[发明专利]振动分离器的运动

说明书

技术领域

本发明大体涉及用于从液体中分离固体的装置和方法。具体的，本发明涉及使用振动分离器上的双运动形态来从液体中分离固体的装置和方法。更具体的，本发明涉及在振动分离器上产生第一椭圆运动和第二椭圆运动的装置和方法。

背景技术

石油钻井流体，通常被称为“泥浆(mud)”，在工业中有多种用途。在其多种用途中，钻井泥浆可以作为润滑剂来冷却旋转着的钻头，并加快加工速率。典型地，泥浆在地面混合，并用高压通过钻柱从深孔中抽到钻头。一旦泥浆接触钻头，它会通过对钻孔进行润滑和冷却的各种喷头和孔流出。在经喷嘴流出后，“用过”的流体通过钻柱和已钻井孔之间形成的环状空间来返回地面。

另外，钻井泥浆产生了静水压力柱，或者静水压力头，以避免从待钻井中喷出。静水压力平衡了地层压力，从而避免如果在地层的增压沉积物突然增加时流体的喷出。两个归因于钻井泥浆柱的静水压力的因素是：柱(即从井孔的底部到地面的垂直距离)本身的高度(或深度)，以及使用的流体的密度(或者其相反的，具体的重力)。根据待钻的地层的类型和结构，各种增重剂和润滑剂混合成钻井泥浆，以获得合适的混合物。典型地，钻井泥浆重量用“磅”作为磅每加仑的简略表示。一般地，溶解在泥浆基体中的增重剂的量的增加会产生更重的钻井泥浆。太轻的钻井泥浆不能阻止地层的喷射，而太重的钻井泥浆会过渡挤入地层。因此，需要花费许多时间和精力以确保泥浆的混合最优化。由于泥浆的评价和混合过程既耗时又昂贵，钻孔者和业务公司宁愿利用返回的钻井泥浆，并回收以便继续使用。

钻井泥浆的另一个重要用途是从井孔底部的钻头处携带岩屑到地面。

由于钻头会磨或刮到钻孔底部的岩石，会留下固体材料小碎片。从钻头喷嘴处流出的钻井流体激起并携带岩石和地层的固体微粒到钻柱与井孔之间的环状空间内的表面。因此，从环状空间流出井孔的流体是钻孔泥浆中的地层岩屑的泥浆。在泥浆回收并从钻头的喷嘴再次抽入之前，岩屑微粒必须去除。

目前使用的从钻井流体中去除岩屑和其它固体微粒的装置在工业中一般被称为“泥浆振动筛”。泥浆振动筛，也称为振动分离器，是振动筛状平台，它使载入的钻井流体中沉积的固体返回，而使干净的钻井液体排出。典型地，泥浆振动筛一般是带有孔过滤筛底部的成一定角度的平台。返回的钻井流体沉积在泥浆振动筛的进给端。当钻井流体沿振动台长度方向经过，流体从孔中落入下面的接收器，并留下固体微粒。泥浆振动筛台的振动作用使传送的固体微粒留下，直到它们离开振动筛台的排出端。上述装置用于说明本领域的技术人员熟知的泥浆振动筛类型。在可选的泥浆振动筛中，振动筛的上边缘可以相对下端更靠近地面。在这样的泥浆振动筛中，倾斜的角度要求微粒的运动总体是向上的。同样在其它的泥浆振动筛中，平台也可以不成角度，因而振动筛的振动作用仅使微粒/流体分离。不管怎样，平台的倾斜和/或现有泥浆振动筛的各种设计不应该被认为是本发明的限制。

优选地，泥浆振动筛的振动程度和倾斜角度是可调节的，以适应各种钻井流体速率和钻井流体的微粒百分含量。在流体流经泥浆振动筛的有孔底部后，它可以立刻返回井孔以备使用，可以存储以用于测量和评估，或者经过其它的设备(例如干燥振动筛、离心分离机、或者更小尺寸的泥浆振动筛)，以进一步去除更小的岩屑。

目前，当钻孔操作者选择一种分离形式，其中选择振动分离器的致动器提供给筛组件的运动类型，他们通常在使钻孔材料快速或全面的形式之间选择。通过增加传送速度，振动分离器的线性运动能够增加振动器流体容量和提高处理量。然而，在某些分离操作中，固体的重量会限制线性运动分离提供的速度。另外，尽管增加的重力使传送速度更快，但由于传送速度的提高，会使产生的钻井固体还存在于钻井流体中的可能。

可选地，钻井操作者可以选择施加在钻井材料上低振动力的振动形式，从而使岩屑更干并提高钻井流体的回收率。然而，这样的低振动力通常使钻井材料的处理减慢，进而增加了钻井材料的处理时间和成本。

因此，需要一种使岩屑更干且在增加处理时间的同时提高钻井流体回收率的振动筛。

发明内容

一方面，在此公开的实施例所涉及的振动分离器具有与支架连接的第一致动器和与支架连接的第二致动器。另外，振动分离器具有可操作性地与第一和第二致动器中的至少一个连接的运动控制开关，并设置为调节由第一和第二致动器产生的在第一椭圆运动与第二椭圆运动之间的运动。