[發明專利]制造油田機器的設備和方法

有效

• 申請號: 201080055346.1
• 申請日: 2010-10-06
• 公開（公告）號: CN102770620B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: B.瓊斯;T.吉罕
• 申請（專利權）人: M－I有限公司
• 主分類號: E21B43/34
• 分類號: E21B43/34;E21B21/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 周春梅,傅永霄

技術領域

本文所公開的實施例大體而言涉及使用復合材料制造的離心機。更具體而言，本文所公開的實施例涉及使用高強度復合材料制造的離心機。

背景技術

實體轉鼓沉降式離心機常常用于分離液體-固體混合物。舉例而言，鉆井切屑，鉆井泥漿，廢油和在鉆井期間和在一般化學加工期間生成的其它廢料可使用離心機分離。這樣的混合物可包括固體以及含油流體和含水流體中的一種或多種。

離心機操作的原理是根據在鉆井流體內的固體與液體之間的密度差異。在旋轉扭矩施加到生成離心力(在下文中，“G力”)的離心機上，更高密度的固體優先聚集于離心機內的外圍，而較低密度的液體優先更靠近離心機旋轉軸線聚集。在最初由G力分離時，固體和液體能使用帶狀螺旋輸送機(有時稱作渦卷)從離心機的相對側移除。

離心機操作面臨的一些挑戰包括高進料速率和在進料中變化的固體含量。隨著進料速率增加，通常需要高速度和扭矩來實現固體分離，從而導致由于設備尺寸增加的占據面積和增加的能量和操作成本。由于在進料中的磨蝕性和腐蝕性材料的影響，特別是在流體和固體在操作期間刮擦離心機構件的情況下，磨損和撕裂也是關注的問題。

此外，離心機構件必須能在高速操作期間維持強度和剛性以便減小構件變形，其最終造成系統振動和構件破裂。因此，常規離心機構件通常由不銹鋼或碳鋼合金構件制成。轉鼓，例如常規地由不銹鋼制成且重量可超過300lb。但是，不銹鋼離心機構件的尺寸和重量是成問題的。在高分離效率所需的高旋轉速度下，在轉鼓上的大部分彎曲應力源自作用于鋼轉鼓壁本身重量上的“G”力。使得轉鼓更厚只會增加此應力。其次，由于其尺寸和重量，離心機構件的制造和裝運較為昂貴，以及由于構件的高旋轉速度而造成安全性問題。第三，由于離心機構件的尺寸和重量，導致額外成本用于過大驅動器和足以在操作期間維持離心機結構完整性的相關支承構件。

常規離心機的另一關注問題為構件的費用。如所討論的那樣，這些構件通常由不銹鋼和其它昂貴的合金制成，其制造和維護昂貴。此外，這些構件必須以高精度制造，因為在操作期間出現高G力，這進一步增加了常規離心機構件的成本。

常規離心機構件的費用由于離心機構件維護和修理昂貴而增加。如先前所討論的那樣，由于腐蝕和機械磨蝕以及其它因素，構件經受磨損。舉例而言，在操作期間重復高G力可造成構件隨著時間翹曲或扭曲。這種磨損不利地影響構件精度，從而需要維護或替換來保持離心機在操作條件下。但是，移除和/或替換離心機構件常常較難且耗時。這常常導致在現場重新焊接和重新機械加工零件，這能導致增加的機器振動和顯著的離心機停機時間。

因此，存在對于分離油田固體和液體的改進的離心機和改進的方法的需要。

發明內容

在一些方面，本文所公開的實施例涉及離心機，包括：轉鼓，其具有復合材料；螺旋輸送機，其可旋轉地安裝于所述轉鼓內；以及，進料管，其安裝于螺旋輸送機內，用于通過螺旋輸送機的壁中的進料端口供給鉆井泥漿到轉鼓與螺旋輸送機的壁之間的環形空間內。

在一些方面，本文所公開的實施例涉及一種替換離心機構件的方法，包括移除離心機構件和安裝新離心機構件，其中，離心機構件包括轉鼓和可旋轉地安裝于轉鼓內的螺旋輸送機，且其中，新離心機構件包括復合材料。

通過下文的描述和所附權利要求，本發明的其它方面和優點將會顯然。

附圖說明

圖1為根據本文所公開的實施例的離心機的示意圖。

圖2A為根據本文所公開的實施例的示例性轉鼓設計的示意圖。

圖2B為根據本文所公開的實施例的示例性轉鼓設計的示意圖。

圖3為根據本文所公開的實施例的示例性轉鼓設計的示意圖。

具體實施方式

在一些方面，本文所公開的實施例大體而言涉及用于分離具有不同比重的一種或多種液相和固相的懸浮液的沉降式離心機。在其它方面，本文所公開的實施例涉及用于從流體分離并移除固體的沉降式離心機。在另外的方面，本文所公開的實施例涉及用于從鉆井流體分離和移除固體的沉降式離心機。

本文所公開的實施例還涉及使用具有復合材料的離心機來從流體中的液體分離并移除固體的方法。在某些實施例中，本文所公開的離心機包括由復合材料形成的構件且復合材料可包括碳纖維加強的材料、環氧樹脂和碳纖維環氧樹脂等。