專利名稱：用于振動篩的流體分配的制作方法
技術領域：
此處公開的實施例涉及用于在振動篩中分配流體的設備和方法。
背景技術：
通常稱為“泥漿(mud)”的油田鉆井流體在工業中用于多個目的。在其眾多功能 中，鉆井泥漿作為滑潤劑，以冷卻旋轉的鉆頭且便于更快的切割速度。典型地，泥漿在地表 混合，且以高壓通過鉆柱的鉆孔被向井下泵送至鉆頭。如果泥漿到達鉆頭，它通過各種噴嘴 和排液口引出，在這些噴嘴和排液口處，它潤滑并冷卻鉆頭。在通過噴嘴引出后，“用過的” 鉆井流體通過形成在鉆柱和鉆探的井眼之間的環形套筒返回地表。而且，鉆井泥漿提供柱狀流體靜壓力或流體靜壓頭，以避免正在被鉆探的井的“井 噴(blow out)”。這個流體靜壓力抵消地層壓力，從而如果地層中的受壓的堆積物裂口，則 阻止鉆井流體的井噴。有助于鉆井泥漿柱的流體靜壓力的兩個因素是柱體自身的高度(或 深度)(如從地表至井眼底部的垂直距離)和所使用的鉆井流體的密度(或其倒數，比重)。 依賴于將被鉆探的地層的類型和構造，將各種增重劑和潤滑劑混合到鉆井泥漿中，以獲得 合適的混合物。典型地，以磅每加侖的縮寫“磅”表示鉆井泥漿的重量。通常，增加溶解在 泥漿基體中的增重劑溶質的量將產生更重的鉆井泥漿。太輕的鉆井泥漿不能避免地層的井 噴，且太重的鉆井泥漿可能過度侵入地層。因此，需要花費更多的時間和考慮，以確保泥漿 混合物是最佳的。因為泥漿評估和混合過程費時且昂貴，鉆探工和維修公司傾向于收回返 回的鉆井泥漿并為了繼續使用對它進行再循環。鉆井泥漿的另一重要目的是將巖屑從位于鉆孔底部處的鉆頭帶離至地表。當鉆頭 磨碎或刮鏟位于鉆孔底部的巖層時，小片的固體材料被遺留下。從鉆頭處的噴嘴引出的鉆 井流體用來進行攪拌，并在鉆柱和鉆孔之間的環形套筒內將巖石和地層的固體粒子運載至 地表。因此，從環形套筒引出鉆孔的鉆井流體是鉆井泥漿中的地層巖屑的漿體。在所述泥 漿能夠被再循環和通過鉆頭的噴嘴被再次向下抽吸之前，必須去除巖屑微粒。目前所使用的用于從鉆井流體去除巖屑和其它固體微粒的設備通常在工業中被 稱為泥漿振動篩或振動分離器。振動分離器是振動的篩狀的工作臺，在該工作臺上堆積返 回的充滿固體物的鉆井流體，且通過該工作臺形成清潔的鉆井流體。典型地，振動分離器是 具有大致打孔的濾網底部的傾斜工作臺。返回的鉆井流體堆積在振動分離器的供給端。當 鉆井流體沿著振動臺的長度向下行進時，流體通過孔落至下面的貯存器中，從而留下固體 微粒材料。振動分離器工作臺的振動動作輸送留下的固體顆粒至分離器工作臺的排放端。 上述描述的設備是用于說明本領域的普通技術人員已知的一種類型的振動分離器。在可選 的振動分離器中，分離器的頂部邊緣可比下端相對地更靠近地面。在這樣的振動分離器中， 傾斜角度可能需要顆粒沿大致向上的方向運動。在又一其它的振動分離器中，工作臺可以 不被傾斜，因此分離器的振動動作可單獨地使得顆粒/流體分離。無論如何，現有的振動分 離器的工作臺傾斜和/或設計變化不應被認為是對本發明公開的內容的限制。
發明內容
在一個方面中，本發明公開內容涉及一種用于從鉆井流體中分離固體物的振動 篩。所述振動篩包括頂部篩板、被定位在所述頂部篩板下面的回流盤，所述回流盤用于接收 來自所述頂部篩板的初次分離的鉆井流體。所述回流盤被分成多個通道。振動篩還包括流 體分配箱，該流體分配箱包括多個管道。所述回流盤中的每個通道對應于所述流體分配箱 中的多個管道的一個管道，且每個通道將所述初次分離的鉆井流體的流傳送到所述對應的 管道中。振動篩還包括中部篩板和底部篩板。每個管道按照路線將所述初次分離的鉆井流 體的流傳送到所述中部篩板和所述底部篩板中的對應的一個。在另一方面中，本發明公開內容涉及一種用 于在振動篩中分配初次分離的鉆井流 體的設備。所述振動篩包括頂部篩板、中部篩板和底部篩板，裝滿固體物的鉆井流體沉積在 所述頂部篩板上，且所述包括尺寸小的固體物的初次分離的鉆井流體穿過所述頂部篩板。 所述設備包括被定位在所述頂部篩板下面的回流盤；其中所述回流盤被分成多個通道。所 述設備還包括流體分配箱，該流體分配箱包括多個管道。所述回流盤中的每個通道將所述 包括尺寸小的固體物的初次分離的鉆井流體引導至所述流體分配箱中的對應的管道。每個 管道將所述包括尺寸小的固體物的初次分離的鉆井流體按照路線傳送至所述多個次級篩 選表面中的相應的一個上。在另一方面中，本發明公開內容涉及一種從鉆井流體分離固體物的方法。所述方 法包括將所述鉆井流體沉積到振動篩中的頂部篩板上；振動所述振動篩；在所述頂部篩 板上將所述鉆井流體分離成初次分離的鉆井流體組分和第一固體物組分；從所述振動篩排 放所述第一固體物組分；在包括多個通道的回流盤上接收所述初次分離的鉆井流體組分； 將所述初次分離的鉆井流體組分分成由所述回流盤上的通道限定的多個流；將每個通道中 的所述初次分離的鉆井流體組分的每個流引導到流體分配箱中的對應的管道中；和按照路 線將每個管道中的所述初次分離的鉆井流體組分的每個流傳送至所述振動篩中的中部篩 板和底部篩板中的一個。將從隨后的描述和隨附的權利要求明白本發明公開內容的其它方面和優點。
圖IA顯示根據本發明公開內容的實施例的振動篩的排放端。圖IB顯示根據本發明公開內容的實施例的具有不同配置的肋的振動篩的組件視 圖。圖2A顯示根據本發明公開內容的實施例的用于在圖1中顯示的振動篩的流體分 配箱的內部視圖。圖2B顯示圖IA中顯示的振動篩的切割側視圖。圖3A顯示根據本發明公開內容的實施例的用于圖1中顯示的振動篩的流體分配 箱的內部視圖。圖3B顯示圖IA中顯示的振動篩的切割側視圖。圖4顯示根據本發明公開內容的實施例的振動篩的切割側視圖。圖5A和圖5B顯示根據本發明公開內容的實施例的振動篩的切割透視圖。圖6A和圖6B顯示根據本發明公開內容的實施例的振動篩的部分切割視圖。
具體實施例方式在一個方面中，此處公開的實施例涉及用于在振動篩中分配流體的設備和方 法。尤其是，本發明公開內容的實施例提供流體分配設備和用于在振動篩中的多個篩板 (screening deck)之間分配鉆井流體的方法。圖1A、1B、2A、2B、3A和3B顯示出根據本發明公開內容的實施例的振動篩。圖1A 是從振動篩的排放端觀看的視圖。圖2A和3A是從振動篩的供給端觀看的視圖。圖2B和 圖3B是振動篩的切割側視圖，用于說明振動篩中的鉆井流體的并行流動路徑。如圖2B和圖3B所示，振動篩包括頂部篩板130、中部篩板140和底部篩板150。至 少一個馬達110被連接至振動篩以提供振動運動，同時從鉆井流體分離固體物。在每個篩 板上設置網篩(未示出)，用以根據相應的網孔的尺寸從鉆井流體中濾出各種尺寸的固體 物。在一些實施例中，網篩可以是分別設置在頂部篩板130、中部篩板140、底部篩板150上 的篩組件135、145、155 (圖1A)的一部分。本領域普通技術人員能夠認識到本發明公開內 容不限于任何特定的篩組件或者網篩配置。回流盤160被提供用來在中部篩板140和底部篩板150之間分配鉆井流體。在圖 1A中為了說明的目的，將篩組件135、145、155從右側移除，用以提供回流盤160的視圖。回 流盤的左側可以是右側的鏡像。此外，回流盤160可以包括被分隔壁180分開的用于右側 和左側的兩個分離的部分。本技術領域的普通技術人員能夠認識到，回流盤160的配置和 組件可以在不背離本發明公開內容的范圍的情況下進行改變。繼續參見圖1A，回流盤160設置在頂部篩板130的下面，且包括多個通道，這些通 道是用于在通過頂部篩板130初次分離固體物之后隔離鉆井流體流。在這種特定實施例 中，四個通道(A、B、C、D)被包含在回流盤160中。這些通道可以例如通過在相鄰通道之間 提供肋161來形成。參見圖1B，根據本發明公開內容的實施例顯示出不同配置的肋161 (圖 1A)。如圖所示，肋161A沿著回流盤160的全部長度延伸，且可以在適當的位置被焊接或者 用常見的緊固件進行固定。在可替換的實施例中，肋161B只沿著回流盤160的整個長度的 一部分延伸，使得流體在被肋161B分開之前在回流盤160上被更均勻地分配。肋161B可 以被焊接在回流盤160的后部上。本技術領域的普通技術人員能夠認識到，在不背離本發 明公開內容的范圍的情況下，可以以多種方式形成所述通道。例如，可以在兩個隔室使用全 部長度的肋161A或者部分長度的肋161B，或者如圖所示地可以使用全部長度的肋161A和 短長度肋161B的組合。此外，在可替換的實施例中，回流盤160可以包括在通道之間的向 上的彎曲部，以將通道彼此隔開。現在將對圖1A、1B、2A、2B、3A和3B中顯示的實施例的流動分配進行描述。為了定 向的目的，用于圖1A中的通道(A、B、C、D)的按字母順序排列的標記也被用作為顯示相應的 流動路徑的箭頭。在通過頂部篩板130進行初次分離固體物之后，初次分離的鉆井流體流 入回流盤160中的多個通道內。初次分離的鉆井流體之后在回流盤160上從振動篩的排放 端向下流向振動篩的供給端，如在圖2B和3B中更清楚地看到的。在振動篩的供給端，流體 分配箱210被設置用于將來自多個通道的流按照路線傳送至中部篩板140和底部篩板150 上的相應位置。在這個實施例中，通過流體分配箱210以及回流盤160來提供并行流，意思 是初次分離的鉆井流體的一部分被按照路線傳送至中部篩板140或底部篩板150，而不傳送至上述兩者。 流體分配箱210包括多個管道(A、B、C、D)，這些管道對應于回流盤160中的多個 通道。所述多個管道可以例如通過水平隔離件221和垂直隔離件222以及蓋201形成，為 了顯示的目的蓋201被從圖2A和3A中移除。流體分配箱210中的多個管道在圖2A、2B、3A 和3B中顯示的并行流動配置中將來自回流盤160的對應通道的鉆井流體按照路線傳送至 中部篩板140或者底部篩板150。圖2A和2B示出了被按照路線傳送至中部篩板140的鉆井流體的流動路徑。圖3A 和3B示出了被按照路線傳送至底部篩板150的鉆井流體的流動路徑。當從振動篩的排放 端(圖1A)觀看時，在這個特定的實施例中的并行流動配置中，回流盤160包括從左至右依 次標注為A、B、C和D的四個通道。如圖2A和2B所示，在流向振動篩的供給端之后，通道A 和C中的鉆井流體通過流體分配箱210被按照路線傳送至中部篩板140。鉆井流體流過中 部篩板140，以分離未被頂部篩板130初次分離的較小的固體物。之后，來自中部篩板140 的鉆井流體沿著中部回流盤170流向振動篩的供給端，其中鉆井流體之后流出振動篩。滑 架(skid)或者收集槽(sump，未示出)可以被設置在振動篩的下面，以為了另外的用途回收 (recover)鉆井流體。如圖3A和3B所示，繼續對于并行流動配置，在通道B和D中的鉆井流體通過流體 分配箱210被按照路線傳送至底部篩板150。鉆井流體流過底部篩板150，以分離未被頂部 篩板130初次分離的較小的固體物。來自底部篩板150的鉆井流體可以被允許立即流出 振動篩的底部，流到設置在振動篩的下面用以為了另外的用途回收鉆井流體的滑架(未顯 示)±o在一個或者更多的實施例中，如圖4所示，回流盤160可以被配置以在中部篩板 140和底部篩板150之間交替地允許串行流，意思是至少一部分鉆井流體流過中部篩板 140和底部篩板150。在串行流配置中，可以在三個階段通過使用越來越細的網孔來實現 從鉆井流體分離固體物，其中每一連續的篩板用以過濾出更小的固體物。例如，頂部篩板 130的網孔尺寸可以被選擇，以用作“粗篩板(scalping deck)，，以從鉆井流體移除大的鉆 屑。在初次分離之后，中部篩板140可以具有被選擇以分離固體物的網孔尺寸，所述固體物 可以為了另外的用途被再循環。例如，被中部篩板分離的固體物可以包括堵漏材料(lost circulation material)，其被用于避免在鉆井操作期間鉆井流體流失到地層中。堵漏材料 可能是鉆井流體中的昂貴的組分，并且同理，堵漏材料的回收可能導致降低整個鉆井費用。 在流過中部篩板140以后，鉆井流體被通過底部篩板150進行進一步地篩選，所述底部篩板 150的網孔尺寸被選擇以移除細的固體物。鉆井流體中的細的固體物可能會對鉆井流體的 物理性質產生負面影響。因此，移除至少一些細的固體物可以減小對鉆井的負面作用，例如 不正確的流體重量和被損壞的鉆井組分。在流過底部篩板150以后，鉆井流體通過振動篩 的底部流出，以為了另外的用途而被回收。在一個實施例中，被中部篩板140分離的固體物 可以在被底部篩板150篩選之后返回至鉆井流體。可以以幾種方式實現并行流和串行流之間的切換。例如，回流盤160和中部回流 盤170可以包括分別在圖5A和6A中顯示的可移除面板501和502。如圖5B和6B所示，可 移除面板501和502的移除使鉆井流體連續地流過每個篩板。為了防止鉆井流體繞過中部 篩板140，可以堵塞流體分配箱210中的全部或者一些管道。本發明公開內容的實施例不受流體分配箱210中管道被堵塞的方式的限制。例如，額外的面板(未示出)可以被插入到 流體分配箱210中。在一個實施例中，流體分配箱210是可移除的。本領域的普通技術人 員還將認識到，可移除面板501和502的配置可以在沒有背離本發明公開內容的范圍的情 況下進行變化。例如，回流盤160和中部回流盤170可以每個包括一個可移除面板或者幾 個可移除面板。另外，為了成為可移除的，可以用螺栓、閂或者其他連接機構將可移除面板 連接至振動篩。在另外的實施例中，回流盤160和中部回流盤170可以包括可滑動的或者 以其它方式可移動的面板，其可以在并行流和串行流位置之間移動，用以改變振動篩中的 流體分配。雖然上述的實施例描述了具有三個篩板的振動篩，但是本領域的普通技術人員將 認識到，上述的教導可以被調整(scale)以應用至額外的篩板。因此，本發明公開內容不限 于僅僅三個篩板。另外，回流盤所提供的通道的數量不限于在上述實施例中顯示的4個通 道。在其它實施例中，可以由回流盤提供2個通道。可替換地，可以由回流盤提供多于4個 的通道。雖然已經相對于有限數量的實施例描述了本發明公開內容，但是在受益于本發明 的公開內容的情況下，本領域技術人員將認識到，可以設計出不背離如在此處公開的公開 內容的范圍的其它實施例。因此，本發明公開內容的范圍應當僅由隨附的權利要求來限定。
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權利要求
一種用于從鉆井流體中分離固體物的振動篩，所述振動篩包括頂部篩板；被定位在所述頂部篩板下面的回流盤，所述回流盤用于接收來自所述頂部篩板初次分離的鉆井流體；其中，所述回流盤被分隔成多個通道；包括多個管道的流體分配箱；其中，所述回流盤中的每個通道對應于所述流體分配箱中的多個管道的一個管道，且每個通道將所述初次分離的鉆井流體的流傳送到所述對應的管道中；至少一個中部篩板；和底部篩板；其中每個管道按照路線將所述初次分離的鉆井流體的流傳送到所述中部篩板和所述底部篩板中的對應的一個。
2.如權利要求1所述的振動篩，其中所述回流盤的相鄰通道被凸起的肋分開。
3.如權利要求2所述的振動篩，其中所述凸起的肋沿著所述回流盤的長度的一部分延伸。
4.如權利要求1所述的振動篩，其中所述回流盤包括具有垂直于所述流體分配箱的中 央的向上的彎曲部的回流表面，用以將所述初次分離的鉆井液分成兩個流。
5.如權利要求1所述的振動篩，其中所述至少一個中部篩板和所述底部篩板中每個包 括具有大約相同網孔尺寸的篩網。
6.如權利要求1所述的振動篩，其中所述回流盤的至少一部分被配置成可移除的，從 而允許所述初次分離的鉆井流體的至少一部分流過所述至少一個中部篩板和所述底部篩 板。
7.如權利要求1所述的振動篩，其中所述回流盤是可滑動的，以在所述中部篩板和所 述底部篩板中在并行流和串行流之間進行選擇。
8.如權利要求1所述的振動篩，其中所述振動篩包括兩個中部篩板。
9.一種用于在振動篩中分配初次分離的鉆井流體的設備，其中所述振動篩包括頂部 篩板，裝滿固體物的鉆井流體沉積在所述頂部篩板上，且所述包括尺寸小的固體物的初次 分離的鉆井流體穿過所述頂部篩板，所述振動篩還包括中部篩板和底部篩板，所述設備包 括被定位在所述頂部篩板下面的回流盤； 其中所述回流盤被分隔成多個通道； 包括多個管道的流體分配箱；其中所述回流盤中的每個通道將所述包括尺寸小的固體物的初次分離的鉆井流體引 導至所述流體分配箱中的對應的管道；和其中每個管道將所述包括尺寸小的固體物的初次分離的鉆井流體按照路線傳送至所 述多個次級篩選表面中的相應的一個上。
10.如權利要求9所述的設備，其中所述回流盤中的相鄰通道通過凸起的肋分開。
11.如權利要求10所述的設備，其中所述凸起的肋沿著所述回流盤的長度的一部分延伸。
12.如權利要求9所述的設備，其中所述回流盤包括回流表面，且其中所述回流盤的相 鄰通道通過所述回流表面上的凸起的彎曲部分開。
13.如權利要求9所述的設備，其中所述回流盤的至少一部分被配置成為從所述振動 篩是可移除的，從而允許所述初次分離的鉆井流體的至少一部分流過所述中部篩板和所述 底部篩板。
14.如權利要求9所述的設備，其中所述回流盤被配置為是可滑動的以在所述振動篩 內的所述中部篩板和底部篩板中在并行流和串行流之間進行選擇。
15.一種從鉆井流體分離固體物的方法，所述方法包括步驟 將所述鉆井流體沉積到振動篩中的頂部篩板上；振動所述振動篩；在所述頂部篩板上將所述鉆井流體分離成初次分離的鉆井流體組分和第一固體物組分；從所述振動篩排放所述第一固體物組分； 在包括多個通道的回流盤上接收所述初次分離的鉆井流體組分； 將所述初次分離的鉆井流體組分分成由所述回流盤上的通道限定的多個流； 將每個通道中的所述初次分離的鉆井流體組分的每個流引導到流體分配箱中的對應 的管道中；和按照路線將每個管道中的所述初次分離的鉆井流體組分的每個流傳送至所述振動篩 中的中部篩板和底部篩板中的一個。
全文摘要
一種用于從鉆井流體分離固體物的振動篩包括頂部篩板(130)、回流盤(160)，該回流盤(160)被設置在頂部篩板(130)的下面，用于接收來自頂部篩板的初次分離的鉆井流體。回流盤(160)被分成多個通道(A、B、C、D)。振動篩還包括流體分配箱(210)，該流體分配箱包括多個管道(A、B、C、D)。回流盤(160)中的每個通道(A、B、C、D)對應于流體分配箱(210)中的多個管道(A、B、C、D)中的一個，并且每個通道將初次分離的鉆井流體的流傳送到對應的管道中。振動篩還包括中部篩板(140)和底部篩板(150)。每個管道(A、B、C、D)按照路線將初次分離的鉆井流體的流傳送到中部篩板(140)和底部篩板(150)中的對應的一個。
文檔編號B09C1/02GK101878072SQ200880110780
公開日2010年11月3日 申請日期2008年10月2日 優先權日2007年10月8日
發明者布里安·S·卡爾, 本杰明·霍爾頓, 邁克爾·A·蒂默曼 申請人:M-I有限公司