專利名稱：一種流體處理系統和方法及其使用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種流體處理系統。更具體地，涉及一種系統，用于將流 體中超過預定尺寸的固體顆粒從流體的液體中分離出來以及分離從流體中 釋放的可能的氣體。流體可以是例如但不限于鉆探流體，其含有鉆探泥漿 和鉆削顆粒、所謂的切屑以及液體和氣體。
背景技術：
通過使流體通過具有穿孔的過濾器或者篩選設備而分離流體流中的固 體顆粒是眾所周知的技術，穿孔的尺寸使得固體顆粒被保留在篩子表面而 不從其穿過。在其它情形中，在石油生產工業中的井鉆也是己知的，其中 所謂的泥漿振動篩裝置或者"振動篩"被用于從鉆探流體中分離切屑，如 此，有價值的鉆探流體可以再次循環到井下。然而，在流體處理中，例如 通過篩選，可能會發生不利于健康和環境的氣體蒸發，這會帶來額外的安 全風險。還沒有發現這樣的方法，即其可以實際地封閉泥槳振動篩，而不 把整個裝置建造在單獨的房間內。然而，這不能解決在運行過程中操作和 維護裝備的人員暴露于所述氣體的問題。因此，即使泥漿振動篩根據現有 技術被內置，也必須使用防護裝備。
在挪威專利申請N020053230 (其發明人與本發明的相同)中，描述了 一種篩選和流體分離裝置，解決了除其他情形以外，所述從篩選裝置揮發 氣體的問題。在本公開中以引用的方式加入挪威專利申請N020053230的全 文。然而，根據N020053230的發明僅僅將從篩選裝置自身中釋放的氣體引 導開。因此，在有開放區域的處理過程中從其他點處的流體釋放的氣體不 能被收集并以可控制的方式引導開。除其他情形以外，在海上工業，而且 在其中與流體清潔有關的其他行業中，例如農業施肥過程中，也希望能夠 保護人員和環境免受有害健康的氣體，該氣體從在處理時的流體散發出來。 到目前為止，還無法通過不使用防護裝備而完成該愿望。
發明內容
本發明的目的是為了改善或者減少現有技術中的至少一個缺點。 通過下面的描述和權利要求中所指出的特征來達到該目的。 在第一方面，本發明由用于處理流體的系統構成，該流體包括固體顆 粒、液體和/或氣體中的至少兩種流體成分，該系統由至少一個入口部分和 兩個或者更多的出口部分限定，并且該系統被設置成通過至少一個篩選裝 置從液體中分離超過預定尺寸的固體顆粒，然后將分離出來的固體顆粒、 液體以及所述氣體的至少一部分運送出該系統，用于處理流體的該系統在 所述至少一個入口部分和出口部分之間實質上流體密封，并且設有至少一 個負壓發生設備，其被設置成在系統中在所述至少一個入口部分和出口部 分之間提供負壓，篩選裝置被設置成將流體分離成實質上包括固體、液體 和/或氣體成分，當各種成分被帶出系統時，流體的各種成分被保持分離。 應理解的是，液體可以包含小于所述預定尺寸的顆粒，因此它們可以 通過篩選設備。
如果篩選裝置是在挪威專利申請N020053230中公開的那種，這是有利 的，也就是說，篩選裝置優選地包括環形篩選元件，設置在朝向篩選元件 下側部分的抽吸設備，其與負壓發生設備流體連通。為了收集分離的顆粒 和液體，以便在系統之外進行進一步處理，如果系統設有至少一個容器， 其被設置成保持固體和液體之間的分離，這是有利的。在優選實施例中， 該系統設有至少兩個容器， 一個用于固體和一個用于液體。所述至少一個， 但優選至少兩個容器既可以用作儲存單元也可以用作固體和液體流體成分 被進一步處理之前通過的緩沖罐，或者進入所述優選的兩個容器，或者通 過該成分被轉送到其他合適的輸送設備。優選地，當在系統中時，容器連 接到系統的負壓部分。
在優選實施例中，負壓發生設備以這樣的方式設置例如但不限于產 生空氣的流體流，其可以移動流體通過用于處理流體系統的至少幾部分。 負壓發生設備優選地包括本身已知的真空泵。
本發明的第二方面是提供一種分離流體的方法，該流體包括固體顆粒、 液體和/或氣體中的至少兩種成分，在系統中設有至少一個入口部分和兩個或者更多的出口部分，該系統被設置成通過至少一個篩選裝置將超過預定
尺寸的固體顆粒從液體中分離，并隨后將從流體、液體和所述氣體的至少
一部分中分離出來的顆粒運送出系統，用于處理流體的方法包括下列步驟
在所述至少一個入口部分和出口部分之間設置實質上流體密封的系統；通 過至少一個負壓發生設備在所述至少一個入口部分和出口部分之間提供負
壓；引導流體通過所述至少一個入口部分進入，通過所述至少一個篩選裝 置，其中流體被分離成各種成分，其實質上包括固體、液體和/或氣體中的 至少兩種成分；以及通過各個出口部分保持將流體的各種成分分離出該系 統。
接下來描述了優選實施例的非限定性示例，其在附圖中可見，其中相 同或者相應部件實質上采用同一附圖標記指出，并且其中
圖1示出了根據本發明的用于鉆探流體的流體處理系統的原理圖； 圖2以放大的比例示出了包括在圖1示出的系統中的第一篩選裝置； 圖3以放大的比例示出了包括在圖1示出的系統中的第二篩選裝置； 圖4示出了用于清潔海洋中的底部沉積物的流體處理系統的原理圖。 圖中，附圖標記1表示用于分離流體的固體、液體和氣體成分的流體 處理系統。流體處理系統l在接下來被稱作系統l。
具體實施例方式
圖1示出了用于處理石油工業中的鉆探流體的系統1的原理圖，被該 專利申請覆蓋的系統1通過虛線限定示出。本領域技術人員能夠馬上理解， 原理圖中所示出的單個元件不是按比例繪出。
系統1包括入口部分3和三個出口部分5、 7、 9，分別用于分開的固體、 液體和氣體。
入口部分3連接到升降器5上的所謂泥漿返回嘴或者"鐘形嘴"。 真空泵11形式的負壓發生設備和相關的真空罐13連接到管道系統15， 該管道系統將真空罐13連接到兩個容器17、 19之內；分別地，輸送容器 17被設置成脫離連接并輸送出系統1之外，中間儲存容器19被設置成連接到傳輸系統52。傳輸系統52由管道系統構成，該管道系統用于將容器19 的內容物封閉傳輸到船形件54。在示意性實施例中，示出的船形件54設有 處于真空泵56形式的抽吸設備，其帶有相關的真空罐58，用于將中間儲存 容器19的內容物抽到船形件54上。然而，可以理解，也可以使用其他本 身已知的用于從中間儲存容器19輸送到船形件54內的其他設備。
容器17、 19中的任一個連接到另外的管道21。管道21設置成引導已 從鉆探流體中分離出來的固體顆粒至第一篩選設備23和第二篩選設備25。 為了清楚起見，下面用"固體線路"21指代管道21。第一篩選設備23被 設置成，在其他情況中，用于分離鉆探流體中攜帶的粗顆粒，并且，為了 清楚起見，接下來用"粗顆粒分離器23"指代。粗顆粒分離器23在參考圖 2時進行詳細描述。
第二篩選設備25是挪威專利申請N020053230包括的那種篩選設備， 其包括環形、旋轉篩選元件，或者篩網，其中與負壓發生設備ll、 13流體 連通的抽吸設備設置成朝向篩選元件下側的一部分。第二篩選設備25被設 置成將返回液體與被保持在所述旋轉篩網上的鉆探流體中的固體顆粒分 離。接下來，第二篩選設備被稱作"精細篩子"25并通過參考圖3進行更 詳細地描述。
粗顆粒分離器23經由流動線路24被連接至精細篩子25并且與其流體 連通，如此，通過粗顆粒分離器23的篩子237的部分鉆探流體被運送到精 細篩子25的入口部分251。
通過未示出的分配設備的控制，從粗顆粒分離器23和精細篩子25運 送來的固體顆粒經由固體線路21被分配到輸送容器17和中間儲存容器19。
借助至少一個抽吸設備257'在精細篩子25中被從鉆探流體分離出來 的返回液體通過負壓經由線路27被運送到真空罐13內。接下來，線路27 被稱作"返回液體線路"27。從鉆探流體分離出來的返回液體從真空罐13 以受控制的方式并借助已知的泵設備(未示出)被泵送出系統1進入容器 29內，用于激活鉆探液體。通過高壓鉆探液體泵31，激活的鉆探液體以本 身已知的方式從容器29經由噴射線路33被泵送到井內。
從被泵送的流體釋放的氣體和在粗顆粒分離器23處被引入系統1內的 空氣一起通過負壓發生設備ll、 13，經由通氣線路16排入露天環境。可以
7理解，可選擇地，為了進一步的處理，氣體可以被收集到合適的容器(未 示出)內，以便可以在排入大氣之前被清潔。
圖2以放大的尺寸和進一步的細節示出了圖1原理圖中示出的粗顆粒
分離器23的透視圖。為了清楚原因，部分粗顆粒分離器23被透明示出。 然而，可以理解，粗顆粒分離器23是封裝的。鉆探流體被從升降器50的 泥漿返回嘴運送通過入口 231，入口 231被放置在外殼233內。外殼233 被固定地布置在篩選設備235上，其包括環形篩網237，其被懸掛在三個偏 轉滾軸之間并且繞其(僅示出一個)旋轉。
被引導進入粗顆粒分離器23的鉆探泥漿被分離成不能通過篩網237的 粗顆粒，該粗顆粒被在其上輸送并且落到粉碎機238內，用于將粗顆粒或 粗屑切碎。粉碎機238由馬達239驅動。在粉碎機238中，切屑被粉碎成 小顆粒。從粉碎機238，切屑在封閉系統中被從粉碎機出口部分238'運送 進入固體線路21并經由未示出的分配站進一步進入輸送容器17和/或中間 儲存容器19。
通過篩網237的那部分鉆探泥漿經由篩子出口部分237'進入流體線 路24并進一步進入精細篩子25的入口部分251 (參見圖3)。
在負壓發生設備ll、 13和未示出的用于供應空氣的控制閥作用下，粗 顆粒分離器25處于內部負壓。所述的控制閥被布置在粗顆粒分離器25的 一部分中。通過所述控制閥和負壓發生設備1K 13產生的空氣流會影響鉆 探泥漿的輸送。此外，空氣流可以用作鉆探泥漿的冷卻劑，其接著還能用 于減少有毒部分的揮發。
圖3以放大的尺寸和進一步的細節示出了圖1原理圖中示出的精細篩 子25的透視圖。為了清楚，示出的精細篩子25部分透明。然而，可以理 解，精細篩子25是封裝的。挪威專利申請N020053230更詳細的描述了精 細篩子25。通過上面提到的粗顆粒分離器23中的篩網237的鉆探泥漿經由 流體線路24被運送進入布置在外殼253中的入口部分251。外殼253被固 定地布置在篩選設備255上，其包括環形篩網257，環形篩網被懸掛在四個 偏轉滾軸256 (示出兩個)之間并繞其旋轉。
在篩網257的一部分的下面可以放置兩個間隔開的抽吸噴嘴257'。抽 吸噴嘴257'和負壓發生設備ll、 13流體連通。抽吸噴嘴257'抽吸液體、以及通過篩網257的開口的顆粒，并將它們經由返回液體線路27帶到真空 罐13內，如上面所述。
在一個實施例(未示出)中，精細篩子25進一步設有聲源，例如超聲 源，進一步作用液體從固體物質中的分離。這樣的聲源在挪威專利申請 N020051433中被詳細描述，其發明人與本申請的發明人相同，在本公開中 以引用的方式加入其全文。
圖4示出了根據本發明的流體處理系統的流程圖，用于處理從海底(例 如盆地)抽吸上來的流體。因此，該過程實質上和圖1中所示以及上面所 描述的過程相應，在該過程中鉆探流體被分離成固體、鉆探液體和氣體成 分，但是，其中該流體處理系統僅有兩個出口， 一個通過返回線路33和一 個(未示出)通過輸送或者中間儲存容器17、 19。要被清潔的流體通過泵 50，被泵送到系統內。
本發明在清潔陸地上的被污染的物質方面也非常有用，例如被油污染 的沙土。可以向被污染的物質加入化學物質，以利于污染物的溶解，而流 體的組成成分，例如固體(沙子)、液體(化學物質和油)以及氣體(來自 化學物質和油)可以以受控制的方式收集并且可以進行進一步的處理。
本發明的另一個應用領域是肥料的分離，其中其可以被分離成固體物 質、液體和氣體成分。固體物質可以被用作生產沼氣或者可以用作生產用 于土壤改進的顆粒。液體，可能也和氣體一起，可以非常適于被注入地內， 這被證明是有效的土地肥沃化形式。
基于本發明的負壓系統，在設計方面，可以用更小安全系數的裝備， 從而比設計用于壓力的相應設備更小/更輕，在負壓系統中可能崩潰的后果 比相應的壓力負載裝備的更小。
因此，本發明提出了一種處理流體的方式，其中完全控制流體的各種 成分，在清潔過程本身期間，相對于現有技術中關于健康和環境兩方面， 其代表了非常大的優勢。此外，本發明開創了用于清潔包含固體、液體和 可能的氣體的流體的新的可能。
權利要求
1. 一種用于處理和輸送流體的封閉系統(1)，該流體包括固體顆粒、液體和氣體中的至少兩種成分，該系統(1)由至少一個與流體源(50)流體連通的入口部分(3)和至少一個出口部分(5、7、9)限定，其特征在于，系統(1)包括-至少一個篩選設備(23、25)；-管道系統(3、15、21、24)，就流體而言，其將所述入口部分連接至所述篩選設備(23、25)以及所述出口部分(5、7、9)；-欠壓發生設備(11、13)，其與管道系統(3、15、21、24)以及篩選設備(23、25)流體連通，因此，流體的各種成分在負壓的作用下通過系統(1)，直到它們每個以受控制的方式經由至少一個容器(13、17、19)被分開地帶出系統(1)，該至少一個容器(13、17、19)被布置在系統(1)中并連接到負壓發生設備(11、13)上。
2. 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述至少一個篩選設備 (23、 25)中的至少一個包括環形、旋轉篩選元件(237、 257)、抽吸設備 (257，)，該抽吸設備與負壓發生設備(11、 13)流體連通，其被設置成朝向篩選元件(257')下側的一部分。
3. 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，該系統包括至少一個用 于固體的容器(13、 17、 19)，至少一個用于液體的容器和至少一個用于氣 體的容器。
4. 根據權利要求l所述的系統，其特征在于，負壓發生設備(11、 13) 被設置成提供足以在至少一個入口部分(3)和至少一個容器(13、 17、 19) 之間移動流體的組成部分的流動。
5. 根據權利要求1所述的系統，其特征在于，該流體是來自油井的返 回鉆探流體。
6. —種在封閉系統(1)中分離和輸送流體的方法，該流體包括固體 顆粒、液體和氣體中的至少兩種成分，該封閉系統(1)由至少一個與流體 源(5)流體連通的入口部分(3)以及用于每個所述成分的至少一個出口部分(5、 7、 9)限定，其特征在于，用于分離和輸送流體的方法包括下列 步驟在所述至少一個入口部分(3)和出口部分(5、 7、 9)之間設置實 質上流體密封的系統(1);通過至少一個負壓發生設備(11、 13)，在所述 至少一個入口部分(3)和出口部分(5、 7、 9)之間提供系統(1)中的負 壓；引導流體從流體源(50)經由入口部分(3)至至少一個篩選設備(23、 25)，其中流體被分離成所述至少兩種成分；以及將每種成分分開地以受控 制的方式經由容器(17、 19)帶出系統(1)，該容器通過各自的出口部分 (5、 7、 9)與負壓發生設備(11、 13)流體連通。
全文摘要
本發明描述了一種用于處理包含固體顆粒、液體和/或氣體中的至少兩種成分的系統(1)，該系統(1)由至少一個入口部分(3)和兩個或者更多的出口部分(5、7、9)限定，并且該系統(1)被設置成通過至少一個篩選裝置(23、25)從液體中分離超過預定尺寸的固體顆粒，然后將所述成分運送出系統(1)，用于處理流體的該系統(1)在所述至少一個入口部分(3)和出口部分(5、7、9)之間實質上流體密封，并且設有至少一個負壓發生設備(11、13)，其被設置成在系統(1)中在所述至少一個入口部分(3)和出口部分(5、7、9)之間提供負壓，至少一個篩選裝置(23、25)被設置成將流體分離成實質上包括固體、液體和/或氣體的成分，當各種成分被帶出系統(1)時，流體的各種成分被保持分離。還描述了使用該系統(1)的方法。
文檔編號E21B21/06GK101432500SQ200780014750
公開日2009年5月13日 申請日期2007年4月19日 優先權日2006年4月25日
發明者J·K·瓦斯許斯, T·梅爾許斯 申請人:丘比利迪公司