具有惯性气体/流体分离工具的改进的振动筛台的制作方法
【专利说明】具有惯性气体/流体分离工具的改进的振动筛台
[0001]发明的领域
[0002]本发明主要涉及固体控制，并且更具体地，涉及用于使钻探流体与钻探碎肩分离的振动筛。特别地，本发明涉及包括至少一个惯性气液分离设备的振动筛装置。
[0003]发明的背景
[0004]固体控制被使用于石油和天然气钻探操作中，并且被使用于采矿等行业中，用以在钻探工序中使固体与钻探流体或“泥浆”分离。这些钻探流体可以具有多种功能，包括钻头的润滑和冷却以及输送钻探碎肩远离钻孔。所述流体通常是在水或油基溶液中的多种化学物的混合物，并且成本会很高。为了减少这些成本，并且为了减小这些潜在的有毒化学物对环境的影响，期望的是，在钻探流体被处理前将其从钻探碎肩中回收。
[0005]页岩振动筛在固体控制工序中已被使用了数十年，用以回收钻探流体。页岩振动筛通常包括被布置在筐或“床”中的多个矩形筛网，其具有一个开放的排料端和被整体围住的进料端。筐被布置为在进料端容纳回收的钻探泥浆，并且在筐的开放的排料端的下方设置料斗或沟，用以容纳固体，该固体中流体已大部分从钻探碎肩中被移除。专用的电机或振动器将振动力供应至振动筛床，并且致使筐和固定于其上的筛网振动。载有泥浆的固体在筐的进料端处被引导到筛网上。由电机传递给筐的振动运动促使固体沿筛网朝向开放的排料端移动，同时钻探流体穿过筛网且被容纳于接收器中，以用于进一步处理。
[0006]本发明目的在于页岩振动筛技术的改进，其通过提供惯性气体/液体分离器改进了分离工序，惯性气体/液体分离器用作移除可能存在于钻探流体中的特定气体或减少该特定气体的量。
[0007]发明的概述
[0008]已经发现，使用真空泵来帮助将经过振动筛台的钻探流体和钻探尾渣分离的现有技术的振动筛台很难以一致的性能有效地操作。成问题的是，有时真空泵使用过大的力穿过尾渣抽取空气，致使即使在不能吸引尾渣穿过筛网时尾渣也会夹在筛网中，并且阻碍进一步的操作。可选地，在与真空泵相同的速度下，也有时发现真空压力不足以充分地将夹在尾渣中的液体与该钻探尾渣分离。
[0009]可推测的是，在不坚持该理论的情况下，不受期望的流体的“余料”时不时传到真空泵，这不受期望地引起供应至筛网的真空压力的压力波动，在液体的“余料”进入泵时引起从供应了过多真空到供应了过少真空的真空压力的“变动”，并且瞬间引起由泵施加的真空压力降低。
[0010]因此，本发明的目的是提供包括惯性气体/流体分离工具的改进的振动筛台。
[0011]可选地，或另外，本发明的进一步目的是使得供应至振动筛台的真空压力更均匀地施加，以避免不受期望的压力变动，并且从而避免真空压力不一致地施加于真空筛网。
[0012]因此，在本发明的第一概括的方面中，本文提供用于使振动筛上的钻探流体与钻探碎肩分离的装置，该装置包括:
[0013]至少一个振动筛筛网，其用于在振动筛内支撑掺杂有钻探流体的钻探碎肩；
[0014]真空系统，其被可操作地连接到至少一个振动筛筛网的至少一部分，以用于吸引空气和/或钻探流体穿过至少一个振动筛筛网；以及
[0015]至少一个惯性气液分离设备，其被可操作地连接到真空系统，以用于从所述真空系统内的气液流中移除液体颗粒。
[0016]在本发明的进一步可选的概括的方面中，本发明包括用于使钻探流体与钻探碎肩分离的振动筛台装置，该装置包括:
[0017]至少一个振动筛筛网，其用于支撑掺杂有钻探流体的钻探碎肩；
[0018]振动工具，其用于使所述至少一个振动筛筛网上的所述钻探碎肩振动；
[0019]真空系统，其包括真空泵，该真空泵被可操作地连接到至少一个振动筛筛网的至少一部分，以用于吸引空气和钻探流体穿过至少一个振动筛筛网；以及
[0020]至少一个惯性气液分离设备，其被插入到所述振动筛筛网和所述真空泵之间，以用于在所述液体颗粒进入所述真空泵之前从气液流中移除或部分移除液体颗粒。
[0021]在某些实施方式中，装置还可包括钻探流体收集系统，其用于收集从惯性气液分离设备、真空系统和/或从至少一个筛网的底面分离出的钻探流体。装置可额外包括气体收集系统，其用于收集气体且将气体从气液流传输到气体保持系统。
[0022]在进一步的实施方式中，惯性气液分离设备可包括撞击器，所述气液流传过抵住该撞击器。撞击器还可适用于在真空系统内引起气液流所跟随的路径的方向改变，从而实现液体分离。在更进一步的实施方式中，惯性气液分离设备可包括纤维和/或撞击屏障的网状物，该网状物限定气液流内的气体分子所跟随的至少一条曲折路径。
[0023]在不希望限制的情况下，上述真空系统可包括:
[0024]歧管，其用于可操作的与至少一个振动筛筛网的至少一部分连接；
[0025]真空软管，其被可操作地连接到歧管；以及
[0026]真空泵，其被可操作地连接到真空软管。
[0027]在上述实施方式中，惯性气液分离设备可通过歧管被连接到真空泵。
[0028]装置还可包括至少一个浅盘，其位于振动筛筛网的下方、适用于支撑装置中的振动筛筛网并且容纳穿过筛网的流体。另外，在进一步的非限制性实施方式中，浅盘可被构成为限定振动筛筛网下方的充实区域，该区域朝向与至少一个惯性气液分离设备连接的排料口倾斜。在该实施方式中，惯性气液分离设备可包括位于排料口下方的惯性气液分离器阀，并且具有用于从气液流中移除液滴的至少一个出口。
[0029]在本发明的气液惯性分离设备的一个优选的实施方式中，其包括水平的“t”形状的连接处，该连接处具有连通浅盘部件且被设置于所述至少一个振动筛筛网下方的上部孔，以用于在向下的方向上从所述振动筛筛网吸引气液流；并且具有被设置为与所述向下的方向成直角的中间孔，以用于从向下流动的所述气液混合物流中水平地向外抽出气体；并且进一步具有下部孔，其中被抽出空气的大致的液体流穿过该下部孔。
[0030]关于上述的真空系统，歧管在特定的实施方式中可包括多个阀，以用于可操作地连接至真空泵连接和振动筛筛网。另外，也在不希望限制的情况下，真空泵在特定的实施方式中可调节地控制真空压力。
[0031]在所述装置中，振动筛可包括将至少一个振动筛筛网支撑到位的边框，并且包括可操作地连接到边框以使至少一个振动筛筛网在操作期间振动的至少一个振动器电机。
[0032]在进一步的非限制性的实施方式中，装置可配置有一个或多个气体传感器(例如，在真空系统内)，以用于检测从钻探流体中释放的气体的量和/或成分。另外，振动筛可配置有质量检测系统，例如连接至振动筛的传感器(或数个传感器)，以用于检测振动筛上的钻探碎肩和流体的相对质量。
[0033]本文还在这里提供了使振动筛上的钻探流体与钻探碎肩分离的方法。该方法包括:
[0034]将掺杂有钻探流体的钻探碎肩引导到具有至少一个振动筛筛网的振动筛床的上游端；
[0035]在操作振动筛床的同时向至少一个振动筛筛网供应真空力，该真空力用于吸引气体和/或钻探流体穿过至少一个振动筛筛网；以及
[0036]使至少一部分气体和/或钻探流体穿过惯性气液分离设备，以从气液流中移除液体颗粒。
[0037]在某些实施方式中，上述方法可进一步包括通过惯性气液分离器和/或从至少一个筛网的底面收集从钻探碎肩中分离出的钻探流体的步骤。
[0038]在更进一步的实施方式中，方法还可包括将气体从气液流收集到气体保持系统的步骤。
[0039]连同附图，从下文的详细描述中所述装置和方法的进一步实施方式将变得显而易见。
[0040]附图简要说明
[0041]从参考了所附附图的下列描述中，本发明的所述和其他特征将变得更显而易见，其中:
[0042]图1示出了根据本文所述的本发明的实施方式的、包括多个分层的振动筛筛网的振动筛台的示例；
[0043]图2示出了可与图1所示的振动筛台一起使用的振动筛筛网的示例；
[0044]图3示出了根据本文所述的本发明的实施方式的、图1所示的振动筛台的底面的一部分，示出了两个惯性气液分离器阀；
[0045]图4示出了用于与根据本文所述的本发明的实施方式的装置一起使用的真空歧管的示例；
[0046]图5示出了用于与根据本文所述的本发明的实施方式的装置一起使用的真空系统的示例；
[0047]图6示出了根据本文所述的本发明的实施方式的、振动筛和相关的振动器电机的示例的一部分；
[0048]图7示出了用于与本文所述的装置一起使用的漏斗或基底的示例；
[0049]图8示出了根据本文所述的本发明的实施方式的振动筛和相关的振动器电机的示例的一部分，并且示出了惯性气液分离器阀；并且
[0050]图9示出了用于装入本发明的装置的容器单元的示例。
[0051]详细说明
[0052]本文参考附图描述的是用于在钻探流体回收中使用的页岩振动筛系统的改进的振动筛台。振动筛台配备有惯性气液分离设备，其在回收工序期间被用于至少部分地将气体从钻探流体或钻探泥浆中移除。
[0053]图1示出了振动筛台的实施方式，其示出了包括三个分层的浅盘15的振动筛台10。浅盘15被设计为支撑一系列筛网20，并且具有倾斜的基部25，以促进在工序中回收的钻探流体朝向排出阀孔30排出。还可设想到具有多于或少于三个振动筛筛网20的台的设计，并且这包括在本文所述的本发明的范围内。
[0054]在图1所示的振动筛台中所使用的筛网在本领域公知，并且先前已被详细地描述过(例如，描述在U.S 7，581，647和冊2011/113132中，该二者均通过引用被引入本文)。在图2中示出了振动筛筛网20的实施方式的整体图示。在不希望以任何方式限制的情况下，振动筛筛网20