[發明專利]從載有固體的液體中分離固體的設備和方法

無效

• 申請號: 200680054743.0
• 申請日: 2006-05-26
• 公開（公告）號: CN101448579A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: J·H·瑟倫森
• 申請（專利權）人: 國民油井華高有限合伙公司
• 主分類號: B07B1/22
• 分類號: B07B1/22;B07B1/50;B01D29/86;B01D33/68
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王會卿

技術領域

本發明涉及從載有固體的液體中分離固體的設備和方法，尤其但不排他地涉及從載有固體的鉆井泥漿中分離固體的設備和方法。

背景技術

在油井或氣井構造中鉆井眼時，鉆頭布置在鉆柱的端部，所述鉆柱旋轉以鉆出穿過地層的井眼。稱作“鉆井泥漿”的鉆井流體經由鉆柱被泵送到鉆頭以潤滑鉆頭。鉆井泥漿還用于將鉆頭產生的鉆屑或其他固體通過形成于鉆柱和井眼之間的環狀空間輸送至地面。精確控制鉆井泥漿的密度以防止井眼倒塌和確保最佳地執行鉆進操作。鉆井泥漿的密度影響鉆頭的鉆進速度。在可能引起使井眼倒塌時，通過調節鉆井泥漿的密度可以改變鉆進速度。鉆井泥漿還可以輸送用于密封井眼的多孔部分的井漏材料(lost?circulation?materials)。還可以根據被鉆地層的類型調節鉆井泥漿的酸度。鉆井泥漿尤其包含昂貴的以合成油為基礎的潤滑劑，因此，通常回收和重復使用用過的鉆井泥漿，但是這尤其需要從鉆井泥漿中去除固體。這通過對鉆井泥漿進行處理來實現。處理的第一部分是從載有固體的鉆井泥漿中分離固體。這利用振動分離器至少部分地實現，所述分離器例如為US?5,265,730、WO96/33792和WO?98/16328中公開的泥漿振動篩。可以使用例如離心機和旋液分離器的其它處理設備進一步清潔固體的泥漿。固體包含在污染物和殘余物中。在井眼中通常有30到100m³的鉆井流體處于循環。

對所產生的固體(在此稱作“鉆井鉆屑”)進行處理以從固體中去除大體上全部殘余物和污染物。固體隨后可以在固體來自的環境中被丟棄在地下掩埋場中或者傾泄在海洋中。可選地，固體可以用作建筑工業中的材料或者具有其他工業用途。

泥漿振動篩通常包括具有一個敞開排出端和實壁進給端的開底籃。在籃的敞開底部上布置有多個矩形篩。所述籃布置在位于容納回收的鉆井泥漿的接收器上方的彈簧上。箕斗(skip)或溝槽(ditch)設置在籃的敞開排出端的下面。具有驅動轉子的馬達固定到籃上，所述驅動轉子設置有偏置配重塊。在使用中，馬達使轉子和偏置配重塊旋轉，從而導致籃和固定于其上的篩發生震動。載有固體的泥漿在籃的進給端被引導到篩上。振動使固體沿著篩朝向敞開排出端移動。鉆井泥漿經過所述篩。回收的鉆井泥漿容納在用于進一步處理的接收器中，固體通過籃的排出端上方進入溝槽或箕斗。

篩通常為兩種類型之一：鉤帶式和預張緊式。

鉤帶式篩包括處于夾層結構的若干個矩形網層，通常包括一層或兩層細小等級網以及具有較大網孔和較粗金屬線的支撐網。網層通過細長鉤狀帶連接在每個側邊。在使用中，細長鉤鉤在沿泥漿振動篩的每個側面布置的張緊裝置上。泥漿振動篩還包括冠狀支撐構件組，其沿泥漿篩的籃長度延伸，網層在所述籃上方張緊。GB-A-1,526,663中公開了這類篩的實例。支撐網可以設置有帶孔板或由帶孔板代替。

預張緊式篩包括若干個矩形網層，通常包括一層或兩層細小等級網以及具有較大網孔和較粗金屬線的支撐網。網層在包括矩形角鐵框架的剛性支撐件上預張緊并附著于其上。篩隨后插入到布置于泥漿振動篩籃中的C-槽形導軌內。GB-A-1,578,948中公開了這種篩的實例，GB-A-2,176,424中公開了適于接收預張緊式篩的泥漿振動篩的實例。

WO?01/76720和NO?303323中公開了從載有固體的鉆井泥漿中分離固體的可選設備。所述設備包括可旋轉滾筒，所述滾筒圍繞其縱向軸線旋轉。滾筒具有入口端和排出端并且設置有內部同心帶孔滾筒。具有螺旋葉片的同心螺桿布置在帶孔滾筒內部，以便在滾筒圍繞其縱向軸線旋轉時使載有固體的鉆井泥漿從入口端向排出端流動。載有固體的鉆井泥漿被拖向滾筒的排出端。然而，鉆井泥漿在其從入口端向排出端流動時流過帶孔滾筒，使得只有干固體留在靠近排出端的滾筒內。因此，在滾筒的入口端存在濕潤段，在接近滾筒的排出端存在干燥段。抽吸裝置位于濕潤段中以破壞鉆井泥漿中邊界層的表面張力，從而有助于與固體的分離。這種跨過篩布的壓降受到氣鎖(air?lock)的控制。

與泥漿振動篩相關的問題在于其中使用的篩易于堵塞，尤其是當固體為粘性的(例如，粘土)或者尺寸接近篩的篩孔尺寸時更是如此。后一種類型的堵塞稱作相近尺寸的顆粒堵塞。為解決該問題已經提出了許多解決方案，例如GB-A-1,526,663公開了一種篩組件，其使用采用夾層結構的兩層篩分材料，允許篩分材料層單獨移動以清除堵塞在所述篩之一中的任何相近尺寸的顆粒。涉及可旋轉滾筒分離器的WO01/76720還公開了使用位于帶孔滾筒外部的空氣噴嘴以通過帶孔滾筒在干燥區內提供正壓空氣，從而確保穿孔不被固體堵塞。