[发明专利]用于从携带固体的钻井流体分离固体的设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于从携带固体的钻井流体分离固体的设备和方法，更具体地，但不是排他地，涉及用于从携带固体的钻井泥浆分离固体的设备和方法。本发明还涉及用于其的振动筛和筛组件。

背景技术

在油或气井建设中钻井筒时，钻头布置在钻柱端部，所述钻柱旋转来穿过地层钻出井筒。被称为“钻井泥浆”的钻井流体被泵送通过钻柱到达钻头，以润滑钻头。钻井泥浆还用于将由钻头产生的切屑和其他固体通过形成在钻柱和井筒之间的环形空间运送到地面。严格控制钻井泥浆的密度来阻止井筒坍塌，并且确保钻井最佳地进行。钻井泥浆的密度影响钻头的钻进速度。通过调整钻井泥浆的密度，在可能出现井筒坍塌的损害时改变钻进速度。钻井泥浆也可运送堵漏材料来堵塞井筒的有孔部分。也可根据正在穿过的地层情况的类型来调整钻井泥浆的酸度。钻井泥浆中尤其是包含昂贵的合成的油基润滑剂，并且因此通常将回收和再利用用过的钻井泥浆，但是这需要特别是将固体从钻井泥浆去除。这通过处理钻井泥浆实现。所述处理的第一部分是将固体从携带固体的钻井泥浆分离。这至少部分通过振动分离器，例如US 5,265,730，WO 96/33792和WO 98/16328中公开的振动筛实现。可使用其他处理设备，例如离心机和水力旋流器来进一步清洁固体泥浆。固体被覆盖于污物和残渣中。井筒中具有30到100m3的循环钻井泥浆并非罕见。

所得的固体，本文称为“钻井切屑”经处理来基本上从所述固体去除全部残渣和污染物。然后可将固体在垃圾填埋点处置或在固体材料来自的环境中通过倾倒在海里来处置。或者，固体可用作建筑行业中的材料或具有其他工业用途。

振动筛通常包括开放底部的篮，所述篮具有一个开放排放端和一个具有实心壁的进料端。多个矩形筛布置在所述篮的开放底部上方。所述筛可基本上为平面，或具有略微的拱顶。篮布置在用于接收回收钻井泥浆的容器上方的弹簧上。吊斗或通道设置在篮的开放排放端下方。马达固定到篮，所述马达具有设置有偏置配重块的驱动转子。使用中，马达使所述转子和偏置配重块旋转，这引起所述篮和固定到其的筛振动。携带固体的泥浆在篮的进料端处引入到筛上。振动运动引起钻井泥浆与固体分离，钻井泥浆通过筛，固体留在筛上方。振动运动还引起固体沿筛朝向开放的排放端移动。回收的钻井泥浆接收在容器内，以进一步处理，固体经过篮排放端通入通道或吊斗。

矩形筛可相对于水平面成某个角度布置，例如从振动筛的进料端到排放端倾斜七度。该角度可以是可调节的。筛通常固定在篮中，篮可调节，以相对于水平面调节筛的角度。携带固体的钻井流体流可在倾斜的筛上形成池。振动机构的作用引起固体攀爬倾斜的筛到达振动筛的排放端，并且通入通道或吊斗。

通常，引起圆形振动的振动机构将倾向于将固体从筛沿随机方向抛向空中。引起椭圆形运动的振动机构将引起固体沿椭圆最长弦方向移动。具有引起非常窄的椭圆的振动机构的振动筛称为线性振动筛，并且引起固体沿筛快速移动，但是筛往往由于固体在其与筛相遇时突然减速而遭受快速劣化。

筛通常为一种或两种类型：钩边式；和预张紧式。

钩边式筛包括夹层结构形式的几层矩形网层，所述夹层结构通常包括一层或两层细级别网和具有更大网孔和更粗标号的金属丝的支撑网。所述网层在每一侧边缘通过细长钩形式的边连接。使用中，细长钩钩在沿振动筛每一侧布置的张紧装置上。振动筛还包括一组平头支撑构件，其沿振动筛的篮长度延伸，所述网层通过其张紧。该类型的筛的示例公开在GB-A-1,526,663中。支撑网可设置有其中具有孔的面板，或由其中具有孔的面板代替。

预张紧式筛包括几层矩形网层，所述网层通常包括一层或两层细级别网和具有更大网孔及更粗标号金属丝的支撑网。所述网层预张紧在包括矩形角铁框架的刚性支架上，并且附着到其上。然后将筛插入布置在振动筛的篮中的C型槽型导轨中。该类型的筛的示例公开在GB-A-1,578,948中，适用于接纳预张紧式筛的振动筛的示例公开在GB-A-2,176,424中。

与振动筛相关的一个问题是，用于其中的筛易于堵塞，特别是当固体为粘性的时，例如粘土，或具有与筛网尺寸接近的尺寸时。后一堵塞类型被称为难粒堵塞。已经提出多个技术方案来解决该问题，例如GB-A-1,526,663中公开的，其中筛组件以夹层结构形式使用两层筛材料，并且允许筛材料层独立运动来移走塞入筛之一中的任何难粒。

在过滤装置不被小颗粒堵塞的情况下，使用细网筛来过滤非常小的颗粒是有利的，例如尺寸在50-200μ或更大范围内的颗粒。但是，细网过滤装置特别易于发生这样的不期望的堵塞。