. Во время эксплуатации текучая среда может поступать в пространство, ограниченное внутренним диаметром (не показанное на фигуре) трубчатого кольца 106 и может выходить через множество отверстий 402, имеющихся в трубчатом кольце 106. Отверстия 402 могут быть расположены друг за другом вдоль трубчатого кольца 106, но в некоторых вариантах осуществления отверстия 402 могут быть расположены друг возле друга на расстоянии примерно 2,5 см одно от другого. По меньшей мере одно из отверстий 402 может представлять собой прямую или изогнутую прорезь, выполненную в трубчатом кольце 106 для введения текучей среды по всей длине прорези в виде завесы. В определенных вариантах осуществления отверстие 402 может иметь длину около 13 см и ширину около 1,6 мм. Специалистам в данной области понятно, что можно использовать множество конструктивных параметров, таких, например, как форма, длина и ширина отверстия 402, для обеспечения требуемого количества текучей среды, вводимой из трубчатого кольца 106 и придания текучей среде требуемого профиля, такого, например, как брызги, струя или завеса. Специалисту в данной области понятно также, что количество отверстий 402 и скорость подачи текучей среды через эту систему могут также являться факторами, определяющими количество текучей среды, вводимой в разгрузочную камеру для твердых веществ.

Кроме того, давление, под которым текучая среда выходит из отверстий 402, может быть связано со скоростью подачи текучей среды через промывную систему 100. В некоторых вариантах осуществления желательно выводить текучую среду из отверстий 402 под высоким давлением таким образом, чтобы текучая среда могла контактировать под высоким давлением с накопившимися твердыми веществами (не показанными на фигуре), которые могут размещаться на наружной стенке 308 разгрузочной камеры 306, и благодаря этому удалять накопившиеся твердые вещества. Давление, под которым текучая среда контактирует с накопившимися твердыми веществами или наружной стенкой 308, может определяться обсуждавшимися выше конструктивными параметрами, а также скоростью подачи текучей среды через промывную систему 100. В определенных вариантах осуществления текучую среду можно нагнетать с помощью, например, диафрагменного насоса (не показанного на фигуре), через промывную систему 100 со скоростью в диапазоне примерно от 150 примерно до 284 л/мин. Специалисту в данной области будет понятно, что желательно масштабировать промывную систему в зависимости от размера и производительности сушилки для материала, в которой будет установлена промывная система. Так, например, для более крупной сушилки для материала может потребоваться более крупная промывная система, обеспечивающая большую скорость подачи текучей среды, тогда как для менее крупной сушилки для материала может потребоваться менее крупная промывная система, обеспечивающая меньшую скорость подачи текучей среды.

Траектория движения текучей среды, выходящая из трубчатого кольца 108, может определяться обсуждавшимися выше конструктивными параметрами, а именно, формой, длиной, шириной отверстий 402 и их количеством, а также скоростью подачи текучей среды в промывную систему 100 и расположением отверстий 402 на трубчатом кольце 108. В некоторых вариантах осуществления отверстия 402 могут находиться на нижнем участке или на наружном участке трубчатого кольца 108, который обращен в сторону наружной стенки 308 таким образом, чтобы вывод текучей среды происходил в направлении наружной стенки 308. В результате этого текучая среда может контактировать с наружной стенкой 308 и отражаться от нее. Первоначальное контактирование текучей среды с наружной стенкой 308 и/или накопившимися твердыми веществами может приводить к удалению накопившихся твердых веществ с наружной стенки 308 разгрузочной камеры 306. Отражение текучей среды от наружной стенки 308 может помешать дальнейшему накоплению на ней твердых веществ.

Подача текучей среды в промывную систему 100 может производиться непрерывно, или же ее можно нагнетать периодически. Промывная система 100 может производить промывку через определен- 3 024214 ные промежутки времени или промывать разгрузочную камеру 306 после накопления в ней материала в определенном объеме. В определенных вариантах осуществления промывку можно проводить без остановки сушилки для материала или промывку можно проводить в промежутках между проведением отдельных операций на сушилке для материала. Специалистам в данной области понятно, что промывную систему 100 можно запускать вручную или же работу промывной системы 100 можно автоматизировать, чтобы обеспечить проведение промывки в определенное время.

Промывная система 100 может предотвращать накопление твердых веществ на наружной стенке 308; однако при дальнейшей эксплуатации сушилки для материала 300 объем твердого вещества в разгрузочной камере 306 может снова возрастать. Как только количество твердых веществ в разгрузочной камере 306 достигнет определенной высоты или определенного объема, можно проводить чистку, чтобы почти полностью удалить накопившиеся твердые вещества из разгрузочной камеры 306.

Преимущественно раскрытые варианты осуществления изобретения могут обеспечивать очистку от накопившихся твердых веществ наружной стенки разгрузочной камеры сушилки для материала. Кроме того, раскрытые варианты осуществления могут предотвращать накопление твердых веществ на наружной стенке. Промывная система и способ согласно раскрытым здесь вариантам осуществления могут успешно снижать частоту, с которой приходится вручную очищать разгрузочную камеру для твердых веществ, и могут уменьшать количество времени и труда, затрачиваемое на ручную очистку разгрузочной камеры для твердых веществ. Удаление и/или предотвращение накопления твердых веществ на наружной стенке может предотвратить оседание накопившихся твердых вещества и предотвратить повреждение ротора.

Хотя это изобретение было описано с использованием ограниченного количества вариантов его осуществления, специалисту в данной области понятно, что можно осуществить и другие варианты осуществления, которые не отклоняются от сущности раскрытого в данной заявке изобретения. Соответственно, объем этого изобретения должен ограничиваться только приведенной формулой изобретения.

Claims (19)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Промывная система для вертикального сепаратора разделения жидкой и твердой фаз, содержащая опорное кольцо, трубчатое кольцо, прикрепленное к опорному кольцу, причем труба, образующая трубчатое кольцо, имеет в поперечном сечении внутренний диаметр и наружный диаметр, источник жидкости в жидкостном сообщении с пространством, ограниченным внутренним диаметром трубчатого кольца, и множество отверстий, расположенных по периферии трубчатого кольца и приспособленных для вывода жидкости из трубчатого кольца, причем на концах трубчатого кольца расположены первый и второй фитинги для соединения труб без их вращения, первый и второй фитинги для соединения труб без их вращения соединены с тройником, причем третье отверстие тройника соединено с источником жидкости.
2. 2. Система по п.1, в которой трубчатое кольцо изготовлено из стали или нержавеющей стали.
3. 3. Система по п.1, в которой внутренний диаметр трубчатого кольца составляет около 12,7 мм.
4. 4. Система по п.1, в которой трубчатое кольцо прикреплено к опорному кольцу с помощью множества крепежных скоб.
5. 5. Система по п.1, в которой отверстия приспособлены для направления воды из трубчатого кольца в направлении вниз.
6. 6. Система по п.1, в которой отверстия имеют длину, составляющую около 12,7 см и ширину, составляющую около 1,6 мм.
7. 7. Система по п.1, в которой отверстия расположены вдоль трубчатого кольца на расстоянии друг от друга, составляющем около 2,5 см.
8. 8. Система по п.1, в которой жидкость, нагнетаемая через трубчатое кольцо из источника жидкости, является пресной водой или морской водой.
9. 9. Вертикальный сепаратор разделения жидкой и твердой фаз, содержащий центробежный сепаратор для разделения смеси твердых веществ и жидкостей на твердую фазу и жидкую фазу, входной канал для ввода смеси твердых веществ и жидкостей в указанный центробежный сепаратор, разгрузочную камеру для сбора отделенной твердой фазы и промывную систему по п.1, расположенную в указанной разгрузочной камере.
10. 10. Узел по п.9, в котором промывная система соединена с верхней поверхностью разгрузочной камеры.
11. 11. Узел по п.10, в котором промывная система соединена с корпусом вертикального сепаратора разделения жидкой и твердой фаз посредством сварки.
12. 12. Узел по п.9, в котором трубчатое кольцо изготовлено из стали или нержавеющей стали.
13. 13. Узел по п.9, выполненный с возможностью подачи в трубчатое кольцо морской воды из линии морской воды морской буровой вышки.
14. 14. Узел по п.13, в котором линия морской воды выполнена с возможностью подачи морской воды в трубчатое кольцо со скоростью в диапазоне от около 151 до около 284 л/мин.

    - 4 024214
15. 15. Способ промывки выпускного канала для твердых веществ вертикального сепаратора разделения жидкой и твердой фаз с использованием промывочной системы по п.1, в котором подают поток жидкости в пространство, ограниченное внутренним диаметром трубчатого кольца, расположенного в разгрузочной камере; выводят жидкость через множество отверстий, выполненных в трубчатом кольце для того, чтобы удалить накопившиеся твердые вещества со стенки разгрузочной камеры вертикального сепаратора разделения жидкой и твердой фаз.
16. 16. Способ по п.15, в котором жидкость выводят в направлении стенки разгрузочной камеры вертикального сепаратора разделения жидкой и твердой фаз.
17. 17. Способ по п.15, в котором при подаче жидкости ее нагнетают со скоростью в диапазоне от около от 151 до около 284 л/мин.
18. 18. Способ по п.15, в котором при подаче жидкости в трубчатое кольцо нагнетают морскую воду из линии морской воды морской буровой вышки.
19. 19. Способ по п.15, в котором жидкость подают из питающего резервуара жидкости посредством диафрагменного насоса.