NO344375B1

NO344375B1 - Apparat og fremgangsmåte for tetthetsseparator for borefluid

Info

Publication number: NO344375B1
Application number: NO20101054A
Authority: NO
Inventors: Thomas Robert Larson
Original assignee: Nat Oilwell Varco Lp
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2019-11-18
Also published as: US9333511B2; US8715506B2; GB201012424D0; US8795535B2; NO20101055A1; GB2472150A; NO20101054A1; GB2472149B; US20140305875A1; GB201012423D0; US20110017600A1; GB2472149A; US9339821B2; NO344376B1; US20140197030A1; US20110017675A1; GB2472150B

Description

PRIORITET

[0001] Denne ikke-provisoriske søknad krever fordelen av US-provisoriske søknad nr. 61/227,961, innlevert 23. juli, 2009, med tittelen ”SYSTEM AND METHOD FOR DENSITY SEPARATOR FOR DRILLING FLUID,” og som navngir Thomas R.

Larson som oppfinner, som herved innlemmes med referanse i sin helhet.

OMRÅDE FOR OPPFINNELSEN

[0002] Den foreliggende oppfinnelse angår generelt materialseparatorer, og spesielt en tetthetsseparator for borefluid.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

[0003] US 4988427 A omtaler systemer hvor strømningen av elektrisk vekselstrømkraft mellom elektrode(r) og jordelektrode(r) i kontakt med et arbeidsfluid blir brukt til å separere materialer innen arbeidsfluidet og å agitere arbeidsfluidet og separere forurensninger innen fluidet. Systemene kan være rørformede eller bokslignende og er styrt gjennom sensorer og en datamaskin. Arbeidsfluidene kan være mineralmalm, industriavfall, forurenset jord, etc.

[0004] Boreslam har blitt benyttet i hydrokarbonreservoarer for mange år. Slam er benyttet for å etablere en riktig penetrasjonshastighet av borkronen inn i borehullet. Mange variabler, slik som den ønskede hulldybde, er overveid ved bestemmelse av de nødvendige egenskapene til slammet, og hvilke materialer som er påkrevet for å oppnå den nødvendige konsistens. Slammet kan innbefatte mineraler, kalt baritt eller hematitt, hvor begge er meget tette. Andre komponenter i slammet kan innbefatte et leirmineral som er beregnet å tette og smøre veggen til hullet og skape en spesifikk reologi i boreslammet.

[0005] Etter som hullet bores, er boreslam konstant pumpet ned til borkronen for å rengjøre avskjæringer (borekaks) bort fra borkronen. Slammet returneres så til overflaten, og fører borekakset med opp. Det benyttede borefluid omfatter en varietet av materialer, slik som sand, leire, baritt, hematitt og/eller borekaks, f.eks. Baritt og hematitt er tilført slammet for å øke fluidtettheten, og disse mineraler er meget kostbare. Således er en varietet av konvensjonelle teknikker benyttet for å gjenvinne disse mineraler med borefluidet for gjenbruk, idet borekaks separeres for å kastes.

[0006] Én av de konvensjonelle separasjonsteknikker benytter et filter, som separerer partiklene i slammet basert på størrelse. Fordelen med en slik fremgangsmåte oppstår imidlertid når størrelsene av kakset er vesentlig det samme som størrelsen av baritt og hematitt. Således er filteret ineffektivt for å isolere baritt og hematitt. En andre vanlig separasjonsteknikk er sentrifugen. Denne maskin benytter høye akselerasjonskrefter for å binde tette (kompakte) partikler til veggen av et spinnende kammer hvor de er fjernet og gjenvunnet. Ulempen med denne fremgangsmåte er imidlertid at grovere uønsket borekaks også blir bundet til veggen sammen med kompakte materialer. De er derfor også gjenvunnet, selv om det mer ønskelig å kaste disse partikler.

[0007] I lys av det foregående, er det behov innen fagområdet for en separator for å overvinne eller avhjelpe de forannevnte mangler med den tidligere kjente teknikk.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0008] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved et system for å separere materialer fra en fluidblanding, systemet omfatter:

et innløp for fluidblandingen; og

en separator koplet til innløpet for å motta fluidblandingen fra innløpet, separatoren omfatter:

et primærkammer for å samle fluidblandingen, kjennetegnet ved at: primærkammeret er omgitt av en elektrisk spole og omfatter i det minste en magnet, hvori magneten og den elektrisk spole er konfigurert for å skape et magnetisk felt for på den måten å suspendene et første materiale av fluidblandingen i primærkammeret;

hvori et andre materiale i fluidblandingen oppstår over det første suspenderte materiale og et tredje materiale oppstår under det første suspenderte materialet i primærkammeret.

[0009] Foretrukne utførelsesformer av systemet er utdypet i kravene 2 til og med 9.

[0010] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås videre ved et apparat for å separere materiale fra en fluidblanding, apparatet omfatter:

et innløp for fluidblandingen; og

en separator koplet i innløpet og konfigurert for å motta fluidblandingen fra innløpet, kjennetegnet ved at separatoren omfatter:

et konisk primærkammer for å samle fluidblandingen hvori det koniske primærkammer omfatter en sylindrisk kjerne og hvori et parti av det koniske kammer er omgitt av en elektrisk spole konfigurert for å tilveiebringe et elektrisk felt for å suspendere et første materiale i fluidblandingen i det koniske primærkammet, hvori et andre materielt i fluidblandingen oppstår over det første suspenderte materiale og et tredje materiale oppstår under det første suspenderte materialet i det koniske primærkammer.

[0011] En foretrukket utførelsesform av apparatet er utdypet i krav 11.

[0012] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås også ved en fremgangsmåte for å separere materiale fra en fluidblanding, fremgangsmåten omfatter trinnene av:

(a) tilføring av fluidblandingen;

(b) oppsamling av fluidblandingen i et primærkammer til en separator kjennetegnet ved at

primærkammeret omgis av en elektrisk spole og omfatter en spinnende kjerne som omfatter i det minste en magnet, hvori magneten og den elektriske spole konfigureres for å skape et magnetisk felt;

(c) fluidblandingen utsettes for det magnetiske felt i separatoren; og

(d) suspendering av et første materiale i fluidblandingen i primærkammeret, hvori et andre materiale i fluidblandingen oppstår over det første suspenderte materiale og et tredje materiale i fluidblandingen oppstår under det første suspenderte materiale.

[0013] Det er omtalt apparater og fremgangsmåter for å separere mineraler basert primært på tetthet, med kun en minimal interferens fra virkningen av partikkelstørrelse. Det er omtalt en separator som skaper og opprettholder slam med en kontrollerbar tetthet, som f.eks. kan være målrettet mellom 3,0 og 3,9 kilogram pr. liter for å separere baritt fra borekaks. Det er også omtalt innløpsutstyr (engelsk hardware) som tillater den blandede mineralsuspensjon (slik som brukt borefluid, etc.) å gå inn i det første separasjonskammer, og utstyr som tillater tre utløp (atskilte) strømmer til å gå ut av anordningen. Én av de tre utløpsstrømmer fører mineralene, som har en tetthet større enn brukerens valgte tetthets-settepunkt, sammen med et ytterligere mineral, det andre utløpet fører mineralene, som har en tetthet mindre enn tetthetssettepunktet, og det tredje utløpet fører rengjort borefluid. I en eksemplifiserende utførelse, inneholder et primært separasjonskammer den massive slurry (slam), og et flertall av sekundære separasjonskamre separerer lavtetthets-utgangsstrømmen til primær-separasjonskammeret til kaks (avskjæringer) og borefluid.

[0014] Slurrytettheten i den primære separator er opprettholdt og styrt uten å bruke giftige eller kostbare kjemikalier, men innbefatter et ytterligere primært mineral, noen av hvilke kan gå ut sammen med de ønskede tunge mineraler. Den tunge mineral-utløpsstrømmen er så rettet mot en tredje separatoranordning som separerer det tilførte mineral fra baritten, og returneres det tilførte mineralet tilbake til matestrømmen som er pumpet inn i det første separasjonskammer.

[0015] Den foreliggende oppfinnelse fungerer ved å opprettholde et kontrollerbart magnetisk felt innen et spesifikt konstruert separasjonskammer eller sone, sammen med tilsetningen av magnetiske partikler slik som fint malt magnetitt eller ferrosilikon. Tettheten av det resulterende slurry innen det kontrollerbare magnetiske felt avhenger av styrken på feltet, som er styrt ved kraft tilført elektriske spoler. I en utførelse, omgir disse spoler det utvendige av separasjonskammeret og reagerer sammen med permanente magneter lokalisert i det indre av separasjonskammeret. I en eksemplifiserende alternativ utførelse, er spolene forbundet med innvendige ferromagnetiske strukturer som sammen tilveiebringer det ønskede magnetiske felt.

[0016] Denne oppfinnelse er videre utformet for å gjenvinne baritt og andre betydelige midler fra brukt borefluid. Alternative anvendelser eksisterer i mineralprosesseringsindustrien, for å konsentrere ethvert mineral med en tetthet som er vesentlig større enn tettheten til omgivende gangbart fjell, og som allerede krever noe størrelsesreduksjon for å oppnå frigjøring. Disse potensielle anvendelser innbefatter: barittbrytning, galena (bly), titanium, gull, jernmalm og kullgruveanvendelser.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0017] Fig.1 er et tre-dimensjonalt riss av en tetthetsseparator i henhold til en eksemplifiserende utførelse av den foreliggende oppfinnelse;

[0018] Fig.1A er et avbrukket riss av primærkammeret, sekundærkammeret og spoleillustrert i fig.1;

[0019] Fig.1B-1D illustrerer splittriss av tetthetsseparatoren som illustrert i fig.1;

[0020] Fig.2 er et seksjonsriss av en tetthetsseparator i henhold til en eksemplifiserende utførelse av den foreliggende oppfinnelse;

[0021] Fig.2A er et tre-dimensjonalt riss av tetthetsseparatoren i fig.2;

[0022] Fig.2B er et avbrukket riss av de to overstrømningstrauene til tetthetsseparatoren illustrert i fig.2;

[0023] Fig.2C-2D er to riss av elektroderekker i henhold til en eksemplifiserende utførelse av den foreliggende oppfinnelse;

[0024] Fig.2E er et splittriss av det indre av primærkammeret til tetthetsseparatoren illustrert i fig.2A;

[0025] Fig.2F illustrerer en kveil viklet rundt et parti av en plate i henhold til en eksemplifiserende utførelse av den foreliggende oppfinnelse;

[0026] Fig.3 er et seksjonsdiagram av en tetthetsseparator i henhold til en eksemplifiserende utførelse av den foreliggende oppfinnelse;

[0027] Fig.3A er et splittriss av en skive som illustrert i fig.3;

[0028] Fig.3B er et splittseksjonsriss av en skive som viser retningen av strømning av lett og tungt materiale gjennom skiven;

[0029] Fig.3C er et isometrisk riss av en skive som illustrert i fig.3;

[0030] Fig.3D er tre-dimensjonalt riss av skiven som illustrert i fig.3;

[0031] Fig.4 er et diagram av en tetthetsseparator i henhold til en eksemplifiserende utførelse av den foreliggende oppfinnelse; og

[0032] Fig.4A er et toppriss av en tetthetsseparatoren illustrert i fig.4.

BESKRIVELSE AV ILLUSTRATIVE UTFØRELSER

[0033] Illustrative utførelser av oppfinnelsen er beskrevet nedenfor slik de kan anvendes for å separere og gjenvinne kostbare borefluidtilsetninger og andre ønskede materialer. For klarhets skyld, er ikke alle trekkene til en virkelig implementasjon beskrevet i denne beskrivelse. Det vil selvfølgelig forstås at under utviklingen av enhver slik virkelig utførelse må mange implementasjons-spesifikke avgjørelser gjøres for å oppnå utviklerens spesifikke mål, slik som overensstemmelse med systemrelaterte og forretningsrelaterte begrensninger, som kan variere fra én implementasjon til en annen. Dessuten, vil det forstås at en slik utviklingsanstrengelse kan være kompleks og tidkrevende, men ikke desto mindre være en rutine som gjøres av de som er normalt faglært på området og som har fordelen av denne beskrivelse. Ytterligere aspekter og fordeler av de forskjellige utførelser av oppfinnelsen vil fremkomme fra overveielse av den følgende beskrivelse og tegninger.

[0034] Fig.1 illustrerer en eksemplifiserende utførelse av en tetthetsseparator 20 i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Tetthetsseparatoren 20 innbefatter et primærseparasjonskammer 22 med en elektroderekke. I denne utførelse omfatter elektroderekken en spole 24 som omgir primærkammer 22 som f.eks. kan være en hul kobbervaier. Fig.1A illustrerer et eksemplifiserende avbrukket riss av tetthetsseparator 20 og de tilhørende komponenter. Fig.1A illustrerer en rekke av fem bilder av økende kompleksitet, anordnet i likhet med en sammenstillingsprosedyre, fra venstre til høyre. Med referanse til fig.1 og 1A, strekker primærseparasjonskammer 22 seg hele veiene ned til bunnen av spolen 24, og noe utover bunnen av spolen 24, som vist i fig.1B.

[0035] I tillegg, omfatter elektroderekken en konisk kjerne 26 lokalisert på innsiden av primærkammer 22, som har et flertall av permanente magneter 28 (fig.1A) lokalisert på innsiden. Kjerne 26 er hul og tettet ved bunnen. Selv om ikke illustrert, vil kjerne 26 ha lagere på begge ender av seg for å legge til rette for rotasjon (spinning). Magneter 28 er stasjonære med hensyn til kjerne 26 og er festet til den indre vegg av kjerne 26. Selv om beskrevet som et flertall av magneter, vil de som er normalt faglært på området og som har fordelen av denne omtale innse at det kan være bare én magnet hvis ønsket. Magneter 28 er behandlet i denne utførelse som permanente magneter, men de som er normalt faglært på området og som har fordelen av denne beskrivelse innser også at elektromagneter kan benyttes.

[0036] En pumpeskovl 30 er festet til toppen av kjernen 26. Skovl 30 roterer på en vertikal akse istedenfor den mer vanlig benyttede horisontalakse. Et sylindrisk parti 32 og plate 34 er lokalisert like under skovl 30 og danner sugerør og sugesideveggen til sentrifugalpumpehuset. Et hull strekker seg hele veien gjennom platen 34 og sylindrisk parti 32 for å tilrettelegge passasjen av fluid inn i pumpeskovlen nedenfra. Sylindrisk parti 32 kontakter ikke kjernen 26 fordi, ved bunnen av sylindrisk parti 32, er det en åpning 21 mellom innsideveggen av sylindrisk parti 32 og utside-veggen av kjernen 26, som vist i figurer 1B og 1C. Følgelig vil fluid fra innsiden av primærkammer 22 være trykksatt og suget oppover gjennom åpningen 21 og inn i sylindrisk seksjon 32, opp gjennom plate 34 og inn i skovl 30, hvor fluidet så er pumpet utover av skovl 30 inn i sekundær-separatorene 40.

[0037] Med referanse til fig.1D, er kammer 22 noe større i diameter enn den nederste ende av kjerne 26. Således, er det en åpning 23 mellom de to ved den nederste bunnen av anordningen. Med referanse til fig.1A-1C, er et innløp 36 koplet til den øvre ende av primærkammer 22, som er hvor det pumpede fluid går inn i kammer 22 via en åpning (ikke vist) inn i kammer 22. Når fluid går inn, starter det å virvle rundt innsiden av kammer 22. Siden fluidet pumpes, er det noe trykk på fluidet ettersom det går inn i innløpet 36. Spolen 24 og matepumpen fungerer sammen for å generere den sirkulære bevegelse fordi, ettersom matepumpen pumper fluid inn i primærkammer 22, vil fluid allerede spinne til en viss grad og så spinner også kjernen 26 på grunn av interaksjonen med spolen 24.

[0038] Med referanse til fig.1-1D, som tidligere beskrevet, er det en åpning 23 mellom den nederste enden av kjerne 26 og primærkammer 22, som tillater materiale å falle ut av bunnen av kammer 22. Ettersom fluidet som går inn i kammer 22 spinner, er de tyngre materialer i fluidet bundet til den ytre vegg av kammer 22 og faller eventuelt ut av bunnen av kammer 22 gjennom den sirkulære åpning 23. Følgelig, er det tette materiale fjernet fra fluidet idet lettere material går ut av kammer 22 opp gjennom åpningen 21 mellom sylindrisk seksjon 32 og kjerne 26, hvor det lette materiale så er truffet av bladene av skovl 30 og pumpet utover.

[0039] Ettersom fluidet er pumpet utover av skovl 30, går fluidet inn i et andre separasjonskammer 38, som består av to hydrosykloner 40. Sykloner 40 har også innløp 42 (fig.1A) som er i fluidkommunikasjon med senterkammer 44 som dekker skovl 30. Senterkammer 44 er et avtettet kammer som passer på toppen av skovl 30. Følgelig, siden fluid går ut av kammer 22, og er pumpet inn i innløp 42 av skovl 30, gjennom de festede buede kanaler, og inn i sykloner 40, så arbeider disse deler sammen og vesentlig skaper en sentrifugalpumpe. Selv om denne eksemplifiserende utførelse kun benytter to sykloner, vil de som er normalt faglært på området og som har fordelen av denne omtale innse at flere eller færre sykloner kan anvendes etter ønske.

[0040] Fluidet som går ut av toppen av kammeret har to komponenter. Det har en væskekomponent og en lavere tetthets-borekakskomponent, som resulterer i en fast material/væskeblanding. Ettersom fluidblandingen går ut av toppen av kammer 22, blir den forkomprimert av skovlen 30, og er så sendt ved et relativt høyere trykk inn i de to andre hydrosykloner 40. Følgelig oppstår en andre separasjon her i tillegg til den første separasjon som oppstår i kammer 22.

Imidlertid, i motsetning til kammer/syklon 22, har ikke syklon 40 en magnetisk kjerne; isteden er kun den sentripetale akselerasjon, på grunn av fluidhastighet, benyttet for å separere borekakset (boreavskjæringene) og fluidet. Derfor går fluidet ut av toppen av syklon 40 idet det tettere materiale (f.eks. borestøv) går ut av bunnen av syklon 40 via et hull 41 (fig.1B & 1C) og vil strømme inn i en slange eller en annen overføringsinnretning festet til syklon 40 (heller ikke vist). Alternativt, kan materialet dumpes i en annen beholder og føres bort periodisk. Samtidig, kommer det mindre tette fluid ut av toppen av syklon 40 via en åpning ved toppen og går inn i slanger 46.

[0041] Videre, med referanse til figurer 1 og 1A, er elektrisk spole 24 koplet rundt kammer 22. Fluidet som er matet inn i separator 20 inneholder også magnetitt, ferrosilikon eller ethvert annet permanent magnetisk materiale av passende partikkel-størrelsesfordeling. Magnetitt er et mineral som er naturlig magnetisk. I den foreliggende oppfinnelse, er en konsentrasjon av magnetittpulver matet inn i kammeret 22 ettersom det er en del av det brukte boreslam, som resulterer i en tett slurry med en bulkvekt (ristevekt) mellom f.eks.2,5 og 4,5. I en annen eksemplifiserende utførelse er bulkvekten ideelt mellom f.eks.3,1 og 3,5. Fluidledningsslam utfører også del av fluidmatingen.

[0042] Interaksjonen av det elektriske felt mellom de permanente magneter 28 i den spinnende kjerne 26 og den elektriske spole 24 skaper en magnetisk feltgradient som vesentlig holder de magnetiske partikler innen slurryen i del av kammeret 22. Det magnetiske mineral som et rent mineral har en egenvekt på rundt 5, og vann er rundt 1. Derfor, vil en slurry som har en volumprosent på minst 25% doble tettheten av fluid på innsiden av kammeret 22. Det magnetiske felt, som kan være styrt ved å regulere strømmen gjennom spole 24, som det forstås på fagområdet, tilveiebringer styring over tettheten av fluidet som er på innsiden av kammeret 22.

[0043] Under drift, er det tette fluid på innsiden av kammeret 22 tvunget til bunnen av kammer 22 på grunn av den høye tettheten av den magnetiske slurry tilstøtende spolen 24. Tettheten av dette slurry tillater høyere tetthetspartikler å falle inn i, gjennom, og så under den suspenderte magnetiske slurry, idet lavere tetthetspartikler flyter over slurryen. Hvis en partikkel med en lav tetthet går inn i seksjonen av kammeret 22 som har en høytetthet, vil den effektivt flyte på toppen, som tilrettelegger at det mindre tette materiale suges inn i sylinder 32. Følgelig er den magnetiske slurrykonsentrasjon benyttet som en tetthetsmåle for å skille hva som anses for å være et tettere materiale fra et mindre tett materiale. Ved å variere krafttilførselen til spole 24, kan tettheten av den magnetiske slurry være styrt som igjen styrer tetthetene nødvendig for å flyte et mineral over, og et annet material under, den magnetiske slurry tilstøtende spolen 24. Således, skaper høyere strøm i spolen en større magnetisk feltstyrke i kammeret 22, som igjen, på grunn av magnetitten, skaper et mye høyere tetthetsfluid. Fluidet som går inn i kammer 22 vil også ha et vektgivende middel fra brukte borefluid, slik som f.eks. baritt.

[0044] Med referanse til fig.1, innbefatter en eksemplifiserende utførelse av den foreliggende oppfinnelse også en fanger 48 under spole 24 som kan være nødvendig på grunn av de relative størrelsene av maskineriet. Fanger 48 samler det mer tette materiale som kommer ut av åpningen 23 mellom den nedre ende av kammeret 22 og kjernen 26. Når oppsamlet av samler 48, faller materialet inn i en magnetisk separator 50 koplet til bunnen av fanger 48. På innsiden av den magnetiske separator 50 er en permanent magnet 52 holdt ved en vinkel på innsiden av en roterende ikke-magnetisk sylinder som fører magnetitten opp og over utslippsleppen 54 og inn i tank 56, som kjent på fagområdet. Magnetittpulver er tilført tank 56 for å få satt i gang prosessen. Etter at en tilstrekkelig mengde av magnetitt er tilført for å gjøre slurryen tett nok, må det meste av den resirkuleres ved å benytte magnetittseparatoren. Det skal også bemerkes at noe magnetitt vil måtte tilføyes kontinuerlig for å erstatte magnetitten som tapes på grunn av tilfeldige ineffektiviteter som oppstår i prosessen.

[0045] Operasjon av den eksemplifiserende utførelse i fig.1 vil nå beskrives.

Under drift er brukt borefluid matet inn i tank 56 som tillater pumpe 58 å avlevere det inn i kammer 22 via innløp 76, sammen med det resirkulerte magnetiske konsentrat. Fluidet inneholder en blanding av f.eks. fluid, borekaks, magnetitt og baritt. Det magnetiske felt skapt av interaksjonen mellom spole 24 og spinnende kjerne 26 tvinger magnetitten til å suspendere innen feltet (kammerareal mellom spole 24 og kjerne 26). Således, er mindre tett borekaks i fluidet tvunget til toppen av kammer 22 over magnetitten, idet tettere (tyngre) baritt faller gjennom det suspenderte magnetitt til bunnen av kammer 22. Derfor består materialet som kommer ut av bunnen av kammeret 22 av både magnetittpartiklene som unnslipper feltet så vel som barittpartiklene og noe væske. Etter at avskjæringene og fluid er pumpet gjennom sekundær separator 38, fører slanger og rør 46 ren væske fra hydrosyklonseparatorer 40 inn i separator 50 idet, samtidig, borekakset faller ut av bunnen til hydrosykloner 40.

[0046] Det rene fluid som strømmer gjennom slanger 46 er så samlet i separator 50, sammen med det mer tette (kompakte) materialet som faller fra kammer 22. Således, innbefatter den samlede blanding magnetitt, baritt og væske. På grunn av de magnetiske egenskaper til magnetitt, separerer magnet 52 magnetitten fra baritten, hvor magnetitten så faller over overstrømningsleppe 54 inn i en annen tank 56, hvor det gjenbrukes. En pumpe 58 er koplet til tank 56 for å pumpe magnetitten fra tank 56, gjennom slange eller rør 60 og tilbake inn i kammer 22. Væsken og baritten som er gjenværende i separator 50 strømmer så ut av bunnen av separator 50 via en åpning (ikke vist) hvor baritten kan gjenbrukes. Etter ønske fra sluttoperatøren, kan slanger eller rør 46 også være rettet mot ytterligere separasjoner videre nedstrøms, slik som til innløpet av en sentrifuge. I det tilfelle vil volumet av væske påkrevet for å operere separator 50 muligens måtte være fremskaffet av det rensede fluid som går ut av sentrifugen, eller via tilsetningen av annet væskeslam-tilsetninger som er normalt tilgjengelig på riggen, og vil i alle tilfelle tilføyes for å opprettholde andre slamegenskaper.

[0047] Med referanse til fig.2, er en alternativ eksemplifiserende utførelse av den foreliggende oppfinnelse omtalt. Denne utførelse omfatter et enkelt søylekar, som i seg selv innbefatter flere atskilte soner, som illustrert i fig.2. Den øverste sone er lavvekt-faststoffer/tapt sirkulasjonsmateriale (engelsk: Low Gravity Solids/Lost Circulation Material (”LGS/LCM”) utslippssone, og består av en nedre tapperenne (vasker) 120 og en øvre tapperenne (vasker) 122 som er posisjonert på innsiden av og over nedre vasker 120, som vist i fig.2, 2A og 2B. Nedre vasker 120 samler LGS-mineraler og slipper den ut av utløpet 126. Øvre vasker 122 samler enten rent borefluid eller LCM-materialer hvis de er tilstede i slamsystemet, og slipper den ut av utløpet 128. LGS representerer lavtyngde-faststoff (dvs. lett tetthetsmateriale eller lav egenvekts-materiale slik som leire, borekaks, skifer, etc.). LCM representerer tapt sirkulasjonsmateriale som er et spesialitetsmateriale med enda lavere tetthet.

[0048] Middelsonen er mateseparasjonssonen, bestående av en elektroderekke 64 ladet med enten likestrøm eller vekselstrøm. I denne eksemplifiserende utførelse består rekke 64 av en rekke av åtte stasjonære elektromagnetiske plater 63 posisjonert på innsiden av kolonne 62. En vaierspole 124 er posisjonert og rundt platene 63 utvendig av separasjonssonen, gitt at de bløte stålstrukturer (f.eks. plater 63) vil overføre det magnetiske felt inn i det ønskede sted og den ønskede form. Spole 124 kan også være innlemmet i den innvendige strukturen for å minimalisere overføringstap for de magnetiske felt. I denne eksemplifiserende utførelse bør ikke platene 63 ha noen to-platetilnærming hvor hver er ved en avstand på mindre enn omkring 1⁄4 tomme (6,25 mm). Denne egenskap forhindrer vandrende overstørrelses-partikler fra å tilstoppe anordningen.

[0049] Elektroderekken 64 har blitt konstruert for å maksimalisere feltgradienten. Magnetisk kraft er et produkt av feltstyrke og feltgradient. Derfor vil maksimalisering av gradienten (ved mekanisk innretning) også maksimalisere den magnetiske kraften for enhver gitt feltstyrke. Geometrisk, består plate 63 av et stort antall punkter og buer, som illustrert i de eksemplifiserende utførelser i fig.2C og 2D. Plater 63 er blitt konstruert for å maksimalisere og styre gradientfordelingen til kraften via en kombinasjon av punkter 63a og buer 63b til motstående magnetiske poler, anordnet i en generell jevn avstand ut gjennom arealet til kolonne 62. Selv om ikke vist, vil de forskjellige deler av plate 63 illustrert i fig.2C måtte holde sammen ved et eller annet middel, slik som f.eks. et avstandsstykke. De som er normalt faglært på området og som har fordelen av denne omtale, innser at det er en varietet av andre koplingsmidler.

[0050] Som vist i fig.2C og 2D er punkter 63a posisjonert i senteret av buer 63b. Under testing av den foreliggende oppfinnelse, ble det oppdaget at feltgradienten kan maksimaliseres ved å anordne punkter 63a og buer 63b i motsatt orientering av hverandre. Styrke og gradient er like viktig for magnetisk kraft. Imidlertid øker punkter og buer dramatisk gradienten, som kan ekspandere og styre fordelingen av den magnetiske kraft ut gjennom det indre av et større kar ved et meget redusert kraftnivå som er nødvendig for å oppnå lignende krefter for å benytte en ytre spole alene. I en alternativ utførelse, som vist i fig.2F, kan feltegenskapene (f.eks. styrke og gradient) manipuleres ved å vikle en spole rundt platen ved forskjellige posisjoner, som vil forstås av én som er normalt faglært innen området og som har fordelen av denne omtale. Dessuten, i lys av denne omtale, vil de samme faglærte utøvere forstå at plater 63 kan konstrueres ved å benytte en varietet av andre geometriske former.

[0051] Videre, med referanse til fig.2E, er tilstøtende plater 63 aksialt forskjøvet en halv buelengde fra hverandre. Denne egenskap reduserer sannsynligheten for at matefluidet vil bevege seg rett gjennom et hull i en rekke av plater og omløpe de magnetiske materialer.

[0052] Likestrøm skaper et stasjonært magnetisk felt mellom parene av plater 63, som vil holde en konsentrasjon av magnetiske pulvere innen fluidet, avhengig av strømmen. En vekselstrøm vil skape et lignende utformet felt. Imidlertid, når magnetitt-partiklene er dimensjonert mindre enn deres eget magnetiske feltdomene, roterer partiklene på plass med en omdreiningsverdi lik med frekvensen til vekselstrømmen. De individuelle partikkelrotasjoner kan være fordelaktig for å øke bulkstrømningen av like magnetiske partikler innen fluidet. Det er ikke nødvendig å si at frekvensen, strømstyrke og den totale kombinasjonen av likestrøm og vekselstrøm, så vel som orienteringen og geometrien av platene, alle er utsatt for optimalisering som ville forstås av den som er normalt faglært på området og som har fordel av denne omtale.

[0053] Med referanse til figurene 2-2E, vil under drift, materør 61 slippe ut fluid innen kolonne 62 mellom de øvre plater 63 og de nedre plater 63 som vist. I denne eksemplifiserende utførelse, er det fire øvre plater 63 og fire nedre plater 63 med rør 61 som går ut i området mellom disse, for å sikre at den nye tilførselen vil omgis av den suspenderte magnetittslurry. Selv om beskrevet i forhold til åtte plater totalt, innser de som er normalt faglært på området og som fordel av denne omtale at færre plater kan være benyttet. I tillegg til andre materialer som beskrevet heri, inneholder fluidet også magnetitt. Ettersom fluidet går inn separasjonssonen, blir magnetittslurryen suspendert i det magnetiske felt produsert ved rekke 64 og omgir den innkommende tilførsel (innmating).

[0054] Strømmen gjennom kolonnen 62 vil avhenge av den innkommende tilførselsmengde, på en slik måte, at nivået er holdt konstant ved nivå-styreflottøren 65 og styreventilen 68 ved bunnen. En ikke-kontaktnivådetektor (ikke vist) kan være montert over flottøren 65 for å føle flottørposisjonen. Detektoren/sensoren kan være enhver av en varietet av typer tilgjengelig for dette formål. Med referanse til fig. 2B, er overløpshøyden til nedre vasker 120 lavere enn overløpshøyden til øvre vasker 122. Nivå-styreflottør 65 vil være kalibrert slik at fluidnivået i kolonne 62 er opprettholdt mellom toppen av de øvre og nedre overløpskanter, og derved tillater to forskjellige materialer å strekkes ut fra fluidet. Også, selv om ikke vist, inneholder nedre vasker 120 en styreventil i utløp 126 som er benyttet for å begrense strømningen ut av vasker 120, og derved tillate fluidnivået å stige over overstrømnings-overløpskanten til vasker 120. Begrensning av strømning her tillater materialet å strømme inn i øvre vasker 122. I hovedsak, styrer dette den effektive (bredde) av vasker 120 hydraulisk, ikke mekanisk, og derfor uten å benytte noen bevegelige deler.

[0055] Videre, med referanse til fig.2-2E, er fluid, med både tett og mindre tett materiale som tidligere beskrevet, matet via innløpsrør 61 og går inn i et kammer 62 som har suspendert magnetitt som er holdt på plass ved elektroderekke 64. På innsiden av kammeret 62 faller tyngre materialer gjennom den suspenderte magnetittslurry 69 og faller ut bunnen, idet materiale med lettere vekt vil flytte opp og ut toppen av den suspenderte magnetittslurry 69. Materialene med lettere vekt skaper overstrømning ved toppen av kammeret 62. Nivåstyringsflottør 65 opprettholder fluidnivået mellom eller over toppene av de øvre og nedre overløpskanter til vaskerne, som tidligere beskrevet. I noen boringsforhold, vil det letteste materiale, slik som organiske LCM-partikler (i lettvektsmaterialet som har flytt over den magnetiske separasjonssone) skape en skumlignende blanding som flyter på toppen av fluidnivået og vil samles i øvre vasker 122, idet væskematerialet (også i lettvektsmaterialet) vil samles i nedre vasker 120. De som er normalt faglært på området og som har fordel av denne omtale innser at en modifisert flotasjonskolonne kan bære benyttet for det formål. I en alternativ utførelse kan en ”vaskevann”-tank være tilført over kolonnen for å rense LCM-materialer av alt LGS-materiale.

[0056] Som i den tidligere utførelse, skaper den alternative utførelse i fig.2 magnetittslurry som har en høy tetthet. Tilførselen er pumpet inn i midten av dette fluid og tilveiebringer nok turbulens i kammer 62 for å bevirke at baritt eller andre tunge mineraler faller gjennom den suspenderte magnetitt 69 og ned til bunnen. Tettheten av den suspenderte magnetitt 69 er så stort at materialet med lettere vekt vil løftes ut og over dette. Styreventil 68 ved bunnen av kolonne 62 kan justeres slik at bulken av væske går opp. Mellom tilførselen og overstrømning er det en oppadrettet hastighet av fluid slik at fluidet trekker lettere partikler oppover og ut av den suspenderte magnetitt 69; imidlertid vil baritten falle gjennom den suspenderte magnetitt på grunn av tetthet. I denne utførelse vil strømmen inn og strømmen ut være styrt av en styreinnretning, som en nivåstyreflottør 65 og ventil 68, for å optimalisere separasjonsprosessen som vil forstås av en som er normalt faglært på området og med fordelen av denne omtale. Slike styreinnretninger er kjent på fagområdet.

[0057] Med referanse til fig.3, er en annen eksemplifiserende utførelse av den foreliggende oppfinnelse illustrert. Denne utførelse omfatter en modulær utforming som består av flere sirkulære separasjonsskiver 70 stablet i en enkel anordning 130. Selv om illustrert som å ha fire skiver 70, vil de som er normalt faglærte på området som har fordel av denne omtale innse at flere eller færre skiver kan benyttes. Figurer 3A-3D illustrerer splittriss av en enkel skive 70 som beskrevet nedenfor. Anordning 130 innbefatter et stasjonært hus 132. Ved bunnen av hus 132 er en indre vegg 134 og en ytre vegg 136, og begge strekker seg fra fundamentet av hus 132. De stablede separasjonsskiver 70 er stablet på toppen av vegger 134, 136 som illustrert og beskrevet nedenfor.

[0058] Et stasjonært tilførselsrør 96 er lokalisert ved den øvre ende av hus 132, som mater fluid inn i anordning 130. Tilførselsrør 96 mater inn i et tilførselskammer 98 som innbefatter en rekke av hull 99 atskilt periferisk der omkring som er benyttet for å mate fluid fra kammer 98 inn i skive 70. Strømningsbegrensningsplater kan også være installert innen kammer 98 for å styre hvorledes tilførselen er splittet mellom skivene 70. Rør 98 sørger for å holde skive 70 på plass. I motsetning til tidligere utførelser, vil sammenstillingen av stablede separasjonsskiver være montert i utstyr (konstruksjon) som muliggjør dem å rotere. Konstruksjonen (ikke vist) vil være festet til akselen 138, som strekker seg fra bunnen av de stablede skiver 70 og ut av bunnenden til hus 132. Ettersom konstruksjonen roterer aksel 138, vil stablede skiver 70 og kammer 98 rotere, idet hus 132 og tilførselsrør 96 forblir stasjonære. Hver skive 70 vil inneholde en positiv og negativ elektroderekke 74 i likhet med utførelsen i fig.2. Rekke 74 består av en skrånende positiv og negativ vegg. De som er normalt faglærte på området og som har fordel av denne omtale innser at en varietet av rekker kan være benyttet.

[0059] Under drift, slipper stasjonært tilførselsrør 96 fluid inn i tilførselskammer 98 ved senteret av stabelen av separasjonsskiver 70. Hver skive 70 har en passasjeseksjon 100 som strekker seg fra kammer 98 inn i skive 70 og tillater en begrenset mengde av tilførsel 102 å bevege seg fra kammer 98 inn i hver skive. Med referanse til fig.3A og 3B, beveger tilførselen 102 seg langs den nedre overflate av hver skive 70, inntil den når magnetittslurry 72. Der strømmer de tunge mineraler gjennom magnetitt-slurry 72, idet de lette mineraler strømmer oppover og over magnetitt-slurry 72. Atskilt periferisk rundt hver skive 70 er en rekke av trapesoidale nedløpskanaler 140 som mottar det lette materiale. Det tyngre fortsetter å bevege seg utover inntil det når en innvendig roterende vegg 104, som styrer disse nedover gjennom anordningen.

[0060] Som vist i fig.3B og 3C, faller det tyngre materiale fra øvre skiver 70 gjennom en åpning 142 i skivene 70. I fig.3B, inneholder hver skive 70 en åpning 146 som strekker seg fra sin nedre overflate ut til indre roterende vegg 104. Selv om ikke vist i fig.3B, vil åpningen 142 til en annen skive 70 være lokalisert under den illustrerte skive 70 hvorved det tyngre materiale vil falle gjennom (med mindre den illustrerte skive var den nederste skive - i et slikt tilfelle, ville det tyngre materiale falle inn i kammeret 106).

[0061] Eventuelt, er det tyngre materiale samlet i et ikke-roterende kammer 106 (fig. 3) som samler dette og slipper dette ut av bunnen av huset 132. De lette materialer beveger seg utover på innsiden av skive 70 og gjennom trapsoidale nedløpskanaler 140 til en ikke-roterende utvendig vegg 110, og faller til bunnen av anordningen 130 hvor et kammer 144 samler dem opp. De lette materialer kan så gå ut av kammer 144 via utløpet som vist.

[0062] I denne utførelse, når rotasjonshastigheten er stor nok, er tyngdekraften som trekker rett ned inkonsekvent sammenlignet med sentripetalakselerasjonskraften som skyver materialet mot utsideveggen av apparatet.

Ettersom tilførsel 102 går inn i kammer 98, trekker sentripetalkraften fluidet til høyre og venstre bort fra tilførselsrøret 96. Suspendert magnetitt 72 er holdt på plass ved det magnetiske felt etablert mellom de to skrånende vegger til elektrode 74. Området av suspendert magnetitt 72 går også ut på den høyre siden, men er ikke vist for klarhets skyld. En hellende elektrodevegg er ladet på én måte, og den andre vegg er ladet på den motsatte måte, slik at en spenning påført mellom de to vegger skaper et magnetfelt som holder magnetitten på plass. De to hellende elektrodevegger er indikert ved piler på den høyre side av fig.3A, men veggene eksisterer også på venstre side.

[0063] Som tidligere beskrevet, kan mengden av suspendert magnetitt 72 være styrt av spenningen tilført gjennom elektroderekken 74, som kan være enten likestrøm- eller vekselstrømspenning. Følgelig flyter det lette materiale over denne høye tetthets-separasjonssone og det tunge materiale beveger seg rett gjennom den. Således, forblir magnetitten på plass men baritten vil presses gjennom det roterende blandekammer med høytetthets magnetittslurry for å gå ut av apparatet.

[0064] Med referanse til fig.4, er en annen alternativ eksemplifiserende utførelse av den foreliggende oppfinnelse illustrert. Denne utførelse er meget lik med utformingen og operasjonen av utførelsen i fig.1, med noen få unntak. I denne utførelse er et konisk kammer 76 benyttet sammen med en tilførselsspole 80 for å tilveiebringe det elektriske felt. Istedenfor en konisk formet magnetisk kjerne, er kjerne 78 et rør. Under drift, entrer den nye tilførsel en tilførselsboks 82 som sitter over en pumpe 84. Fluidtilførselen er så pumpet inn i primær-hydrosyklon 76 og den virvler rundt innsiden av kammer 76 inntil den når spole 80. Her, som tidligere beskrevet, er magnetitten holdt på plass. Deretter, vil det tyngre baritt i fluidet og noe magnetitt falle under det suspenderte magnetitt og inn i den magnetiske separator 86, idet det lette fluid og borekaks beveger seg opp til toppen av kammer 76, hvor det eventuelt er separert i sekundære hydrosykloner 90 som tidligere beskrevet i forhold til fig.1. I denne utførelse, er tre sekundære hydrosykloner 90 justert som vist i fig.4A, og det er ingen sentrifugalpumpeskovl.

[0065] Når det tyngre materiale er samlet i magnetisk separator 86, er magnetitten sluppet ut opp og over leppe 88 inn i boks 82 hvor det igjen er blandet med nyere tilførselsfluid. De lettere materialer tvunget opp til toppen av kammer 76, strømmer inn i sekundær-hydrosykloner 90 og følger den horisontale tilførselspassasje 91.

Tyngre borekaks faller ut av bunnen av sekundær-hydrosykloner 90. Samtidig, er rent fluid sirkulert opp og ut av sykloner via rør 92, hvor det rekombineres ved rør 78 og er sluppet ut i magnetisk separator 86. Etter at magnetitten har blitt fjernet er kun fluidet og baritten gjenværende. Som tidligere beskrevet, går det ut av åpning 94 for ytterligere bruk etter ønske.

[0066] Den foreliggende oppfinnelse har anvendelighet i et stort område av industrier, alle hvor det kreves høye prosesseringsvolumer pr. installasjon, og vil sannsynlig generere et høyt behov for en vellykket separasjonsanordning. Slike industrier innbefatter, men er ikke begrenset til boring, gruvedrift av basis, halvforedlede og fossile brenselstoffer, så vel som vannbehandling. Den foreliggende oppfinnelse kan anvendes for en varietet av mineraler som krever separasjon slik som mineraler med høy egenvekt innbefattende, f.eks., baritt, hematitt, leire, skifer, sand, hematitt(Fe), magnetitt(Fe), scheelitt(W), wolframitt(W), ilmenitt(Ti), galenitt(Pb), kobberkis(Cu), sinkblende(Zn), pyritt, aske som danner mineraler, flygeaske og spesielt konstruerte overflateaktive absorberende mineraler.

Mineraler med lav egenvekt innbefatter, f.eks., leire, skifer, sand, tapt sirkulasjonsmateriale, kvarts, kull og rent vann.

[0067] En eksemplifiserende utførelse av den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et apparat for å separere materiale fra en fluidblanding, apparatet omfatter et innløp for fluidblandingen; en første separator koplet til innløpet, den første separator omfatter et primærkammer for å samle fluidblandingen; og en elektroderekke koplet nær den første separator utformet for å suspendere et første materiale i fluidblandingen i det primære kammer, hvori et andre materiale i fluidblandingen som kommer over det suspenderte første materiale og et tredje materiale som kommer under det suspenderte første materiale. I en alternativ utførelse omfatter elektroderekken en magnetisk kjerne posisjonert på innsiden av primærkammeret; og en spole som omgir primærkammeret. I enda en annen eksemplifiserende utførelse er det andre materiale i fluidblandingen mindre tett enn det suspenderte første materiale, og det tredje materiale i fluidblandingen er tettere enn det suspenderte første materiale. I en alternativ utførelse er elektroderekken utformet for å justere en tetthet i fluidblandingen. I enda en annen utførelse omfatter apparat videre en andre separator tilpasset for å motta det andre materiale i fluidblandingen fra den første separator, og den andre separator er tilpasset for å separere det andre materiale.

[0068] I en alternativ utførelse omfatter apparatet en innvendig sentrifugalpumpe for å for-lade en strøm av det andre materiale i fluidblandingen fra den første separator til den andre separator. I enda en annen alternativ utførelse omfatter det andre materiale et tettere materiale og et mindre tett materiale, det tettere materiale går ut av en bunnende av den andre separator og det mindre tette materiale går ut av en toppende av den andre separator. I en alternativ utførelse, omfatter primærkammeret et rør som danner en kjerne i primærkammeret, røret er forbundet til toppenden av den andre separator hvorved det mindre tette materiale strømmer fra den andre separator inn i røret, det mindre tette materiale går ut av røret ved en nedre ende av røret. I en andre utførelse, er den magnetiske kjerne konusformet slik at en nedre ende av den magnetiske kjerne er større i diameter enn en øvre ende av den magnetiske kjerne, og derved danner en åpning mellom den nedre ende og det primære kammer hvorved det tredje materiale går ut av det primære kammer.

[0069] I enda en annen eksemplifiserende utførelse er de primære og sekundære kamre hydrosyklonkamre. I en alternativ utførelse er fluidblandingen borefluid. I en annen utførelse er elektroderekken utvendig av primærkammeret. I en alternativ utførelse omfatter apparatet en mekanisme for å fange det lettere materiale ettersom det tredje materiale faller under det primære kammer, og det tredje materiale omfatter en magnetisk substans som er resirkulert tilbake inn i innløpet. I enda en annen utførelse er primærkammeret konusformet slik at den nedre ende av primærkammeret er mindre i diameter enn en toppende av primærkammeret. I en alternativ utførelse er den andre separator en vasker posisjonert ved en øvre ende av primærkammeret, og vaskeren omfatter: en nedre vasker med et legeme som strekker seg på utsiden av primærkammeret; og en øvre vasker posisjonert innen den nedre vasker, den øvre vasker har også en ledning som strekker seg på utsiden av primærkammeret, hvori det andre materialet i fluidblandingen består av et mer tett materiale og et mindre tett materiale, det mer tette materiale er samlet i den nedre vasker idet det mindre tette materiale er samlet i den øvre vasker.

[0070] I enda en annen utførelse, omfatter apparatet videre en nivåstyringsmekanisme for å styre et fluidnivå i primærkammeret. I en alternativ utførelse, er elementer av elektroderekken atskilt fra hverandre i en avstand på minst omkring 1⁄4 tomme. I en annen utførelse, omfatter elektroderekken et flertall av elektromagnetiske plater posisjonert på innsiden av primærkammeret, platene er posisjonert, den ene over den andre; og en spole som omgir primærkammeret tilstøtende platene. I en alternativ utførelse er hver tilstøtende plate forskjøvet med en halv buelengde. I enda en annen, omfatter elektroderekken en elektromagnetisk plate med punkter og buer, og platen er utformet slik at buen og punktene er orientert motstående til hverandre.

[0071] En eksemplifiserende fremgangsmåte til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for å separere materialet fra en fluidblanding, fremgangsmåten omfatter trinnene av (a) tilføring av fluidblandingen; (b) oppsamling av fluidblandingen i et primærkammer til en første separator; og (c) suspendering av et første materiale av fluidblandingen i primærkammeret, hvori et andre materiale i fluidblandingen oppstår over det første suspenderte materiale og et tredje materiale i fluidblandingen oppstår under det første suspenderte materiale. I en annen eksemplifiserende metodelære, omfatter fremgangsmåten trinnene av: tilføring av et andre materiale til en andre separator; og separering av det andre materiale i den andre separator. I enda en annen metodelære, omfatter trinn (c) videre trinnet med suspendering av det første materiale ved å benytte magnetiske egenskaper av det første materiale, det andre materiale oppstår over det første materiale fordi det andre materiale er mindre tett enn det første materiale, og det tredje materiale oppstår under det første materiale fordi det tredje materiale er tettere enn det første materiale.

[0072] I en andre eksemplifiserende metodelære, omfatter fremgangsmåten trinnet med å justere tetthet av det første materiale ved å manipulere et magnetisk felt tilstøtende det primære kammer. I enda et annet omfatter trinn (c) videre trinnene av: tilveiebringing av en magnetisk kjerne innen det primære kammer; og rotering av den magnetiske kjerne innen det primære kammer. I enda en annen metodelære, omfatter fremgangsmåten videre trinnet med for-lading av det andre materiale ettersom det andre materiale går ut av primærkammeret og går inn i den andre separator. I en annen eksemplifiserende metodelære omfatter fremgangsmåten videre trinnet av: fremskaffing av det tredje materiale til en mekanisme; separering av en magnetisk substans fra det tredje materiale ved å benytte mekanismen; og resirkulering av det magnetiske materiale inn i primærkammeret. I enda en annen omfatter det andre materiale et mindre tett materiale og et mer tett materiale, fremgangsmåten omfatter videre trinnene av: å bevirke at det mindre tette materiale går ut av en øvre ende av den andre separator; og å bevirke at det mer tette materiale går ut av en nedre ende av den andre separator.

[0073] I enda en eksemplifiserende metodelære omfatter fremgangsmåten videre trinnene av å bivirke at det mindre tette materiale strømmer fra den øvre ende av den andre separator inn i et rør som strekker seg langs en kjerne av primærkammeret; og å bevirke at det mindre tette materiale går ut av en nedre ende av røret. I enda en annen omfatter fremgangsmåten videre trinnet med å bevirke at det tredje materiale går ut av primærkammeret gjennom en åpning formet mellom det primære kammer og en kjerne av primærkammeret. I en annen metodelære, omfatter trinnet med å separere det andre materiale i den andre separator trinnene av: å bevirke at et mer tett materiale til det andre materiale samles i en nedre vasker til den andre separator; å bevirke at et mindre tett materiale i det andre materiale å samles i en øvre vasker til en andre separator. I enda en annen, omfatter fremgangmåten videre trinnet med å styre fluidnivået i primærkammeret ved å benytte en nivåstyringsmekanisme.

Claims

PATENTKRAV

1. System (20) for å separere materiale fra en fluidblanding, systemet omfatter:

et innløp (36) for fluidblandingen; og

et primærkammer (22) for å samle fluidblandingen,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t:

primærkammeret (22) er omgitt av en elektrisk spole (24) og omfatter i det minste en magnet (28), hvori magneten (28) og den elektrisk spole (24) er konfigurert for å skape et magnetisk felt for på den måten å suspendene et første materiale av fluidblandingen i primærkammeret (22);

2. System som angitt i krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t systemet videre omfatter en andre separator (38, 40) funksjonelt forbundet til primærkammeret (22) av separator (20) for på den måten å motta det andre materialet av fluidblandingen fra primærkammeret (22) til separatoren (20), og hvori den andre separator (38, 40) er tilpasset for å separere det andre materialet.

3. System som angitt i krav 2,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t det videre omfatter en innvendig sentrifugalpumpe (30, 32, 34) for å forhåndslade en strømning av det andre materialet i fluidblandingen ettersom det andre materialet går ut fra primærkammeret (22) i separatoren til den andre separator (38, 40).

4. System som angitt i krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t det andre materialet i fluidblandingen er mindre tett enn fluidblandingen som omfatter det suspenderte første materialet, og det tredje materialet i fluidblandingen er mer tett enn fluidblandingen som omfatter det suspenderte første materialet.

5. System som angitt i krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t systemet videre omfatter en fanger (48) funksjonsmessig anbrakt under det primærkammer og innrettet for å fange det tredje materialet i blandingen ettersom det tredje materialet går ut av primærkammeret (22).

6. System som angitt i krav 5,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t det videre omfatter en magnetisk separator (50) som rommer en permanent magnet (52), hvori den magnetiske separator (50) er koplet til fangeren (48) og innrettet for å motta materiale fra fangeren (48).

7. System som angitt i krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t primærkammeret (22) omfatter en spinnende magnetisk kjerne (26), slik at magneten (28) er festet til en indre vegg av den spinnende magnetiske kjerne (26).

8. System som angitt i krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t fluidblandingen er borefluid.

9. System som angitt i krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den elektriske spole (24) er en kobbertråd.

10. Apparat for å separere materiale fra en fluidblanding, apparatet omfatter: et innløp for fluidblandingen; og

en separator koplet i innløpet og konfigurert for å motta fluidblandingen fra innløpet,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t

separatoren omfatter:

et konisk primærkammer (76) for å samle fluidblandingen hvori det koniske primærkammer (76) omfatter en sylindrisk kjerne (78) og hvori et parti av det koniske kammer (76) er omgitt av en elektrisk spole (80) konfigurert for å tilveiebringe et elektrisk felt for å suspendere et første materiale i fluidblandingen i det koniske primærkammet (76),

hvori et andre materielt i fluidblandingen oppstår over det første suspenderte materiale og et tredje materiale oppstår under det første suspenderte materialet i det koniske primærkammer.

11. Apparat som angitt i krav 10,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t det koniske primærkammer er et hydrosyklonkammer.

12. Fremgangsmåte for å separere materiale fra en fluidblanding, fremgangsmåten omfatter trinnene av:

(a) tilføring av fluidblandingen;

(b) oppsamling av fluidblandingen i et primærkammer (22) til en separator k a r a k t e r i s e r t v e d a t

primærkammeret (22) omgis av en elektrisk spole (24) og omfatter en spinnende kjerne (26) som omfatter i det minste en magnet (28), hvori magneten (28) og den elektriske spole (24) konfigureres for å skape et magnetisk felt;

(c) fluidblandingen utsettes for det magnetiske felt i separatoren; og

(d) suspendering av et første materiale i fluidblandingen i primærkammeret (22), hvori et andre materiale i fluidblandingen oppstår over det første suspenderte materiale og et tredje materiale i fluidblandingen oppstår under det første suspenderte materiale.