[发明专利]多筛板振动筛

说明书

技术领域

本文公开的实施例总体上涉及一种用于从流体中分离固体的振动筛。尤其，本文公开的实施例涉及一种具有至少两个筛板的振动筛，其中振动筛可以用于允许以串联和并联两种方式处理钻井流体。

背景技术

通常称为“泥浆”的油田钻井流体在工业中用于多种目的。在它的很多功能之中，钻井泥浆作为润滑剂用以冷却旋转的钻头并便于更快的切割速率。通常，泥浆在地面处混合并且在高压下通过钻柱的钻孔向井下泵送到钻头。一旦泥浆到达钻头，它便通过不同的喷嘴和端口离开，在此处它润滑并且冷却钻头。通过喷嘴离开之后，“用过的”流体通过在钻柱与已钻井眼之间的环形空间返回地面。

而且，钻井泥浆产生静水压力柱，或者净水压力头，用以防止被钻的井“井喷”。净水压力抵消地层压力，从而防止如果在地层中增压沉积物突然增加时流体的喷出。两个对钻井泥浆柱的静水压力有贡献的因素是：柱（即从地面到井眼底部的垂直距离）自身的高度（或深度），以及使用的流体的密度（或者与其相反的，具体的重力）。根据待钻地层的类型和结构，将各种增重剂和润滑剂混合到钻井泥浆中用以获得合适的混合物。通常地，钻井泥浆重力用“磅”记录，其是磅每加仑的缩写。一般地，溶解在泥浆基体中的增重剂量的增加将会产生更重的钻井泥浆。太轻的钻井泥浆不能防止地层喷射，而太重的钻井泥浆可能过度侵入地层。因此，需要花费很多时间和精力用以确保泥浆混合物的最优化。由于泥浆的评价和混合过程既耗时又昂贵，钻井人员和服务公司宁愿回收返回的钻进泥浆，并再循环用于继续使用。

钻井泥浆的另一个显著目的是用于从井眼底部的钻头处将钻屑携带到地面。由于钻头会磨到或刮到井眼底部处的岩石地层，会留下固体材料的小碎片。在钻头处离开喷嘴的钻井流体将岩石和地层的固体微粒搅动且在钻柱与井眼之间的环形空间内携带到地面。因此，从环形空间离开井眼的流体是钻井泥浆中的地层钻屑的泥浆。在泥浆可再循环并通过钻头的喷嘴重新泵入之前，需去除钻屑微粒。

目前使用的从钻井流体中去除钻屑和其它固体微粒的装置在工业中一般称为页岩振动筛或振动分离器。振动筛是振动筛状平台或筛网平板（筛板），其使携带在钻井流体中的返回固体沉积在其上，并使与从振动筛浮现的固体分离的钻井流体通过。通常，振动筛是成一定角度的平台，具有一般穿孔的过滤器筛网底部，其也称为“筛板（deck）”返回的钻井流体沉积在振动筛的供给端。当钻井流体沿着振动平台的长度行进时，流体通过穿孔下落到下部的储蓄器，并将固体微粒材料留下。振动筛平台的振动作用将留下的固体微粒运输，直到它们从振动筛平台的排放端落下为止。筛板可以相对于地面成一定角度。在一些振动筛中，筛板的倾斜角度导致微粒在通常向上的方向上移动，而其它振动筛倾斜使得微粒在通常向下的方向上移动，以及另外其它振动筛不相对于地面倾斜或成角度。不管怎样，现有振动筛的平台倾斜和/或设计振动不应视为对本公开的限制。

振动的量和振动筛筛板的倾斜角度可以是可调的用以在钻井流体中调节不同的钻井流体流动速率和微粒百分比。在流体通过振动筛筛板的穿孔底部之后，其可以马上返回到井眼中服务、被存储用于测量和评估、或者通过其它设备（例如，干燥振动筛、离心分离机、或更小尺寸的页岩振动筛）用以进一步去除更小的钻屑。

具有筛板的典型振动筛包括细长的、盒状的、刚性的床，以及附连至该床且延伸穿过该床的筛网。床的振动将待分离的材料引导到筛网。经常与重力结合的振动将相对大尺寸的材料沿着筛网移动且离开床的端部。床通常以常规的方式通过气动、液压、或旋转振动器来振动。在特定的振动筛中，多级筛网可以用于将携带固体的流体限定到需要的纯度。为了减少空间需求，可以在单个振动筛中布置多级筛板。

参考图1，示出了多筛板振动筛100的透视图。多筛板振动筛100包括顶部筛板102、中间筛板104、以及底部筛板106。将携带固体的流体在顶部筛板102上引导到振动筛100。小于顶部筛网筛孔的流体和固体通过顶部筛板102，而大于顶部筛网筛孔的固体存留在顶部筛板上且从振动筛100去除。