專利名稱：用于干燥鉆探切削物的真空系統(tǒng)和方法的優(yōu)化的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明描述了用于從鉆探切削物中分離出漿料的系統(tǒng)和方法。具體而言，本發(fā)明涉及并入真空系統(tǒng)的振蕩器以及操作此類系統(tǒng)以實現(xiàn)高度漿料分離的方法。所述系統(tǒng)和方法在多種篩孔尺寸、真空氣流以及真空設計中都是有效的。
背景技術(shù)：
鉆探漿料的損失給能源勘探行業(yè)提出了若干技術(shù)上的和成本上的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)通常包括鉆探漿料滲入到形成物的滲流損失、表面上的鉆探漿料的回收及/或被鉆探漿料污染的鉆探巖屑或切削物的處理。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，“鉆探漿料”既包括在表面處預備的以未變更的狀態(tài)來使用的用于鉆探的漿料，也包括從井中所回收的所有漿料，這些漿料可包括來自井中的多種污染物，包括水以及碳氫化合物。業(yè)已知曉并且作為技術(shù)背景來給出，在挖掘或鉆探過程中，在鉆探項目的整個過程中鉆探漿料損失可達到接近300立方米的損失的鉆探漿料的水平。由于一些鉆探漿料具有超過1600美元每立方米的價值，此類漿料的損失對鉆探操作者來說意味著非常高的成本。鉆探漿料通?？杀粍澐譃椤盎谒摹被颉盎谟偷摹便@探漿料，這些鉆探漿料包括所屬領域的技術(shù)人員所熟知的許多昂貴并且特有的化學品。因此，期望在鉆探項目中鉆探漿料的浪費的量最小，于是采用多種技術(shù)來將在井下和表面處的鉆探漿料的損失最小化。此夕卜，在一些地區(qū)，為配制鉆探漿料而輸送油或水對于一些操作而言可具有若干成本上的挑戰(zhàn)，特別是在沙漠、近海處以及甚至在民眾不允許分配水來用于此用途的一些地區(qū)。如上文所述，一個具體的問題是將鉆探漿料以及任何碳氫化合物從可能在表面處粘附到鉆探切削物的形成物(統(tǒng)稱為“漿料”)中分離出來。已通過各種技術(shù)來達成從鉆探切削物有效分離各種漿料，所述技術(shù)包括但不限于，水力旋流器、泥漿清潔器、線性運動振蕩器、螺旋推進式離心機、立式籃式離心機(VBC)、真空器件，以及渦流分離器。如所屬領域的技術(shù)人員所熟知，這些器件通常以每天1000-2000美元的價格出租，因此，對操作者構(gòu)成顯著的成本。因此，漿料的回收對補償這些費用是必要的，這就要求回收的漿料的價值大于設備的租賃費用從而使回收技術(shù)在經(jīng)濟上更合理。在大量高成本的鉆探漿料被損失(例如，超過3立方米每天)的挖掘工程中，專用分離設備的日常租賃收費可提供有利的經(jīng)濟效益。此外，操作者很可能在其鉆探漿料/鉆探切削物分離/回收系統(tǒng)的設計中將對環(huán)境的影響及/或被鉆探衆(zhòng)料污染的鉆探切削物的處理成本作為考慮因素。另外，用于從鉆探切削物中分離鉆探漿料的以往技術(shù)也使用液體噴淋系統(tǒng)來在鉆探切削物在振蕩器設備上經(jīng)受處理時將“清洗”液輸送到鉆探切削物中。在切削物在振蕩器上經(jīng)受處理時此類清洗液以及關(guān)聯(lián)的流體供應系統(tǒng)用來輸送多種清洗流體，并且根據(jù)所處理的鉆探漿料的類型，可包括多種類型的設計來輸送不同的清洗流體。例如，根據(jù)在振蕩器上所處理的鉆探漿料和鉆探切削物，清洗液可包含油、水或乙二醇。通常，應用這些清洗流體來減少粘附到切削物上的漿料的粘度及/或表面張力并且允許對更多的漿料進行回收。然而，通常這些技術(shù)對許多鉆探漿料而言都不具有成本效益，因為稀釋流體的使用通常造成不可接受的鉆探漿料體積的增加及/或化學穩(wěn)定性的改變，并且因此造成鉆探漿料流變學性質(zhì)的改變。因此，雖然有多種分離系統(tǒng)通常能夠有效及/或有效率地達成一定水平的漿料/切削物分離，但是每種形式的分離技術(shù)通常只在一定范圍內(nèi)的條件或參數(shù)下并且在特定的價位上才能有效率地操作。例如，利用篩網(wǎng)的標準振蕩器能夠相對有效率并且持續(xù)地從切削物中移除一定量的鉆探漿料，在振蕩器的通常操作中操作者通常能夠使鉆探漿料/切削物分離達到漿料相對于鉆探切削物為12-40重量％的水平(即，所回收切削物的總質(zhì)量的12-40%為鉆探漿料)。漿料/切削物重量％的范圍通常由篩孔尺寸來控制，其中通過使用較大的篩孔(例如，50目至75目)，操作者可實現(xiàn)較高程度的漿料/切削物分離，通過使用較小的篩孔(例如，最高325目)來實現(xiàn)較低程度的漿料/切削物分離。由于篩網(wǎng)網(wǎng)眼尺寸影響了通過篩網(wǎng)的固體量，所以須在使用大目篩網(wǎng)與小目篩網(wǎng)之間作出取舍。也就是說，雖然操作者能夠通過使用較大目篩網(wǎng)(50目至75目)來降低在從振蕩器脫落的切削物上保留的漿料，但是使用較大目篩網(wǎng)的問題是實質(zhì)上更大量的固體將會通過篩網(wǎng)，隨后會顯著地影響所回收漿料的流變學和密度及/或需要使用額外的有可能效率不高的分離技術(shù)來將這些固體從所回收的鉆探漿料中移除。相反，使用小目篩網(wǎng)，雖然有可能將對于用于從所回收鉆探漿料移除固體的進一步下游分離技術(shù)的需要降為最低，但會實質(zhì)上導致較大量的鉆探漿料未被回收，因為這些鉆探漿料更有可能經(jīng)過篩網(wǎng)并因此導致更大的鉆探漿料損失，以及/或者需要后續(xù)的處理。相應地，在許多操作中，操作者會通過離心力類型的器件調(diào)節(jié)從振蕩器中所回收的漿料使其經(jīng)受額外的處理，從而在回收或再生鉆探漿料之前減小漿料密度并且移除盡可能多的微細固體。然而，此類調(diào)節(jié)需要更為昂貴的設備，例如離心機、滾動離心機、水力旋流器等，它們會增加回收總成本。這些處理技術(shù)也被其所處理的漿料的質(zhì)量所直接影響，因此由使用粗篩網(wǎng)的振蕩器預處理的漿料將不如從較微細篩網(wǎng)接收的漿料，后者更為優(yōu)化。此外，離心機和水力旋流器以及其他設備的性能也受到進料漿料的粘度和密度的直接影響。因此，將重且充滿固體的漿料輸送到二級處理設備的鉆探漿料回收技術(shù)需要力度更強的技術(shù)(例如增加的重力及/或真空)來實現(xiàn)分離，而這通常會導致鉆探切削物的破碎。因此，操作者會試圖將鉆探漿料損失的成本，與所回收的漿料的質(zhì)量，連同其他的考慮因素一起衡量。雖然操作者通常對切削物處理的質(zhì)量以及可用的漿料回收技術(shù)沒有多少選擇余地，但是許多操作者將操作分離設備，使得從分離設備所回收的鉆探漿料密度會比系統(tǒng)中的循環(huán)漿料的密度重大約200-300kg/m3。當這種含有顯著量的微細固體的較重漿料被留在鉆探漿料中時將會立刻或在一段時間后破壞鉆探漿料或其他任何類型漿料的性倉泛。因此，依然需要能經(jīng)濟地增大從振蕩器中所回收的漿料的體積，且不會不利地影響所回收的鉆探漿料的流變學性質(zhì)的系統(tǒng)。具體而言，需要這樣的分離系統(tǒng)，其可使所回收的漿料密度相對于原始漿料密度處于5-100kg/m3的范圍內(nèi)，并且不影響塑性粘度、膠凝強度等流變學性質(zhì)。此外，需要開發(fā)低成本的改裝技術(shù)，所述技術(shù)可強化漿料回收并且以當前所采用的機制和技術(shù)的成本中的一部分來完成。
真空技術(shù)的使用是改善鉆探漿料分離的一個解決方案。然而，真空技術(shù)本身具有多種問題，包括不充分的切削物/漿料分離，如上所述，其需要額外且昂貴的下游處理，并且其不能從所回收的鉆探漿料中有效地移除細粒，從而增大了所回收的鉆探漿料的密度。此外，力度強的真空系統(tǒng)也將使切削物破碎從而使生成細粒的問題增大。此外，在工作場所中多種真空技術(shù)還可能出現(xiàn)塵埃和薄霧問題，例如使用過去的真空技術(shù)，需要用高壓沖洗來定期地清理堵塞的篩網(wǎng)。篩網(wǎng)的高壓沖洗對操作者造成了空氣中傳播的塵埃以及薄霧的危害。因此，仍然需要能將對篩網(wǎng)的清洗的需求最小化的技術(shù)。此外，在真空篩網(wǎng)的下側(cè)需要改善的漿料分離系統(tǒng)，其允許被吸入穿過真空篩網(wǎng)的相對較大體積的空氣與被吸入穿過真空篩網(wǎng)的相對較小體積的鉆探漿料有效地并且有效率地分離。也就是說，需要改善的漿料/空氣分離系統(tǒng)。還需要在鉆探漿料中協(xié)助脂肪酸氧化的真空技術(shù)，從而減少對額外乳化劑的需要。在操作上，還需要改善的操作真空系統(tǒng)的方法，所述方法有效地使篩網(wǎng)堵塞的風險最小化并且能夠使用更微細的篩網(wǎng)。此外，需要系統(tǒng)既允許有效率地替換篩網(wǎng)，還能提供在真空系統(tǒng)與篩網(wǎng)之間的改善的墊圈與密封。現(xiàn)有技術(shù)回顧對現(xiàn)有技術(shù)的回顧揭示了包括真空技術(shù)的多種技術(shù)在以前已用于從鉆探切削物中分離鉆探流體，這些技術(shù)包括振動振蕩器。例如，美國專利第4，350，591號描述了鉆探泥漿清潔裝置，所述裝置具有傾斜的傳送帶篩網(wǎng)(travelling belt screen)以及包括排風罩和鼓風機的脫氣裝置。美國專利公開案第2008/0078700號揭示了具有用于清潔篩網(wǎng)的改裝噴淋噴嘴的自清潔振動振蕩器。加拿大專利申請案第2，664，173號描述了具有壓力差分系統(tǒng)的振蕩器，所述壓力差分系統(tǒng)在整個篩網(wǎng)上施加 非連續(xù)的壓力，并且包括美國專利第6，092，390號、美國專利第6，170, 580號、美國專利公開案第2006/0113220號以及PCT公開案第2005/054623號的其他現(xiàn)有技術(shù)描述了多種分尚技術(shù)。因此，雖然以前的技術(shù)可在一定程度上有效促使鉆探漿料/切削物分離，但是對于能夠使?jié){料移除達到實質(zhì)改善水平的分離器件的設計及操作方面，現(xiàn)有技術(shù)無能為力。具體而言，對于達成漿料在切削物上保留的水平低于約12重量％并且對所回收的鉆探漿料的密度不具有負面影響而言，現(xiàn)有技術(shù)無能為力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了用于從鉆探切削物中分離鉆探漿料的系統(tǒng)和方法，包括改善的真空系統(tǒng)。在第一項實施例中，提供用于改善在振蕩器上進行的對鉆探漿料從鉆探切削物中的裝置，所述裝置包含:具有上側(cè)和下側(cè)的振蕩器篩網(wǎng)，所述振蕩器篩網(wǎng)用于在振蕩器內(nèi)支撐被鉆探漿料所污染的鉆探切削物；空氣真空系統(tǒng)，所述空氣真空系統(tǒng)操作性連接到振蕩器篩網(wǎng)的一部分用于將有效體積的空氣拉過振蕩器篩網(wǎng)的該部分以強化穿過振蕩器篩網(wǎng)的該部分的鉆探楽■料的流動以及鉆探楽■料從鉆探切削物中的分尚;以及鉆探楽■料收集系統(tǒng)，所述鉆探漿料收集系統(tǒng)用于從篩網(wǎng)和空氣真空系統(tǒng)的下側(cè)收集所分離的鉆探漿料，其中空氣真空系統(tǒng)將一定體積的空氣吸過篩網(wǎng)從而將對鉆探切削物的破壞最小化，并同時增大了從鉆探切削物中所移除的鉆探漿料的量并且保持離開振蕩器的鉆探切削物的有效流動。在多項實施例中，本發(fā)明提供了額外的功能和結(jié)構(gòu)。在一項實施例中，空氣真空系統(tǒng)包括真空歧管，所述真空歧管用于操作性連接到振蕩器以及振蕩器篩網(wǎng)的一部分；操作性連接到真空歧管的真空軟管；操作性連接到真空軟管的真空泵。在另一項實施例中，本發(fā)明進一步包括操作性連接到真空泵上的漿料/氣體分離系統(tǒng)。在另一項實施例中，漿料/氣體分離系統(tǒng)是多級漿料分離系統(tǒng)。在另一項實施例中，真空歧管具有用于操作性連接到真空軟管的漏斗形部分。在又一項實施例中，真空歧管位于鄰近振蕩器篩網(wǎng)下游端的位置。在另外實施例中，真空歧管延伸朝上游端延伸最長達振蕩器篩網(wǎng)的總長度的75%，最長達振蕩器篩網(wǎng)的總長度的33%或最長達振蕩器篩網(wǎng)的總長度的15%。在一項實施例中，真空歧管適于在振在蕩器床長度的5-15%上配置到振蕩器篩網(wǎng)。在另外一實施例中，可調(diào)節(jié)真空泵來控制真空壓力及/或施加脈沖真空壓力。在另一項實施例中，真空歧管包括定位系統(tǒng)，所述定位系統(tǒng)用于變更真空歧管相對于振蕩器篩網(wǎng)的位置。在又一項實施例中，振蕩器篩網(wǎng)包括振蕩框架，所述振蕩框架及關(guān)聯(lián)振蕩部件由復合材料制造。在另外一實施例中，振蕩器篩網(wǎng)是50目至325目或這些目數(shù)的組合或80目至150目或這些目數(shù)的組合。在一項實施例中，真空系統(tǒng)以小于8400英尺/分的速度將空氣拉過篩網(wǎng)。在另一項實施例中，穿過篩網(wǎng)的空氣速度足夠在離開振蕩器的鉆探切削物中產(chǎn)生類似半干水泥的稠度。在另一項實施例中，歧管包括支撐墊圈的唇緣以及與墊圈和唇緣操作性接合的篩網(wǎng)。在另外實施例中，保留在切削物上的鉆探漿料少于12重量％、少于10重量％、少于
8重量％或者少于6重量％。在另一項實施例中，系統(tǒng)另外包含空氣噴射器件，所述空氣噴射器件將壓縮氣體操作性噴射到鉆探漿料中以在鉆探漿料接觸振蕩器篩網(wǎng)之前使鉆探漿料泡沫化。在另一項實施例中，系統(tǒng)另外包含真空系統(tǒng)內(nèi)的氣體檢測器，所述氣體檢測器用于測量從鉆探衆(zhòng)料中釋放的氣體的量及/或組成。在另一項實施例中，系統(tǒng)另外包含至少一個質(zhì)量測量系統(tǒng)，所述至少一個質(zhì)量測量系統(tǒng)操作性連接到振蕩器上以測量振蕩器上的鉆探切削物及漿料的相對質(zhì)量。在一項實施例中，所述質(zhì)量測量系統(tǒng)包括置放在振蕩器床上的不同位置的至少兩個傳感器以及輸出在振蕩器的不同位置上的相對質(zhì)量的顯示系統(tǒng)。在另一項實施例中，系統(tǒng)另外包含噴頭，所述噴頭操作性連接到振蕩器以在將鉆探漿料輸送到振蕩器篩網(wǎng)之前將氣體噴射到鉆探漿料中。
在一項實施例中，空氣真空系統(tǒng)經(jīng)設計用于改裝連接到振蕩器。在另一方面，本發(fā)明提供了一種優(yōu)化鉆探切削物振蕩器性能的方法，所述方法包含步驟a)引入被鉆探漿料污染的鉆探切削物到具有振蕩器篩網(wǎng)的振蕩器床的上游端；b)施加足夠的真空力到振蕩器篩網(wǎng)以有效地減少保留在切削物上的鉆探漿料，使其低于未施加真空力時所獲得的水平。在另一項實施例中，本發(fā)明還提供了從振蕩器篩網(wǎng)的下側(cè)回收鉆探漿料的步驟，其中鉆探漿料的塑性粘度基本上等同于在被引入到井中之前的原始鉆探漿料的塑性粘度。在本方法的多個方面，在步驟b之后，保留在切削物上的鉆探漿料少于12重量％、少于10重量％、少于8重量％或少于6重量％。在另外的實施例中，將真空壓力施加給最長達振蕩器篩網(wǎng)的總長度的75%，最長達振蕩器篩網(wǎng)的總長度的33%，或達振蕩器篩網(wǎng)的下游的5-15%。在另一項實施例中，控制空氣流以防止篩網(wǎng)上的鉆探切削物的阻塞。在又一項實施例中，空氣流足夠在從振蕩器離開的鉆探切削物中產(chǎn)生類似半干水泥的稠度。在另外實施例中，空氣流低于8400英尺/分以及/或者控制空氣流以引起鉆探漿料的消泡。 在一項實施例中，將鉆探漿料在接觸振蕩器篩網(wǎng)之前泡沫化。在一項實施例中，在真空系統(tǒng)內(nèi)測量從鉆探漿料中所回收的氣體的量及/或組成。在又一項實施例中，控制穿過真空篩網(wǎng)的空氣流以在鉆探漿料內(nèi)實現(xiàn)脂肪酸氧化。


本發(fā)明通過以下具體實施方式
以及附圖進行描述，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的真空框架組件以及歧管的底視圖；圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的篩網(wǎng)、真空框架組件以及歧管的分解端視圖；圖1B是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的真空框架組件以及歧管的側(cè)視圖；圖1C是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的真空框架組件以及歧管的頂視圖；圖1D是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的篩網(wǎng)組件的立體視圖；圖1E是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的真空框架組件以及篩網(wǎng)的底視圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的用真空框架組件及真空系統(tǒng)改裝的振蕩器的側(cè)視圖；圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的用真空框架組件及真空系統(tǒng)改裝的振蕩器的側(cè)視圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的用篩網(wǎng)及真空系統(tǒng)改裝的振蕩器的頂視圖；圖3B是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的用真空系統(tǒng)改裝的振蕩器的頂視圖；圖3C是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的用篩網(wǎng)及真空系統(tǒng)改裝的振蕩器的正視圖；圖3D是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的用于改裝的振蕩器的正視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的用于用真空框架及歧管來改裝的典型振蕩器床的平面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的用真空框架及歧管改裝的典型振蕩器床的平面圖，圖示了從振蕩器床引出的真空導管；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的用真空框架、歧管以及篩網(wǎng)改裝的典型振蕩器床的平面圖；圖7是圖示了與現(xiàn)有技術(shù)處理方法相比之下的真空處理的鉆探漿料的成本分析的表格；圖8是圖示了對于經(jīng)受旋轉(zhuǎn)式真空分離的鉆探漿料隨井深變化的鉆探漿料參數(shù)的曲線圖；圖9是圖示了對于經(jīng)受旋轉(zhuǎn)式真空分離的鉆探漿料隨井深變化的鉆探漿料參數(shù)的曲線圖；圖10是圖示了根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的對于經(jīng)受真空篩網(wǎng)分離的鉆探漿料隨井深變化的鉆探漿料參數(shù)的曲線圖；圖11是圖示了根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的對于經(jīng)受真空篩網(wǎng)分離的鉆探漿料隨井深變化的鉆探漿料參數(shù)的曲線圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的一項實施例的具有氣體噴射系統(tǒng)的另外實施例的示意圖；以及圖13是比較使用旋轉(zhuǎn)式真空分離技術(shù)以及真空篩網(wǎng)技術(shù)的初級乳化劑和次級乳化劑的井中使用情況的圖表。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明并參考附圖，描述了改善的鉆探漿料回收方法和裝置的實施例。重要的是，所描述的系統(tǒng)和方法強化了鉆探漿料與鉆探切削物的分離，其中提供了對保留在切削物上的鉆探漿料的移除值或減少值的改善。此外，所述系統(tǒng)和方法可提供改善的分離并且不會顯著影響鉆探漿料的流變學性質(zhì)。具體而言，本發(fā)明解決了在鉆探操作中清潔鉆探切削物并回收表面上的鉆探漿料的現(xiàn)有方法的多種技術(shù)問題，尤其是解決了與已知振蕩器系統(tǒng)相結(jié)合的問題。此外，本發(fā)明描述了優(yōu)化從鉆探切削物中分離在表面處回收的漿料的方法。出于說明的目的，圖2A至圖2B以及圖4圖示了具有大體上平坦的篩網(wǎng)床12的已知振蕩器10，篩網(wǎng)床12由多個部分20組成，所回收的鉆探漿料和鉆探切削物在多個部分20上通過。振蕩器10通常包括雙電動機振蕩系統(tǒng)14以將機械振蕩能傳遞到篩網(wǎng)床。從井中回收的鉆探漿料以及切削物被引入到篩網(wǎng)床16的上游端，其中鉆探漿料和切削物的混合物朝向下游端18移動，在下游端18處“被干燥的”鉆探切削物流動離開振蕩器的該端。振蕩器和篩網(wǎng)床的振動運動實現(xiàn)了鉆探切削物與漿料的分離，其中鉆探漿料透過篩網(wǎng)床并被從振蕩器10的下側(cè)回收，鉆探切削物被從篩網(wǎng)床的下游端18回收。除了重力促進鉆探漿料/鉆探切削物的分離的因素之外，篩網(wǎng)床的振動運動將機械振蕩能傳遞到鉆探切削物顆粒以“振松”可能通過表面張力粘附到鉆探切削物的外表面的漿料。經(jīng)分離后，鉆探漿料會通過重力、大氣壓力、篩網(wǎng)上的漿料的靜液壓或這三種力的組合而流動透過將其收集的篩網(wǎng)。已知此類型的振蕩器或者其他振蕩器通常能夠?qū)@探漿料與鉆探切削物分離，從超過100重量％的鉆探漿料/切削物的初始值分離至約40-15重量％的水平。 如圖2A至圖2B所示，根據(jù)本發(fā)明，提供具有真空系統(tǒng)50的振蕩器，真空系統(tǒng)50位于篩網(wǎng)床12下方，用于強化鉆探漿料與鉆探切削物的分離以及鉆探漿料透過篩網(wǎng)的流動。如圖1至圖1E以及圖6中的最佳圖示，提供具有至少一個真空歧管l、la、la’的篩網(wǎng)7以用于向篩網(wǎng)7及振蕩器床12的一部分的下側(cè)施加真空壓力。也就是說，真空歧管經(jīng)設計以連接到篩網(wǎng)的下側(cè)，從而使得在切削物和漿料在篩網(wǎng)上通過時，真空壓力輕輕地促成鉆探漿料透過篩網(wǎng)以及/或者有效地破壞粘附到鉆探切削物及/或篩網(wǎng)的漿料的表面張力，從而改善分離效率并且實現(xiàn)降低保留在切削物上的鉆探漿料的水平。同為優(yōu)選的是真空歧管為錐形及/或彎曲的以促進被真空干燥的物質(zhì)流動離開篩網(wǎng)，否則只能聽其自然，從而將固體在系統(tǒng)內(nèi)積聚或沉積的風險最小化。如圖1至圖1E以及圖2A至圖3B所示，真空歧管的水平長度經(jīng)設計以在篩網(wǎng)床12的全部區(qū)域中的相對小區(qū)域的范圍內(nèi)施加真空以及在篩網(wǎng)的下游端施加真空。這些示了延伸跨越篩網(wǎng)床的整個水平寬度的真空區(qū)域，在典型振蕩器中該真空區(qū)域在篩網(wǎng)床12上的總長度大約為7英寸。此量優(yōu)選地大約為篩網(wǎng)床總長度的5-15%。優(yōu)選使用全部篩網(wǎng)床區(qū)域中的相對小區(qū)域，從而在不同的分離機制之間劃定界限。也就是說，優(yōu)選的是，在振蕩器上游端使用機械分離機制來提供初級分離，而在下游端施加真空來提供次級分離(也包含振蕩因素)。此種使用物理分離和真空分離技術(shù)的物理分離使兩種分離技術(shù)的效能最大化，并且不具有切削物破碎的不利效應以及切削物破碎及/或穿透篩網(wǎng)對鉆探漿料流變學性質(zhì)(例如尤其是塑性粘度)可能造成的任何下游效應。如下文更詳細解釋，在最終真空處理之前保持鉆探漿料的膜狀可使鉆探切削物之間相互摩擦的磨損及破壞的效應最小化。如圖1所示(盡管并非必需)，在整個篩網(wǎng)寬度上使用分離的真空歧管la、lb’以確?？蓪⑾鄬鶆蚯覕?shù)量可控的真空壓力施加到整個篩網(wǎng)。如圖1B、圖1E、圖3A以及圖3C所示，篩除篩網(wǎng)7操作性附接到真空框架及歧管1，所述歧管I具有連接到真空系統(tǒng)50的漿料傳送管/真空管3，所述真空系統(tǒng)50具有真空表12d以及固定真空器件12f (圖3A)或可變真空器件12g (圖3B)。兩個實施例都具有漿料分離及收集系統(tǒng)13，漿料分離及收集系統(tǒng)13允許所回收的鉆探漿料從真空系統(tǒng)中分離到儲槽中以供再次使用。圖2A和圖2B圖示了具有多級漿料/固體分離的漿料分離系統(tǒng)13的優(yōu)選實施例。在此系統(tǒng)中，初級積液器槽51進行第一級漿料/氣體分離。與初級積液器串聯(lián)的次級積液器52提供次級漿料/氣體分離。每個級包括適當?shù)臐{料液位檢測系統(tǒng)和閥門以確保在所積累的漿料液位變得過高的情況下使系統(tǒng)關(guān)閉。漿料分離系統(tǒng)13被配置到真空框架及歧管I并被配置到真空壓縮機53。通過口 54，從積液器槽51的底部回收鉆探漿料。如圖2A和圖2B所示，真空調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以是所屬領域的技術(shù)人員所熟知的節(jié)流孔板12f或到真空管線12g的受控的空氣/大氣泄露。節(jié)流孔板壓縮流動并且導致真空管線內(nèi)的堆積，而受控的大氣泄露則不限制流動。真空表12d在調(diào)整上是有用的，但并非絕對必要。真空到篩網(wǎng)的界面以及篩網(wǎng)設計如圖1至圖1E所示，至少一個真空歧管la、la’適用于通過真空歧管支撐框架6(統(tǒng)稱為真空框架及歧管I)配置并密封到篩網(wǎng)7。真空歧管支撐框架6可包括界定真空區(qū)域11和開口區(qū)域5的平分條8。每個真空歧管la、la’具有大體上呈漏斗形的設計，以允許將透過篩網(wǎng)的漿料導入到至少一個真空軟管連接3。如圖1A所示，真空歧管的上邊緣包括用于附接到篩網(wǎng)7的適當?shù)倪B接系統(tǒng)和密封系統(tǒng)，例如配套唇緣2以及密封墊圈9。如圖1A中示意性圖示，真空框架及歧管安裝于振蕩器籃的支撐軌道20之上，并且篩網(wǎng)7連接到真空篩網(wǎng)及歧管的上側(cè)。夾持系統(tǒng)將支撐軌道中的每個支撐軌道、真空篩網(wǎng)及歧管以及篩網(wǎng)固定到一起。在圖4至圖6中最佳圖示了真空框架及歧管以及篩網(wǎng)被改裝到振蕩器的組件。圖4圖示了典型振蕩器及振蕩器床的平面圖，其中為了清晰起見，移除了振蕩電動機。振蕩器床包括支撐部件的多個分離的部分(20a、20b、20c、20d)，篩網(wǎng)7通常安裝到這些部分之上。如所屬領域的技術(shù)人員所熟知，可將這些部分定位在相同的高度或不同的高度。通常，如果這些部分處于不同的高度，那么一個或多個上游部分可能高于一個或多個下游部分。如圖1A和圖5所示，真空框架及歧管被置放在支撐部件的頂部，并且篩網(wǎng)被置放在頂部以使得真空框架及歧管與篩網(wǎng)的下側(cè)相匹配(圖1A和圖6)。壓力楔等的夾持系統(tǒng)將真空篩網(wǎng)及歧管以及篩網(wǎng)固定到支撐部件。真空軟管在口 3通過適當?shù)倪B接系統(tǒng)連接到歧管并且延伸到振蕩器外部，在振蕩器外部真空軟管連接到真空和分離系統(tǒng)50。此外，真空歧管及框架在其四個邊緣處被提供密封件9以確?？蚣芘c歧管之間的有效連接并且防止?jié){料的泄漏。密封件9優(yōu)選的是耐溶劑的墊圈，例如氟橡膠(Viton )或丁腈橡膠。同為優(yōu)選的是可將篩網(wǎng)從真空框架6移除且不需要從支撐軌道20移除真空歧管及框架。實例系統(tǒng)的第一次試驗是在那博斯49 (Nabors49)的鉆探操作中進行的，那博斯49是加拿大的落基山脈(Rocky Mountains)上的鉆探架。試驗是在鉆探架正在鉆探并且使用了基于油的逆乳液鉆探漿料時進行的。井的詳細說明以及在鉆探中使用的鉆探漿料的性質(zhì)如表I所不，并且是典型的井和鉆探楽`■料的代表。表1-鉆探漿料性質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種用于改善在振蕩器上進行的對鉆探漿料從鉆探切削物中的分離的裝置，所述裝置包含: 具有上側(cè)和下側(cè)的振蕩器篩網(wǎng)，所述振蕩器篩網(wǎng)用于在振蕩器內(nèi)支撐被鉆探漿料所污染的鉆探切削物； 空氣真空系統(tǒng)，所述空氣真空系統(tǒng)操作性連接到所述振蕩器篩網(wǎng)的一部分以用于將有效體積的空氣拉過所述振蕩器篩網(wǎng)的所述部分以強化穿過所述振蕩器篩網(wǎng)的所述部分的鉆探楽■料的流動以及對鉆探楽■料從鉆探切削物中的分尚;以及 鉆探漿料收集系統(tǒng)，所述鉆探漿料收集系統(tǒng)用于從所述篩網(wǎng)的下側(cè)和所述空氣真空系統(tǒng)收集所述所分離的鉆探漿料； 其中所述空氣真空系統(tǒng)將一定體積的空氣吸過所述篩網(wǎng)從而將對所述鉆探切削物的破壞最小化，并同時增大了從所述鉆探切削物中所移除的鉆探漿料的量并且保持離開所述振蕩器的鉆探切削物的有效的流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述空氣真空系統(tǒng)包括: 真空歧管，所述真空歧管用于操作性連接到振蕩器以及所述振蕩器篩網(wǎng)的一部分； 操作性連接到所述真空歧管的真空軟管，以及操作性連接到所述真空軟管的真空泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，進一步包含操作性連接到所述真空泵的漿料/氣體分尚系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述漿料/氣體分離系統(tǒng)是多級漿料分離系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述真空歧管具有操作性連接到真空軟管的漏斗形部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述真空歧管定位在鄰近所述振蕩器篩網(wǎng)的下游端。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述真空歧管朝上游端延伸最長達所述振蕩器篩網(wǎng)的總長度的75%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述真空系統(tǒng)朝所述振蕩器篩網(wǎng)的所述上游端延伸最長達所述振蕩器篩網(wǎng)的總長度的33%。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述真空系統(tǒng)朝所述振蕩器篩網(wǎng)的所述上游端延伸最長達所述振蕩器篩網(wǎng)的總長度的15%。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述真空泵可被調(diào)節(jié)以控制所述真空壓力。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述真空泵施加脈沖真空壓力。
12.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述真空歧管經(jīng)調(diào)適以用于在振蕩器床的5%至15%的長度上配置到所述振蕩器篩網(wǎng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求2至12中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述真空歧管包括定位系統(tǒng)以用于變更所述真空歧管相對于所述振蕩器篩網(wǎng)的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述振蕩器篩網(wǎng)包括振蕩框架,并且所述振蕩框架以及關(guān)聯(lián)的振蕩部件由合成材料制造。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述振蕩器篩網(wǎng)為50目至325目或所述目數(shù)的組合。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述振蕩器篩網(wǎng)為80目至150目或所述目數(shù)的組合。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中真空系統(tǒng)以小于8400英尺/分的速度將空氣拉過所述篩網(wǎng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述速度足夠在從所述振蕩器離開的所述鉆探切削物中產(chǎn)生類似半干水泥的稠度。
19.根據(jù)權(quán)利要求2至18中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述歧管包括支撐墊圈的唇緣以及與所述墊圈和唇緣操作性接合的所述篩網(wǎng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中保留在切削物上的所述鉆探漿料小于12重量％。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中保留在切削物上的所述鉆探漿料小于10重量％。
22.根據(jù)權(quán) 利要求1至19中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中保留在切削物上的所述鉆探漿料小于8重量％。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中保留在切削物上的所述鉆探漿料小于6重量％。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至23中任一權(quán)利要求所述的裝置，進一步包含空氣噴射器件，所述空氣噴射器件用于在鉆探漿料接觸所述振蕩器篩網(wǎng)之前將壓縮氣體操作性噴射到所述鉆探漿料中以使所述鉆探漿料泡沫化。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至24中任一權(quán)利要求所述的裝置，進一步包含所述真空系統(tǒng)內(nèi)的氣體檢測器，所述氣體檢測器用于測量從所述鉆探漿料中釋放的氣體的量及/或組成。
26.根據(jù)權(quán)利要求1至25中任一權(quán)利要求所述的裝置，進一步包含至少一個質(zhì)量測量系統(tǒng)，所述至少一個質(zhì)量測量系統(tǒng)操作性連接到所述振蕩器以用于測量所述振蕩器上的鉆探切削物以及漿料的相對質(zhì)量。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中所述質(zhì)量測量系統(tǒng)包括置放在所述振蕩器床上的不同位置的至少兩個傳感器以及用于輸出在所述不同位置的所述振蕩器上的所述相對質(zhì)量的顯示系統(tǒng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求1至27中任一權(quán)利要求所述的裝置，進一步包含噴頭，所述噴頭操作性連接到所述振蕩器以用于在將所述鉆探漿料輸送到所述振蕩器篩網(wǎng)之前將氣體噴射到所述鉆探漿料中。
29.根據(jù)權(quán)利要求1至28中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述空氣真空系統(tǒng)經(jīng)設計以用于改裝連接到振蕩器。
30.一種優(yōu)化鉆探切削物振蕩器性能的方法，包含步驟: a.將被鉆探漿料所污染的鉆探切削物引入到具有振蕩器篩網(wǎng)的 振蕩器床的上游端； b.將足夠的真空力施加到所述振蕩器篩網(wǎng)以有效地將保留在切 削物上的鉆探漿料減少至低于未施加真空力時所得的水平。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，進一步包含從所述振蕩器篩網(wǎng)的所述下側(cè)回收鉆探漿料的步驟，并且其中所述鉆探漿料的塑性粘度基本上等同于在被引入到井中之前的原始鉆探漿料的塑性粘度。
32.根據(jù)權(quán)利要求30至31中任一權(quán)利要求所述的方法，其中在步驟b之后保留在切削物上的所述鉆探衆(zhòng)料小于12重量％。
33.根據(jù)權(quán)利要求30至31中任一權(quán)利要求所述的方法，其中在步驟b之后保留在切削物上的所述鉆探衆(zhòng)料小于10重量％。
34.根據(jù)權(quán)利要求30至31中任一權(quán)利要求所述的方法，其中在步驟b之后保留在切削物上的所述鉆探衆(zhòng)料小于8重量％。
35.根據(jù)權(quán)利要求30至31中任一權(quán)利要求所述的方法，其中在步驟b之后保留在切削物上的所述鉆探衆(zhòng)料小于6重量％。
36.根據(jù)權(quán)利要求30至35中任一權(quán)利要求所述的方法，其中將所述真空壓力施加給所述振蕩器篩網(wǎng)的總長度的最多75%。
37.根據(jù)權(quán)利要求30至35中任一權(quán)利要求所述的方法，其中將所述真空壓力施加給所述振蕩器篩網(wǎng)的總長度的最多33%。
38.根據(jù)權(quán)利要 求30至35中任一權(quán)利要求所述的方法，其中將所述真空壓力施加給所述振蕩器篩網(wǎng)的所述下游的5%至15%。
39.根據(jù)權(quán)利要求30至38中任一權(quán)利要求所述的方法，其中控制空氣流以防止所述篩網(wǎng)上的鉆探切削物的阻塞。
40.根據(jù)權(quán)利要求30至39中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述空氣流足夠在從所述振蕩器離開的所述鉆探切削物中產(chǎn)生類似半干水泥的稠度。
41.根據(jù)權(quán)利要求30至40中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述空氣流低于8400英尺/分。
42.根據(jù)權(quán)利要求30至41中任一權(quán)利要求所述的方法，其中控制所述空氣流以引發(fā)鉆探漿料的消泡。
43.根據(jù)權(quán)利要求30至42中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述鉆探漿料在接觸所述振蕩器篩網(wǎng)之前被泡沫化。
44.根據(jù)權(quán)利要求30至43中任一權(quán)利要求所述的方法，其中在所述真空系統(tǒng)內(nèi)測量從所述鉆探漿料中所回收的氣體的量。
45.根據(jù)權(quán)利要求30至44中任一權(quán)利要求所述的方法，其中控制穿過真空篩網(wǎng)的空氣流以在所述鉆探漿料內(nèi)實現(xiàn)脂肪酸氧化。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于從鉆探切削物中分離出漿料的系統(tǒng)和方法。具體而言，本發(fā)明涉及包括真空系統(tǒng)的振蕩器以及操作此類系統(tǒng)以實現(xiàn)高程度的漿料分離的方法。所述系統(tǒng)和方法在多種篩孔尺寸、真空氣流以及真空設計中都是有效的。
文檔編號E21B21/06GK103080461SQ201080066711
公開日2013年5月1日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者丹尼爾·蓋·波默洛 申請人:丹尼爾·蓋·波默洛