[發明專利]從流體中去除顆粒的方法和設備

在審

• 申請號: 201980008086.3
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN111712614A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: D.威廉斯
• 申請（專利權）人: 斯皮尼克斯私人有限公司
• 主分類號: E21B21/06
• 分類號: E21B21/06;B04B1/16;B04B7/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王冉

描述了一種用于從流體中去除顆粒的設備(10)。該設備(10)包括可旋轉容器(12)，用于接收含有懸浮顆粒的臟流體。該容器(12)具有多個側壁(14)，這些側壁布置成在與容器的旋轉軸線正交的平面中形成多邊形橫截面形狀。容器(12)具有流體入口端口(16)，臟流體通過其進入容器，以及流體出口端口(18)，清潔流體在去除顆粒之后通過其離開容器。設備(10)還包括固體排出端口(12)，其設置在多邊形橫截面的每個頂點處，其中，在使用中，當容器旋轉時，進入容器(10)的流體中的顆粒遷移到頂點，從此處可以通過排出端口將它們排出。

技術領域

本發明涉及用于從流體中去除顆粒的方法和設備，并且特別地但非排他地涉及在礦物勘探中的金剛石巖心鉆探期間從鉆井液中去除鉆屑的這種方法和設備。

背景技術

在大多數常規鉆井作業中，將水基鉆井液再流通或再循環。此外，用過的鉆井液優選在被當作廢物現場處理或轉移到批準的廢物站之前進行清潔和固體分離。在大多數情況下，會挖出大型地下污水池，并用作沉降池，鉆井固體可以在鉆井液向下沿鉆柱再流通之前沉降。這些污水池造成了巨大的建造和修復成本，并且從環境的角度來看變得無法接受。另外，傳統上使用大量的水，而工業正朝著節約該資源的方向發展。

利用振動篩和水力旋流器的常規SCE(固體控制設備)在大多數非油田類型的鉆井作業中例如礦物、煤層氣、巖土鉆探等不能提供有效的方法來分離細和超細鉆固體。在某些應用中，高速離心機與SCE一起用于從流體中去除細和超細固體。通常，此類離心機包括水平旋轉的圓柱形轉筒，以2000-4000RPM的高速旋轉，并向其中注入鉆井液。離心力導致較重的固體遷移到轉筒的外區域。

然后通過旋轉渦旋將分離出的固體從轉筒的相對端去除。這些高速離心機主要是用于非油田固體去除的唯一類型的離心機。這些高速離心機是高維護機械，因此，它們對于一般的非油田應用例如遠程直升機、地下、陸基礦物和巖土鉆探應用在技術上或物流上都不經濟。

所有的離心機都有帶有圓周內部表面的轉筒，因此所有的固體礦物都會在轉筒內堆積，并在轉筒的內部圓周周圍均勻分布。

用于清潔鉆井液的大多數離心機是渦旋式離心機，它們是高速、高重力和短持續時間離心機，即這些離心機以高RPM旋轉，在轉筒內部產生高重力，從而將顆粒與流體快速分離，從而使流體在轉筒中保留的時間更短。這些高速離心機的轉筒體積較小，因為當以2000-4000RPM旋轉轉筒時，工程水平和所需能量要高得多。

本發明是為了提供一種用于從流體中去除顆粒的方法和設備而開發的，該方法和設備需要較低的工程水平，從而導致較低的成本和降低的能量水平來驅動該設備。盡管將主要參考在礦物勘探鉆井中從鉆井液中去除鉆屑來描述本發明，但應當理解，本發明具有更廣泛的應用，并且還可以用于從其他種類的流體中去除顆粒。

本說明書中對現有技術的引用僅出于說明性目的而提供，不應被視為承認這種現有技術是澳大利亞或其他地方的公知常識的一部分。

發明內容

根據本發明的一方面，提供了一種用于從流體中去除顆粒的設備，該設備包括：

可旋轉容器，用于接收含有懸浮顆粒的臟流體，該容器具有多個側壁，這些側壁布置成在與容器的旋轉軸線正交的平面中形成多邊形橫截面形狀，流體入口端口，臟流體通過其進入容器，以及流體出口端口，清潔流體在去除顆粒之后通過其離開容器；

固體排出端口，其設置在多邊形橫截面的每個頂點處，其中，在使用中，當容器旋轉時，進入容器的流體中的顆粒遷移到頂點，從此處可以通過排出端口將它們排出。

優選地，側壁是基本平面的，并且布置成形成規則的凸多邊形橫截面。優選地，多邊形橫截面具有三至六個邊。更典型地，多邊形橫截面具有四個邊。有利地，側壁布置成形成多面體。優選地，側壁形成均勻多面體。優選地，頂點全都位于多面體的對稱軌道上。