[发明专利]用于除去沙粒和石头颗粒的分离装置

说明书

发明领域

本发明设计新型分离装置，借助于该装置沙粒和石头颗粒可在从岩石中的钻井中提取液体或气体的过程中被除去，因此，液体或气体可被有效提取。

发明背景

在从岩石中的钻井中提取液体和气体时，主要的问题在于涌出细的沙粒和石头颗粒，而这些颗粒必须在井中已经与要被提取的介质分离。这个问题特别是出现在矿物油和天然气的提取中，但也存在于饮用水的提取以及地热的开采中。

现有技术

这种去除传统上是通过例如金属长方孔筛来实现，这种筛子具有多种构造，它们采用长方孔金属片、线编网筛或线缠绕的形式。利用线编网筛的方案在US 5,624,560中有描述。这些筛子也由金属支承结构来搭载，以保持机械稳定性。这种类型的构造的主要缺点在于其低耐磨性。摩擦性的石头颗粒导致产生很大的磨损。

在US 2004/005 0217 A1和WO 2008/080402 A1中描述了使用多孔可渗透材料的分离装置来代替金属长方孔筛的方案。US 2004/005 0217 A1的多孔过滤材料可为金属性的、陶瓷的或有机材料的；在WO 2008/080402 A1中，使用了多孔陶瓷材料。

这两个文献中描述的方案的一个问题在于，由于它们的低断裂韧性，多孔陶瓷材料的过滤器由于挠曲负荷(flexural loading)而趋向于断裂。最终的弯曲强度通常远低于相应实心材料的弯曲强度的30％，因此不足以适用于岩石中钻井的操作条件下的机械负载。

另一个问题是多孔陶瓷材料的耐摩擦性比实心陶瓷材料的耐摩擦性低得多。

此外，在US 2004/005 0217 A1和WO 2008/080402 A1中描述的方案的缺点还在于出现未被占用筛子区域的非常快速的阻塞。

由于使用多孔陶瓷材料用于过滤器应用时的这个问题，在固定的应用中，过滤膜通常与循环的清洁(通过在反压力下冲洗)一起操作。因为与循环的反压力一起操作会产量有负面影响，冲洗间隔应被安排得在时间上尽可能的长。

发明目的

虽然本发明克服了现有技术的缺点，但本发明是基于提供分离装置的目的而作出的，所述分离装置用于在从岩石中的钻井中提取液体或气体中除去沙粒和石头颗粒，该装置与现有技术中已知的分离装置相比具有更好的耐磨性和更低的破裂趋向性，并且本发明的装置对于酸和碱具有耐腐蚀性，并且不会出现未被占用过滤区域的快速阻塞。

发明内容

上述目的是通过权利要求1和12的分离装置以及权利要求23的应用来实现的。本申请的主题的优点和特别优选的改进在从属权利要求中阐释。

根据第一个实施方式，本发明的主题是用于在从岩石中的钻井中提取液体或气体时除去沙粒和石头颗粒的分离装置，包括多个脆硬材料(brittle-hard material)的环形盘，所述环形盘一个叠加在另一个的顶部并且被支承结构轴向包围，所述环形盘在它们的上侧具有至少三个间隔体，所述间隔体均匀地分布在所述环形盘的圆周上，所述环形盘的叠加方式使得所述间隔体分别一个位于另一个之上，并且在单个环形盘之间总是存在高度为0.05-1mm，优选0.2-0.5mm的间隙。

根据第二个实施方式，本发明的主题是用于在从岩石中的钻井中提取液体或气体时除去沙粒和石头颗粒的分离装置，包括多个脆硬材料的套管状(bush-shaped)元件，所述套管状元件一个叠加在另一个的顶部并且被支承结构轴向包围，所述环形盘在它们的上侧具有至少三个间隔体，在所述套管状元件中形成有切口(slit)宽度为0.05-1mm，优选为0.2-0.5mm的切口。

相似地，本发明的主题为本发明的用于在从岩石中的钻井中提取液体或气体的过程中去除沙粒和石头颗粒的分离装置的用途。

本发明的分离装置比在US 2004/005 0217 A1和WO 2008/080402 A1中描述的系统在挠曲负荷下显示出更低的破裂趋向性。

本发明的分离装置的另一优点是实心的脆硬材料(特别是陶瓷材料)的使用带来了耐磨性和耐腐蚀性。术语“实心”是指与现有技术的方案相反本发明的材料不是多孔的，因而本发明所使用的材料本身不表现出任何过滤效果。因此，本发明的分离装置的耐磨性和耐腐蚀性比现有技术中所描述的装置好很多。

本发明的分离装置的耐腐蚀性(特别是对酸的耐腐蚀性)是重要的，因为可能需要用酸来将它们冲洗干净。