单程泥浆更生系统及其方法

文档序号:90089阅读:501来源:国知局
专利名称:单程泥浆更生系统及其方法
本发明介绍一种用于更生油井、气井或其他类似的钻井的钻探泥浆的方法及设备。
钻探油井时,钻探泥浆被压进钻探套管,从套管中喷向钻头,然后在套管与钻孔壁之间的空隙,向上流过钻探套管的外壁。钻深泥浆的作用就是把钻屑带出地面、控制钻探地层的压力、润滑钻探套管和钻头,并避免钻孔壁的塌陷。现在的钻探泥浆掺合了各种各样的添加剂,以提高其性能。由于钻探泥浆有重要的价值,因此最佳的做法就是回收和更生泥浆,以便重新利用。更生钻探泥浆的方法包括除去作为钻屑而混进泥浆中的固体颗粒。用语“固体颗粒”和“钻屑”在下文中就是指钻头在地层中所钻出的石子或土粒。我们知道,钻探泥浆的质地保持良好状态是极其重要的,泥浆中混进石粒,就会对设备产生有害的作用,缩短泥浆泵及其他贵重设备的寿命。而且希望一些贵重的添加剂如重晶石等不致于被废弃,夹杂的气体和空气基本上能被清除,钻探泥浆不被稀释。现在传统的做法是利用诸如振动筛、除沙器、沉淀池和离心机等一类的装置除去泥浆中的固体颗粒。而且还使用脱气器。
为了使钻探泥浆有效地工作,必须使之保持良好的物理和化学状态。钻屑的大小很不一致,大的片屑直径达3/4英寸,小的则是很细的微粒。如果让大的钻屑混在泥浆中,在钻管中循环流动,就会堵塞钻头的通道和钻探套管。因此,必须把这些大的钻屑从泥浆中清除出来。这一点是很容易做到的,使泥浆从粗网振动筛上流过,就可以把大的片屑分隔出来。另一方面,泥浆中的较细小的钻屑微粒则不太容易清除,而这些微粒在整个钻探过程中会产生非常有害的作用。随着固体颗粒数量的增加,钻头的穿透速度就会减慢(由于对岩石不必要的重钻所致),钻头和钻探套管工具会发生严重磨损,钻探泥浆本身的作用严重削弱而变的不可控制。
除去泥浆中较细微粒的一个方法就是加水稀释全部泥浆。这种做法通常不太切实可行,而且几乎是很花钱的。在分选的泥浆量较大等情况下,加水稀释的方法所需的成本比较高,这时,一般会采用机械的方式处理就更为理想一些,如用筛选等方法除去泥浆中的颗粒。不过,在钻探表面的孔洞时(孔道较上层或较较浅的部分),也经常利用加水稀释的方法来降低泥浆中固体颗粒的含量。
在一种典型泥浆更生设备中,从钻具流出的钻探泥浆要流经6个定型的装置或工作站,它们是(1)振动筛;(2)脱气器;(3)除沙器;(4)沉淀池;(5)泥浆清洁器;(6)离心机。泥浆最初被送进振动筛中,通过振动筛后,较大的颗粒被分离出来,然后筛后的泥浆被送进第一罐中,继而泥浆从第一罐中被泵出,经脱气器进入第二罐,然后又从第二罐中泵出,经过除沙器进入第三罐,此后,泥浆再被泵出,流经沉淀池或泥浆清洁器,沉淀池或清洁器的形式是一种旋转式的过滤器或清洁器,类似除沙器,经过沉淀池后的泥浆进入第四罐,然后再从第四罐中被送到泥浆罐中。
因此,泥浆的传送是分批式地进行,至少要用3个耗能的离心泵将泥浆从一个定型装置传送到设备的另一个定型装置。由于设备所有的定型装置的使用并不是一种连续的操作,因此在全部的泥浆流中,实际上只有一部分经过整个系统的处理。泥浆系统的经济性主要取决于钻探时日常处理泥浆的成本。处理泥浆有两种途径-利用化学物质处理和利用机械设备处理。日常处理泥浆的成本之所以高,一个主要的原因就是钻屑(亦称“固体颗粒”)混入泥浆中。固体颗粒每次通过泵的时候,就断裂成更细小的颗粒,这就造成泵的严重磨损,而且细小颗粒的增加,还使清除这些颗粒的工作更为困难。
当颗粒散布在整个钻探泥浆中时,随之就会产生很多问题。由于固体颗粒的数量随着连续钻探的进程而逐步增加,最终还是必须对这些颗粒加以处理,通过分批的细筛选、除沙、沉淀和离心处理,除去这些固体颗粒。筛分的方法就是对固体颗粒进行分级筛选,剔除大于筛眼的钻屑颗粒。除此之外,采用其他形式的设备清除颗粒,效率就特别差。事实上,用于除沙、沉淀和离心等工序中的水力旋流器并不是一种分级式的分离装置。
一般工业上能接受的作法是,给现有设备规定清除泥浆中一些特定大小的固体颗粒的允许值,但其清除百分数不会高于百分之五十。有一些泥浆处理系统采用多重的装置,以求把泥浆中的颗粒数量控制在更低的比例上,但成本则太高了。
钻探一个标准的深井,泥浆的成本是很高的。处理泥浆设备的租金平均每天为1500美元,钻探更深的井时,设备的租金有时每天超过2000美元。设备中的泵和定型装置运转时所需要的功率为430马力至450马力。更有甚者,设备的装配和管道铺设的费用往往等于买下整个设备的价格。由此可见,现有的处理钻探泥浆的方法不仅功能欠佳,而且在财政上也是一个很重的负担。尽管有人建议用更简单的方法和设备来处理钻探泥浆,如李先生在美国第4,350,951号专利中所述的设备就是其中一种,但这种设备在工业界中实质上并没有被任何人接受。该设备使用一条过滤带(该带通过过滤园筒的上方),及利用几个振动板与送至过滤带的泥浆接触,迫使泥浆通过过淀带。
因此,至今为止所用的设备都是预定要解决清除泥浆中的固体颗粒问题,这些颗粒的大小在大约1.5微米到0.75英寸之间。为有效地更生钻探泥浆,必须真正地全部清除其中的固体颗粒,此外,还必须尽最大的可能清除夹杂在钻探泥浆中的气体。
所以,本发明的主要目的就是要提供一种新的、改进的方法和设备来处理钻探泥浆。
发明主要内容本发明是指一种用于更生油井、气井或其他类型钻井(以后简称为“井”)的钻探泥浆的方法和设备。本发明最独特的特点就是它是一个单程系统,钻探泥浆从井口排出后,全部都流经该系统进行循环,处理后的泥浆随时可以重新泵进井内。
本设备有一个入流堰,用于接纳流入的钻井泥浆以及容纳从钻机流向设备的泥浆所引起的波涌。入流堰有一个收集室,其带有一个溢流嘴,钻探泥浆从溢流嘴上流过。这样,和流入堰内的紊流泥浆相比,流出堰外的泥浆就变成层状液流。
从入流堰流出的钻探泥浆被送到位于分配堰下部的“滚动”分配堰,其作用就是把钻探泥浆分配到运动着的过滤带组件上,该组件位于沿着运动着的过滤带方向上相互有一定间隔的位置上。由于泥浆是以帘带状物被传送的,所以泥浆呈薄层状流到过滤带组件上。在泥浆被送到过滤带组件期间,混杂在泥浆中的气体也同时有效地被清除。分配堰最好是由多个平行的滚筒构成,这些滚筒被驱动在同一方向上滚动。滚筒可分为两组,第一组在上游处,转动速度较高;第二组在下游处,转速较低。各滚筒的轴之间有同样的间隔。其中一个或一个以上的滚筒的直径较正常滚筒的直径为小。这样,较小的直径的滚筒与邻近滚筒之间的空隙相应比较大,而其余的直径正常的滚筒之间的间隙则非常小。所以,如果泥浆流过时,极少泥浆能流过两正常直径滚筒之间的空隙。这样,泥浆就流入直径较小的滚筒与直径正常的邻近滚筒之间的缝状空隙,形成帘带的液流,并沿着被带动的过滤带的运行轨道,附在过滤带上,即是一层一层地将泥浆流分布并输送到过滤带上。当泥浆流经滚筒间的缝状空隙时,夹杂在泥浆中的空气也同时被除去。
过滤带组件是由多个部件组成的连续带状组件。它的外层有一个具有非常细小网格的滤网,该滤网由不锈钢、尼龙等一类材料制成;外层滤网的下面有一个支承网,它具有粗大网格,并由不锈钢等一类材料制成,支承着外层滤网。整个过滤带组件由橡胶带或类似的支承带所支承,支承带围绕在一对彼此有一定间隔的圆筒上。其中的一个圆筒是空转圆筒,另一个则是为动力所驱动的吸抽圆筒。在两圆筒之间有一支承过滤带的真空台,真空台有一个盘,该盘通过位于盘下的管道系统与吸泵相连接。盘内及真空台下压力的降低有助于吸抽钻探泥浆使圆通过过滤带组件。真空台或者有相隔开的两平行杆,其上部与支承带贴合,或者有相隔开的滚筒,也与支承带贴合。
钻探泥浆所以能够通过过滤带,不仅借助于真空台下压力的降低,而且还借助于把泥浆滤液喷射在由分配堰放于过滤带上的泥浆上所起的作用,这里所用的“滤液”一词,是指经过本发明设备的钻探泥浆。
钻探泥浆通过过滤带时,泥浆中大于细滤网的网格的钻屑颗粒就在滤带的上表面被清除出泥浆,与此同时,混夹在泥浆中形成较大气泡的气体亦被排除。留在细网格滤网的上表面的钻屑颗粒被输送到排卸输送器以便处理。混在泥浆中较小气泡的气体与泥浆一起通过过滤带。这些气体将在第二级的脱气器中被真正彻底地清除。
第二级脱气器的第一种实施例有一对相隔而又相互平行的滚筒,滚筒设于盘的底部,而盘则位于过滤带轨道的下方,与过滤带相互平行。两滚筒被驱使作方向相反的转动,从而迫使钻探泥浆从盘中向下运动。滚筒和盘之间设有密封装置,使得泥浆或其他物质只能流经两滚筒之间的狭窄空隙,而不能从其他地方流过。
滚筒的挤压下,喷向一块位于滚筒下方并沿着滚筒伸延的砧板上,由此,除去了混在泥浆中的气体。这些气体被吸管从砧板所在的室中抽出。通过这种方式泥浆获得了更生,也就形成了前面曾经提到过的那种泥浆滤液。经过更生的泥浆可通过喷泵喷出该系统,作为一种喷射在过滤带上的起推动作用的滤液;也可以利用重力自动流出该系统。
在第二种和第三种实施例中,第二级脱气器有一个外罩,罩内的四周为一罩壁,壁内有一个大体上水平旋转的圆盘。圆盘的上方对着真空台下的盘的出口孔,通过过滤带的钻探泥浆从该盘的出口孔中流出。圆盘由马达和传动装置带动旋转,将泥浆甩向圆柱状的罩壁,从而将混杂在钻探泥浆中的气体分离出来。然后,泥浆沿着罩壁流下,流入一收集槽中。于是这些钻探泥浆的滤液按前面所述的方式送出脱气器系统。被分离出来的气体或是被一单独的管道抽出第二级脱气器罩外,或是通过盘的出口孔被抽出。在其中的一个实施例中,使用了两个这样的脱气器。
如前所述,过滤带组件包括一条无接口的环状的细网格的滤网和一个支承滤网,支承滤网套在支承带上,与之接合。无接口的环状细网格滤网上分布着一定口径的细小网格,以隔除泥浆中的固体颗粒。该滤网下面有一个支承滤网,支承滤网的强度很好,而且网格的口径也略大一些。这两层滤网通过若干纵向伸延的带条连结在一起,包括一对边带条和一条位于中央的中间带条。这些带条以氯丁橡胶制成为佳,带条上设有纵向伸延狭缝,缝的内端设有洞孔。上述两层滤网的边缘伸进狭缝并插入缝中的洞孔,并通过适当的方式,如胶水等把它们固定在那里。支承带设于支承滤网的下方,带上有凹槽分隔的直立隆脊,这些直立隆脊跨过凹槽中的各孔,各孔可使泥浆从中流过。
当过滤组件通过差不多整个真空台的长度之后,所有的钻探泥浆基本上被吸抽而通过过滤带组件,固体颗粒被隔离出来,留在细网格滤网的外表面上。但需认识到,这些固体颗粒可能带有如重晶石一类有重要价值的物质,这一类物质是应该回收的。为了有效地回收这类物质,应立即在吸抽园筒处反向冲洗载有固体颗粒的过滤带。根据钻探泥浆的特性,洗涤液体可为水或柴油。这种洗涤等于切断了“桥梁”,使有价值的微粒进入吸抽圆筒内。然而洗涤液体并没有穿过过滤带,因此避免了钻探泥浆的稀释。经过在其上有过滤组件通过的吸抽圆筒的吸抽作用,可将冲洗液除掉。重晶石随洗涤液体流进吸抽圆筒内,但随即被分离和回收。
过滤带组件绕着吸抽圆筒运转,滤带上较大的切屑颗粒被离心力抛出,并由一个清除杂质颗粒的系统所接收,该系统有一个螺旋输送器。吸抽圆筒装在一根中空的轴上,可以转动。该吸抽圆筒有一个圆柱体,上有许多贯穿的孔。圆柱的外表面是一层弹性的橡胶,过滤带与圆柱体橡胶外表面贴合,且橡胶表面也有许多洞孔,与圆柱体上的洞孔一一对齐。圆柱体内的吸嘴经由中空轴与真空泵相连接。由此,吸嘴可以把透过滤带的洗涤液体以及任何遗留在过滤带上的钻探泥浆吸走。借此除去滤带上的任何残余物质。吸抽圆筒在马达和传动装置带动下转动,中空轴及其轴套之间设有一块挡板,并与圆筒连接,因此,吸抽圆筒的吸抽作用仅产生在圆筒旋转的弧形区域内。
当滤网组件和支承带离开圆筒时,它们是相互分离的。滤网上有一排横向排列的喷嘴,在高压下将钻探泥浆的滤液逆向喷射滤网,并利用高效喷嘴,从背部对之进行进一步的清洗。
本发明有许多优点,它利用一个单程的一次处理系统及方法提供了一种更生钻探泥浆的节能的方法和设备。在不采用十分耗能的离心泵的情况下,所有的钻探泥浆都得到处理,而且还节省了大量的能量。再且,由于没有使用离心泵去抽送那些含有钻屑的泥浆,也不会使钻屑碎裂成更细小的颗粒,因而也避免了清除这些更细小颗粒的困难。(如果不是说不可能清除的话)。入流堰吸收了钻探泥浆的波涌,而分配堰则在过滤带的侧面把泥浆分配到滤带上,以便更充分地利用过滤带的面积,并在滤带下部吸力的作用下,使钻探泥浆在单位时间内较大量地通过过滤带。
本发明的设备和方法,由于利用喷射滤液的推力以及过滤带下方的吸力,使钻探泥浆能迅速地透过过滤带。
分配堰除去了泥浆中的部分气体;当泥浆在推力和吸力的作用下穿过过滤带时,既可除去固体颗粒,又可除去混杂在泥浆中的另一些气体;而残余的气体则在第二级脱气器中基本上被完全清除。由此可见,本系统及方法基本上达到了把气体从钻探泥浆中完全清除的目的。
除了上述的优点之外,本设备和方法还具有其他胜于现有设备的重要优点。这些优点是完全清除了未加载(重晶石)的钻探泥浆中粗于400号网格的固体颗粒,以及加载泥浆中粗于190号网格的固体颗粒;还清除了未加载的含有微粒的泥浆或液体中的絮状微粒。被排卸的钻屑颗粒载有如重晶石一类的昂贵物质,这类物也被清洗出来,通过回收重新注入钻探泥浆中。尽管先行技术中用于处理油基型泥浆的系统需要特殊的处理技术,但本设备及方法对于这类泥浆并不需要特殊的处理技术和设备。本设备性能可靠,无需持续的保养、检查或经常连续的调整。
本发明一个极其重要的优点就是和传统的设备相比,其设备所需要的能量仅为传统设备的三分之一。
本设备和方法所生产出的更生泥浆需要较少的稀释水或油来控制其粘度。这种更为干净的更生泥浆将为钻孔壁提供更优质更薄的壁饼。
利用本设备和方法所生产的更生泥浆,借助井底马达或涡轮机,钻探效果更为优越。且更生泥浆的成本也比较低。利用前述的设备和方法除去泥浆中的颗粒后,提高了泵的使用寿命,减少了泵和钻头的磨损,改善了钻孔的润滑条件,提高了钻头的钻探速度。
利用本发明所揭示的方法和设备可以显著地降低建成钻井的成本,对于深井和问题较多的矿井来说,其建成的成本比现在所用的设备和方法的建井成本低百分之二十五以上。
附图的简单说明图1是采用本发明的油井钻探操作示意图;
图2显示本发明泥浆更生系统的透视图(其中有部分被取出);
图3是本发明所述的泥浆更生系统侧视图(其中部分被取出);
图4泥浆更生系统的平面图;
图5A和5B是图4中的5A-B-5A-B线上的剖面图;
图6是图5B中6-6线上所得的视图;
图7是图6中7-7线上的剖面图;
图8是图7中8-8线上的剖面图;
图9是图8中9-9线上的剖面图;
图10是图5B中10-10线上的剖面图;
图11是图5A中11-11线上的剖面图;
图12是图5A中12-12线上的剖面图;
图13是图12中13-13线上的剖面图;
图14是图12中部分的分解透视图;
图15是图4中15-15线上的剖面图;
图16是图15中16-16线上的剖面图;
图17是图15中17-17线上的剖面图;
图18是构成本发明一部分的过滤带的分解、透视和剖面图;
图19是图18中19-19线上的剖面图;
图20是图19中20-20线上的剖面图;
图21是图20中21-21线上的剖面图;
图22是本发明所述的泥浆更生系统的一个变更实施例的侧视图;
图23是图22中的变更实施例的平面图(其中部分被取出);
图24A-B是图23中24-A-B线上的剖面图;
图25是组成图22中的泥浆更生系统一部分的滚筒台的分解透视图;
图26是图25中26-26线上的剖面图;
图27是图24A中27-27线上的剖面图;
图28是图27中28-28线上的剖面图;
图29是图28中29-29线上的剖面图;
图30是图24A中30-30线上的剖面图;
图31是一幅流程示意图,显示了本发明三个实施例中的吸抽圆筒吸取重晶石之后,重晶石的回收方式;
图32是本发明第三个实施例的侧面图;
图33是图32所示实施例的俯视平面图;
图34是图32中34-34线上的剖面图;
图35是图34中35-35线上的剖面图;
图36是图35中36-36线上的剖面图;
发明的实施方式现在以本发明,这些视图中所标出的数字都代表类似或相应的部件。图1所示为典型的油井钻机。包括钻管D;钻头B;旋转接头S;竖管SP用于把泥浆传送到钻管D,钻探泥浆从泵P泵出,经过竖管SP到达钻管D;泥浆则贮于泥浆罐MT中。钻探泥浆如已往的方式一样,通过钻管D向下流动,从钻头B的孔中流出,然后沿钻管的外侧向上流返。所有从井底流返的泥浆都流入本发明的更生设备10中进行更生处理,使之回复到原来的状态。更生设备10有向外伸出的排气管11、废物及钻屑排放管12及更生泥浆管或滤液管13。排放管12将废物排入废物池,而滤液管13则将加工处理过的泥浆注入泥浆罐MT。
泥浆更生设备10处理从钻孔泵出的泥浆,泥浆的比重为每加仑8.5-18磅之间,其中固体颗粒约占其容量的2%-5%。固体颗粒为磨碎或切碎的岩石或土粒(钻屑),其口径为1.5微米到1/2英寸之间。本发明的设备10可清除泥浆中的固体颗粒和任何夹杂的气体,完全更生泥浆,使之回复到泵到井下前的原来状态。
图2更详细地描绘了本发明的泥浆更生设备10。设备10有一个预先处理装置100,该装置有一个入流堰箱110和一个滚动的分配堰120。入流堰箱110一般用于接收钻探泥浆,并通过堰嘴112排出,泥浆通过管14输入箱110内,箱设有盖111,其位置如图2所示。该箱可以吸收和接纳输入泥浆时所引起的任何波涌,并将泥浆输送到滚动分配堰120上。
滚动分配堰120将泥浆分配到脱气过滤装置200上,该装置有一个过滤带组件201,组件201由外层的细网格不锈钢网220和不锈钢支承滤网222(图18)组成,支承滤网的网格口径比外层滤网的网格口径要大得多。滤网220和222通过其两边的橡胶条225和225′以及中央的中间橡胶带228而相互连接在一起。可以理解,滤网还可以用其他材料制成。过滤带组件201由支承带230单独支承,而支承带则由一双圆筒支承,其中的一个是被动力驱动的吸抽圆筒300,另一个则是空转圆筒400。
此外,还设有一个真空系统500,滤液排除系统530以及固体颗粒排除系统550。整个系统使泥浆在其处理的全过程中都维持着运动状态,从而避免了泥浆在处理过程中的停滞,而这种停滞会导致泥浆中的较重颗粒在流体中的沉淀或离析,同时也避免了设备中产生的限制或阻滞作用。
设备10有一对侧机座部件20、21(图10),该座架是中空的,但有很好的强度。机座部件20支承支柱22和23;而部件21则支承支柱24和25(图4)。支柱22和24支承圆筒300,而支柱23和25则支承圆筒400。过滤带组件201,包括滤网220、222和支承带230,在真空台260的上方经过。真空台伸延在两圆筒之间,滤网和支承带的上行段,部分地支承在真空台上。
井中的泥浆通过管道14(图4)传送到泥浆更生设备10中,管道14终止于门阀15,并在门阀15的上游处,与一垂直立管16相连,立管的上端伸向入流堰箱110,并与之相连。立管16从管道14处向上伸延,并进入入流堰箱110的下端。立管16的左边,为真空系统500的部件,包括驱动第一真空泵502(见图4)的马达501和驱动第二真空泵的马达504。这些马达和泵均位于入流堰箱110的下方,真空泵503的入口与管道510相连,而真空泵502的入口也类似地与管道520相连(图4)。如图3所示,管道510与管套511连接。511前伸到圆筒传动箱330,倒转箱330则由支柱22支承。管套511也是借助支柱22支承,而在其对面一端,则由支柱23支承。管套511也起着支承真空台260的作用。图3点划线部分地示出盖17,盖上有出气口18,与图1所示的排气管11连接。管道520与管套511a连接,也类似地由过滤带组件另一侧上的支柱24和25支承。
图4显示了本发明设备的总结构,其中有机座部件21上的支柱24和25,与支柱22和23一起支承圆筒300和400。从图中可见,入流堰箱110是伸延在分配堰120的上方的。图2和图4最清楚地显示了固体颗粒清除系统550,它有一个驱动马达减速传动组件551,它与槽553中的螺旋输送器552连接,并驱动其运转。槽553连接管道554,而554则与钻屑排放管12连接。如图4所示,管道554穿过中空的机座部件20。
入流堰箱110有一个向上倾斜的底壁111(图5B)。因此,入流堰箱110位于立管16上方的入口端比其出口端要深一些,出口端位于该堰的边缘嘴112上。在倾斜底壁111上方,有盖板113和侧壁114等,从而构成整个入流堰110。如图2所示,入流堰箱110的出口端位于分配堰120的上方。入流堰接纳从立管16流入的紊流钻探泥浆。入流堰箱110,由于其体积和容量较大,所以起了缓冲流入的泥浆的波涌的作用,当泥浆通过嘴112流出时,基本上呈层状流动。
滚动分配堰120接收从入流堰边嘴112流出的钻探泥浆,从图2可见,它包括一个开口的座架121,它有两个相隔并相互平行的侧架122,前架129和后架128。座架121通过枢轴124、124′装在臂125、125′上,以便绕一水平轴运动;座架121的后部载有一对支架126,一个泥浆障碍滚筒127可旋转地装在该支架上,该滚筒位于座架121的后端并支承着座架的后面,多个相互平行的、动力驱动的堰滚筒130、131伸延在座架121的侧架122的两侧之间。滚筒130横向伸过过滤带组件201。所有的分配堰滚筒均在齿轮的驱动下作同一方向转动,而齿轮则由马达132和132a带动。马达132的输出轴与齿轮箱135连接;马达132a连接传动装置133a,传动装置133a的输出轴134a则与齿轮箱135连接。分配堰的滚筒130的大小相同,各轴均相互平行,且相隔较密。因此,极少泥浆穿过两相邻滚筒之间的间隙。然而如图5B所示,分配堰120还有直径小于滚筒130、彼此相隔一定间隔的滚筒130。由于滚筒130和131所有的轴之间的距离都是相同的,所以小直径的滚筒131与相邻的滚筒130之间的空隙宽于两相邻的滚筒130之间的空隙。因此,聚在滚筒130和131上部的钻探泥浆就会在缝隙中,成彼此相隔的帘带状液流150、151、152、153、154和155向下流落。钻探泥浆通过分配堰120滚筒之间的空隙就可以清除混杂在泥浆中所有较大的气泡,例如直径为四分之一英寸和四分之一英寸以上的大气泡。此外,一些较大的颗粒,如页岩、干燥的粘土块等也不能通过相邻滚筒之间的空隙,而是被从动滚筒130和131带走,通过分配堰120的尾端,跌落到过滤带组件201的上表面。
过滤带组件是一条连续的环形带,绕过圆筒300和400,其上行段位于滚动分配堰120的下方。如图5A和5B所示,圆筒300和400按其上的箭头所示的方向转动,因此过滤带组件201的上行段也随之从右向左运动。另外上行段是从圆筒400到300的方向上向上倾斜的。过滤带组件201的实际运行速度是每分钟300至500英尺。连续环状过滤带组件201是脱气器-过滤带装置200的一个组成部分。装置200还包括有彼此相隔的横向支承杆261。支承杆261是真空台260的一个组成部分,真空台260有侧壁280和282,过滤带组件201的上行段在此两侧壁之间移动。如图5B所示,支承杆261的截面基本上呈三角形,其中的一条棱在顶部。穿过过滤带组件201的钻探泥浆,也同样落到并穿过杆261之间的间隔,流入室262中,室262的一部分由盘263分隔而成。
管道512从管套511和511a中伸出,并与盘263中的孔口连通。管道512最终与真空泵502和503接通,使得室262内的压力维持在低于大气压的水平。室262内的低压有助于吸抽泥浆使其穿过过滤带组件201,因为在这之前,泥浆帘带150-155已经一层一层地布在过滤带组件201上。为促使钻探泥浆穿过过滤带组件201,在在泥浆的帘带状液流151和152之间设有一横排的喷嘴265,同样,帘带154和153之间也设有一排喷嘴266,在压力下向这些喷嘴供给“滤液”,亦即是经过装置10更生的钻探泥浆。这些喷嘴将滤液直接向下喷射到已存于过滤带组件201上的层状钻探泥浆上,迫使泥浆穿过过滤带组件201。而且,附在固体颗粒上的泥浆或有用成分则被冲洗分离出来,固体颗粒依然留在过滤带组件201上。利用喷嘴265和266喷射滤液,对泥浆进行洗涤或冲击的作用,就是要回收更多的泥浆,如果那些不能穿过过滤带组件的较大的固体颗粒未经冲洗就排走的话,这些颗粒表面所附着的泥浆和有用成份可能会同颗粒一起被排出。
钻探泥浆是在容室262的整个长度的上方通过过滤带组件201的,当过滤带组件201的某一特定部分运行接近靠近圆筒300的盘263的左端时,所有的钻井泥浆将基本上透过了过滤带组件201而进入室262中。当然,有一些滤液还会留在过滤带组件201上面及里面。
从分配堰120送出的钻探泥浆中将含有一些残余的气体和/或空气,这些气体和空气以大小不同的气泡分布在泥浆中。当泥浆通过过滤带组件201时,将会进一步清除那些大于滤网220的网格口径的气泡中的气体。这样,过滤带组件201不仅起了分离泥浆中固体颗粒的作用,而且还起着第一级泥浆脱气器的作用。第二级脱气器位于室262的下部,设有一对相互平行的滚筒250和250a。滚筒250和250a的下方有一个第二盘部264,盘的下部有一槽270。
在室262最接近圆筒300的部分的上方,有一排横向排列的喷嘴267(见图5A),其作用是清洗任何残留在过滤带组件上的滤液。钻探泥浆的滤液为水基型的,则喷嘴267喷射少量的水进行清洗,而钻探泥浆的滤液为油基型的,则喷射柴油进行清洗。水洗或油洗(视情况而定),也同样可以洗脱过滤带组件201上的固体颗粒表面所附带着的有用物质,只有少量的洗涤液流入室262中,因此,被更生的泥浆的稀释程度是降到最低的限度。在过滤带组件201上的洗涤液体及任何被溶解的物质,当过滤带组件绕经吸抽圆筒300时被吸抽装置抽吸而透过过滤带组件201,全部被清除出过滤带组件201。如图5A所示,吸抽装置包括载于吸抽圆筒300内的管子309。被吸抽而通过过滤带组件201的物质进入吸抽圆筒300,再进入一个与真空装置相连接的分离器实现对固体物质的回收处理(下文另有叙述)。由于这些固体物质主要是重晶石微粒,所以配有一个装置专门回收这些贵重的重晶石物质。洗涤液体可以回收而再次使用,也可以排走。
当过滤带201带着留在其上行段上表面的较大的钻屑颗粒绕过圆筒300的弧形表面部分时,钻屑被离力排掉,进入前述的固体颗粒排卸系统550。
如图5A所示,吸抽圆筒300的下面设有一导轨202,上有滚轮202a,过滤带组件的滤网220和222绕过该滚轮运行。从图中可见,滤网220和222离开了吸抽圆筒的周边之后,基本上是垂直地向下运行的,而支承带230除了大体是水平的一段外,则继续贴合在吸抽圆筒300的周边,由此可见,滤网220和222是以这种方式和支承带230分离的。滤网220和222继续前进,通过设于固定位置的另一些导轮203(见图5B)的上方,然后再通过设有滚轮204a的枢轴导轨204。导轨204以轴205为枢轴转动,枢轴205横跨过过滤带201的运行轨道。张力调节机构206用于控制导轨204在枢轴205上的转动,从而调节了滤网220和222上的张力。
当滤网220一脱离吸抽圆筒300时,便立即受到一排喷嘴210所喷出水或柴油的背向冲洗以及气喷嘴207在高压下所喷出的高速气体的背向喷射。这样,任何附在过滤带组件的颗粒均被清除而落入颗粒排放系统550中,随后,当滤网绕过导轨202上的滚轮202a时,滤网220再次受到装在管道208a上的一排喷嘴208所喷出的水或柴油的进一步背向冲洗,以除去任何仍残留在滤网220上的固体颗粒。喷嘴208所喷出的液体,随同由滤液喷落的固体颗粒(将达到最少量)一起向下流入室209中,209中设有喷射泵,该泵的喷嘴为211,喷射的液体仍为喷嘴208所喷出的液体,该泵还有一条排放管212,其通向收集器。滤网220经过喷气嘴207和喷嘴208的依次冲洗,以及抽吸圆筒300清除其固体颗粒之后,当过滤带组件201运行到空转圆筒400时,已经基本上被清洗干净。于是该清洁的过滤带组件又处理最适宜进行重复的清洗处理的条件下。
如前所述,分配堰有直径较大的滚筒130和直径较小的滚筒131,所有的滚筒130和131均在同一方向上转动。只有极少量的泥浆能够通过两个相邻的较大直径的滚筒之间的狭窄空隙,图7中156处所示的极薄的帘带状液流就是一个说明的例子。很明显,只有泥浆中的极细小的微粒可以通过相邻的滚筒130之间的缝隙,而较大的微粒只能通过较小直径的滚筒131与相邻的较大直径的滚筒130之间的空隙。这就形成了钻探泥浆的帘带状液流150、151、152、153、154和155。所有传送到分配堰120的泥浆基本上都要穿过这些空隙。在滚筒130和131下面有一横向伸延的播料版147,呈倒置的V形状,起着支撑的作用,并用来侧向分配泥浆。设置一个或一个以上这样的播料版147,以便在泥浆穿过分配滚筒130和131之间的空隙后,侧向散播泥浆。
分配堰的滚筒130和131有一个园柱形的金属内芯136和一个聚四氟乙烯(特氟隆)等一类弹性材料制成的外套137。如图8所示,金属芯136和外套137是用横销138连接在一起的。各金属芯的端部有键槽139,键140与这些金属芯连接在一起,从而与滚筒130和131也联接在一起,以支承轴141。如图8所示,每根支承轴141的右端都支承在侧壁122的轴承142里,而轴141的左端则支承在侧壁123的轴承143里,并通过键把齿轮144固定在该支承轴141上,齿轮144与空转齿轮145相互啮合。盖板146复盖着齿轮箱的外端,并为轴141的外端提供轴承的支撑。
轴134(见图6)驱动一组齿轮144和145,轴134a则驱动另一组齿轮144和145。轴134的转速最好高于轴134a的转速,这样,右边的第一组分配堰滚筒130和131的转速就高于左边的第二组分配堰滚筒130和131的转速(见图5B)。
喷嘴组265和266在压力下注入滤液,并在强高压下将滤液向下喷出,射在细网格滤网220的上表面。支承带230跨在真空台260的支承杆261上并与之贴合。杆261被通道261a相互隔离,而钻探泥浆则通过这些通道进入室262中。
一条溢流槽160(见图10)设于邻近过滤带201的侧旁,接收可能从过滤带组件201上溢出的钻探泥浆。槽160与一合适的泵相连,该泵可以把溢流泥浆重新输送到入流堰进行重新循环,另外,如果泥浆更生系统10的任何机件发生故障的话,必要时也可以用此泵把泥浆排走。
管道512与管套511连接,管套与一真空泵相连,管道512的另一端设有通向杆261下方的室262的入口。从图中可见,管道512a也与管套511a和室262相连接,管道512a也与一真空泵相连。这样,室262内的减压有助于吸抽钻井泥浆穿过过滤带组件201。室262中的任何在泥浆穿过滤带时释出的空气或气体,随即被迅速地抽出室262。
第二级脱气器有平行的、机动滚筒250和250a,如图中箭头所示,它们作反方向转动。如图5A所示,滚筒250和250a是在马达传动装置的带动下传动的,该传动装置一般称为251。
密封装置252设于滚筒250、250a和固定在盘部264的两壁上的挡块253之间,以防止物质绕过滚筒250和250a。滚筒250和250a之间的空隙的下方设有一倒置的扁平V形砧板254,用于承接被滚筒250和250a挤压而喷出的钻井泥浆,进一步使空气或气体从钻探泥浆中分离出来。这些分离出来的空气或气体通过管道256从下室255中抽出,室255是由滚筒250,250a,挡块253和盘部264共同限定而形成封闭空间,而管道256则通过减压阀257与管道512相连。
横向槽管270位于第二级脱气器的下端,内设喷嘴271。该喷嘴喷出管道272所输出的压力滤液,而管道272则与一个泵或其他压力滤液源相连。如图1所示,业已完成泥浆更生装置10的全部流程的钻探泥浆在喷射滤液的驱使下通过管道13,重新流回泥浆罐MT中。支承带230的下行段支承在一块支承板240上,而支承板240则由机座部件20和21支承。此外,导向滚筒203也起着支承过滤带组件201的作用。
图5A和11描绘了位于机座部件20和21之间的开顶室罩209,过滤带组件201则位于该室上方。喷嘴208则由管道208a支承并接受从该管道输送来的压力滤液,以便将滤液喷在过滤带组件201上,穿过该过滤带组件,进入室罩209的室209′中。室209′有两个相隔的喷嘴,喷出滤液进入排放管212,该排放管与滤液管13相连。
吸抽圆筒300及其安装如图5A、12、13和14所示。如图12所示,吸抽圆筒300有两侧壁301和302,该侧壁支承着圆柱体303,该圆柱体的外表面包有一层弹性的圆柱形橡胶面304。支承带230支承在该弹性橡胶层304上,并穿有很多洞孔238,洞孔238与层304上的弧形周槽306相对齐。径向洞孔306a将槽306及圆柱体303上的径向洞孔307连通。圆柱体303的内表面的轴向伸延方向上,固定有许多轴向延伸吸气管嘴308,每个吸气嘴都罩有多个洞孔307。吸管309与每个吸气嘴308相连。如图12所示,吸抽圆筒300内还设有一层中间隔板310,板上开有多个适合的洞孔311,以使一些吸管309穿过该隔板。
如图12所示,吸抽圆筒由固定的中空轴315支承,通过轴承316和317作旋转运动。罩318嵌入轴承316,并通过螺栓固定在侧壁301上;罩319嵌入轴承317,并通过螺栓固定在圆筒300的侧壁302上。中间隔板310上装有套筒320(见图14)管筒的外周开有多个洞孔321,吸管309伸入该洞孔321,由此与套筒320的内部连通。套筒320例如用焊接法固定在中间隔板310上,与轴315相隔一定的空间,并绕着该轴旋转。套筒320附有密封装置322,其例如通过螺钉固定在套筒上,该密封装置与轴315的外表面密封配合。轴315上开有一个洞孔325,与套筒320以及隔板310和密封装置322之间空间连通,为轴315的内部及套筒320内的空间之间提供连续的流体通道。如图5A和14所示,轴315上设有密封挡板326和327。密封挡板326和327形成一个环形伸延的室328,其空间由套筒320内壁的一部分,中间隔板310的内表面以及密封装置322的内表面所限定。这样,从图5A中可见,当吸抽圆筒300转动时,一条吸管309趋于垂直方向,该吸管的内端通过挡板326,从而与轴315的内部连通,而轴315的内部则与低压真空相连,吸管309与轴315内部的连通一直保持到该管转到水平位置以下,转出由挡板327所限定的室328的范围为止。这样,当吸抽圆筒300旋转通过一个限定的区域时,就能起吸抽的作用。因此,载于过滤带组件201上的泥浆以及其他任何口径足够小的、能穿过细网格滤网220网眼的物质在喷嘴267的喷射下和圆筒的吸抽下,就能穿过过滤带组件201。
吸抽圆筒300是由传动装置331所驱动的,其置于外罩330内,外罩330则由支柱22支承,该传动装置有一输出轴332,该轴与一凸缘333相连接,该凸缘又与圆筒壁301相连。该结构支承着固定轴315的一端,借助轴承316圆筒300便可转动,而传动装置331则起着转动的作用。如图3所示,马达332通过传动带334与皮带轮335连接,皮带轮335则与传动装置331相连接。
如阅13和14所示,支柱24上有一中空的外罩340,罩内有一槽口341,该槽口承接一个大体上是U型的轭架342,支承套筒343焊在该轭架内,该套管内开有孔洞344。键345伸延于支承套筒343内和轴315的一端。套筒343所套合的轴315的该端上开有若干洞孔329,从图13中可见,该洞孔329与支承套筒上的洞孔344相连通。这样,这些洞孔使外罩340的内部与轴315的内部连通。如图13所示,外罩340有一挡板359,将该罩的内部与管轭511a的内部相隔开。不过,该外罩上的出口360则与将要叙述到的真空源相连通。
图15所示为管轭511a及其向上伸延的分管道514,该分管道位于斜板515之上。斜板515封闭管轭511a的端部。由此形成室516,该室内设有一张力调节装置410。室516连结着端板517,该端板上开有窗口518,并装有一对垂直于该板的向外伸延的导杆519和521。一个可作直线移动的轴支承装置420,用于支承空转圆筒400的轴401的一端,该支承装置420还设有一对带有轴承422的轴承支承物421,其内可安放导杆519和521。如图17所清楚显示,轴401上套有一个轴套432,该轴套与支承装置420的侧壁433和434连接。
如图17所示,压力调节装置410的一根可作轴向移动的杆411通过螺栓413连结在轴支承装置420的支柱412上。这样,通过调整张力调节装置410的压力,就可以使轴支承装置420和轴401作水平滑动,从而使过滤带组件201保持适当的张力。轴401的另一端也是用同样的方式来支承和调节的,包括轴支承装置420′和张力调节装置410′(见图3)。
张力调节装置410和410′可用任何已知的装置构成,使过滤带组件201在工作时保持适当的张力,同时留有足够的松弛度,以便在需要时拆卸过滤带组件201和支承带230。
图18所示为细网格滤网220,它是过滤带组件201的一个组成部分。过滤带组件201通过中间的支承带条228分成两格,第一格为201A,第二格为201B。如前所述,过滤带组件由外层的细网格滤带220和内层的支承粗滤网222构成。当钻探泥浆中载有重晶石时,使用规格为“187网格”的细网格滤网220;当泥浆中未加载重晶石时,则使用规格为“325网格”的细网格滤网220。内层的支承滤网222为规格“18网格”的不锈钢滤网,其作用是增强滤网223的机械强度。
滤带组件上设有边带条225和225′,每一带条上都开有一条窄缝226和一个口径略大的孔道226a,孔道中的胶水粘紧滤网220和222的边缘。边带条225和225′还有向内倾斜的表面227。过滤带组件设有中间支承带条228,将过滤带组件分成两格,格201A和201B,其结构与边带条类同,有倾斜的表面229a和229b。
如图18所示,支承带230的两外边缘靠内一点的地方有隆起部231和231a,从而使两边缘形成凸缘232和232a。隆起部231的表面233与边带条225的表面227相互吻合,同样,支承带另一边缘的隆起部231a也与另一边带条的表面相互贴合。支承带230的中间同样也有隆起部234和234a(参见图19),也和边缘的隆起部231和231a一样在支承带的纵向全长上伸延。隆起部234和234a的表面235和235b也与中间带条228的表面229a和229b相贴合。通过上述的隆起部和表面接合系统,支承带230对滤网220起了一个可靠的导向和支承作用。
此外,如图21所示,支承带230有很多隆起的脊梁236,横跨过该支承带。脊梁236向上的伸延高于支承带的带体237,从而形成非常大量的、用于接纳泥浆的横向槽格。这些槽格开有多个洞孔238,贯穿支承带230的带体237,以使载于支承带230上的大量钻探泥浆高速地穿过支承带。这一点对于在非常短的运行距离上要将载于支承带230上的全部钻探泥浆基本上清除是很重要的。如图4所示,为了再增加支承带的强度,支承带230有一条向下伸延的中央导棱239,与吸抽圆筒300外周上伸延的槽305相互配合。
图22至图30揭示了本发明的泥浆更生系统的第二个实施例,通称为2-10。在描述第二实施例时,对于与第一实施例的部件不同的部件,其标号都加一个前缀标号“2”。如图24b所示,预处理装置2-100有一个入流堰箱2-110,该箱有向上伸出的带有凸缘的入管2-115,还有入流堰壁2-116,该壁有一个上堰嘴2-112。堰嘴2-112位于入流堰箱的顶壁2-117下方,相隔一定的距离。由此,在堰嘴2-112的上方与顶壁之间形成一通道,从泥浆管道2-14流入堰箱的钻探泥浆可以经该通道流出。这样,以入流堰箱壁2-116为其组成部分的入流堰箱就是一个容器,它起着接纳泥浆和缓冲其波涌的作用。
脱气-过滤装置2-200(参看图23)有一个真空台2-260,该真空台设有相互平行而相隔的滚筒2-261,其间隙为2-261a。滚筒2-261支承着连续的无接口的过滤带组件201及支承带230,滚筒间的间隙2-261a则使已穿过过滤带组件201和支承带230的钻探泥浆能流入滚筒2-261下方的盘2-274和2-277。如图24A和24B所示,滚筒2-261位于过滤带组件201的上行段的下方,沿着其轨道伸延,并支承着该过滤组件进行低摩擦的移动以降低过滤带组件的摩损和阻力。同样,在图24A和24B中,支承带230以较低的速度运转,并由一组滚筒2-240所支承,以减少其摩损和摩擦。
真空台2-260如图25所示,其中有彼此保留一定间隔的滚筒2-261,滚筒的中部有中轴2-282,两端为大直径的端部2-281。增大的端部2-281是由聚四氟乙烯(特氟隆)、橡胶等一类弹性材料制成的套筒套在芯上制成。如图26所示,轴2-282是中空的。弹性材料制成的套筒的向内端位置设有一空隙,用于接合支承带230的导棱239(见图19)。如图26所示,中空轴2-282的各端设有轴承2-283。轴承的外表面与轴2-282的内表面贴合,轴端2-284从轴承的内表面伸出,其上复盖着一层涂料2-284a。螺母2-285旋在轴端2-284的端部。一条纵向伸延的支承轨2-286设于真空台2-260的各侧,支承轨上装有条块2-286a,通过有头螺钉2-286b固定在该支承轨上。一块板2-287焊在支承轨2-286上,沿该板一定间隔的位置上向下开有槽口2-287a。如图25所示,该槽口的大小可以容纳和接合螺母2-285。板2-287的内侧有一隔板2-289,该隔板每隔一定的间隔就开有孔洞,用于承接轴端的螺纹头2-284及复盖在其上的涂层2-284a。
支承轨2-286和块板2-286a利用了先行技术中的机构组成了两侧相隔的平行排列,并通过横向的部件2-288连接在一起,轴2-284穿过隔板289上的洞孔,即将滚筒2-261装上。这一机构将各部件固定成一种组合的关系,螺母2-285进入槽口2-287a和块板287中,就可以将滚筒2-262和两块隔板2-289固定位置,由此,完成了真空台2-260的组合。
盘2-274的底部有一个泥浆排出口275,其中设有垂直伸延的隔板2-276,将盘2-274内的封闭空间分隔成四个小室。如图27所示,有一条排放管2-512进入每个小室中,并与两端的管套511和511a相连。每一条管道2-512都有一个向下开口的中孔,管套512a则装在该管孔处。
第二盘2-277在其较低部分也同样设有一个排出口2-278,也同样用隔板2-279将盘室分隔成小室。这样,由盘2-277的一部分而形成的盘室就被5块隔板2-279分隔成若干小室,排放管2-512将各个小室与管套511和511a连接起来。
一个第二级脱气器装置2-290位于各个排出口2-275和2-278的下方。各个第二级脱气器的结构是完全相同的,都各有一个外罩2-291,罩内有转盘2-292。该转盘由齿轮箱2-293驱动,该齿轮箱则由支柱2-294支承。外罩2-291是部分圆柱形的,转盘外周的罩壁是圆柱形的,而向下则呈圆锥状,通向一条槽2-295。钻探泥浆喷射在旋转圆盘较接近中心的地位,这种冲击释出了细小气泡中的气体。泥浆象一张薄纸一样铺在旋转的圆盘上,这一状态也有助于气体的释出。而且该泥浆被离心力抛出,溅在外罩2-291的壁上,这一冲击促使这时可能还残留在泥浆中的气体进一步释出。
现在转看图27,该图显示了由滚筒2-261所支承的过滤带组件201,它包括细网格滤网220和支承带230。如图所示,一块隔板2-279有一条较低的边沿279a。转盘2-292和齿轮箱2-293位于排出口2-278的下方,该齿轮箱是由马达驱动组通过轴2-296驱动的。在盘2-277的室中,可见4条管道2-512套入位于中央的吸管套2-512a中,管道2-512与管套511和511a都相连通。第二级脱气器2-290与盘2-274和2-277通过排出口2-278连通,因为钻探泥浆并不任何时候都全部注满排出口2-278,也就不会封闭盘室与第二级脱气器之间的通道。钻探泥浆在旋转圆盘2-292的离心力的驱使下,喷溅在第二级脱气器2-290的圆柱壁上,使气体从泥浆中分离出来,如果释出的气体使第二级脱气器2-290内的气压显著升高时,气体可以形成较大的气泡穿过流经排出口2-278的钻探泥浆逸出;也可以采用类似在第一实施例中使用管道256的做法,使之将第二级脱气器与管套511和511a中的任一管套或两条管套接通,达到将气体排出第二级脱气器的目的。
槽2-295收集已脱气的钻探泥浆,该槽与排出管2-270连通,而该排出管则是滤液清除系统2-530的一个组成部分;可以明白,每个第二级脱气器2-290都有一条排出管2-270引出。这些排出管将汇合在一起,将已更生的钻探泥浆输送到泥浆罐。最好是利用已更生泥浆本身的重力作用使之流过滤液清除系统的管道,不过也可以选择使用滤液喷嘴使泥浆流出。
图28和29显示了一个典型的吸管2-512的端部,该端装上一个法兰盘2-520,而该法兰盘又通过螺栓2-521与第二个法兰盘2-522连结在一起。法兰盘2-522与短管2-523连接,该短管则与管套511a连通。法兰盘2-520和2-522之间有一孔板2-525,该板上开有一孔眼2-526,该孔眼限定流经它的流体的横断面积的大小。选择孔板2-525和孔眼2-526是用于确定某一特定的管道2-512中的流体的横截面积;在每一条管道2-512中使用具有不同口径的孔眼2-526的孔板2-525,就可以确定所要求的流经每一管道2-512的液体流速。管道2-512的另一端也配有同样的装置,该端与管套511相连接。
图30所示为吸抽圆筒300,该圆筒有侧壁2-301、2-302和一中间隔板2-310。吸槽2-308a穿过该中间隔板的外周,每一条吸槽都与一吸管部件2-309相连。吸槽2-308b没有穿过中间隔板310,但也类似地与吸管部件2-309b相连。这样,这些吸管就比图12所示的实例中的吸管伸得更直一些,因为这些吸管并没有象第一实例中的吸管那样穿过中间隔板2-310。
过滤带组件201的支承带2-230与第一实例中的支承带230也有不同之处支承带2-230的两边都各开有6个洞孔2-232;吸抽圆筒2-300面向支承带2-230的表层2-304也开有与上述洞孔相应的径向洞孔2-306,该径向洞孔与伸延于圆筒圆周上的弧形槽2-306a相连通。如图24A所示,每一条吸槽2-308的横截面通常呈三角形状。
请注意图32至图36,这些图显示了本发明的第三个实施例。在该实例中,使用了一个比较大的单转盘脱气器。该实例的真空台是由一块伸延于全部滚筒602下方的槽形板600所围成的,滚筒602则支承着过滤带组件201的运行段。其实图32等所示的实施例与图22等所示的实例在所有的细节上都是相同的,但有一个例外,那就是位于滚筒602下方的承接泥浆的脱气装置。如图35和36所示,槽形板600的外形包括沿着真空台两侧伸延的侧框架部件6-286和尾框架部件6-288。如图34所示,槽形板600的左端伸出一条向下伸延的槽T,该槽被一Y形结构的底壁604所限止,Y型槽的外周由第一和第二侧壁606和608、斜端壁610以及壁612、614、616、618、620、622、624和626所围成。可以看出,壁612、614、616和618围成了一条第一排放槽630,该排放槽有一出口边631;而壁620、622、624和626则围成了一条第二排放槽632,该排放槽有一出口边633。如图33和35所示,底壁604设有可调节的阀门装置V1、V2和V3。此外,槽形板600设有三条横向排放槽640。
图33是俯视平面图。从图中可见,一个脱气器罩650的外周为一八角形结构,附在槽形板600上。罩内有一个脱气器大转盘652,装在轴655上。该轴套在密封外罩654内,从图36可以清楚看到该轴的下端是由马达传动装置660通过传动皮带662所驱动的。
图33和36最清楚地显示了吸管670开有入口孔672,这些吸管伸入脱气器罩650内,如图33所示,该吸管的外端则通过软管形的连接套与管套511或511a接通。从而,脱气器罩650的内部和槽形板600上方的空间一样处于低压状态,因为槽形板600上方的空间与脱气器罩650的内部是通过狭槽640以及边缘631、633上的洞孔而互相连通的。如果需要时,可以调节阀门V1、V2和V3,使大气进入槽T的左边以降低下游滚筒602下方的真空度(这些滚筒位于图35中的左边)。应该注意到,在大多数情况下,钻探泥浆在到达左边的滚筒之前,已经穿过过滤带组件流走,因此在该段上行走的过滤带并不需要太高的真空度。
图32等所示实例的运转与第二实例的运转基本上是相同的。较为特别的是在该实例中,泥浆穿过过滤带组件,落到槽形板600,并从该板流进以其左端为起点的槽或排放狭槽640,然后向下经过631和633流经槽630、632,落到转盘652上。应该注意到,若需要的话,阀门V1等的结构可以作专门设计,使得流通空气继续流入阀门时,可以防止泥浆从该阀门流出。从槽630、632和狭槽640流出的泥浆冲击在转盘652上,起了一定程度的脱气作用,然后泥浆被转盘猛烈地甩向脱气器的圆柱状周壁653上,进一步且更彻底地将气体从泥浆中分离出来,继而,被脱气的泥浆沿脱气器罩650的斜壁流下,以排出脱气器外,最好是利用重力的作用通过管道695将泥浆输送到泥浆罐MT中。如果需要,可以在管道695或其他地方装配一个滤液喷嘴,以产生必要的泵送作用,将泥浆输送到泥浆罐中。
图31所示为一旋风分离器700,与管道351相连,用于接收被吸抽通过吸抽圆筒300的物质,这些物质中含有重晶石,可能还有其他一些有重要经济价值的物质。一管道720将旋风分离器700与第二分离器740相连。该第二分离器则通过管道750与一真空源相连接。管道750可以与任何真空化的脱气器外罩相连,例如与外罩650相连。在某些情况下,管道351可以绕过旋风分离器和/或分离器740,接回脱气器中。
毫无疑问,对于熟悉本技术领域
的技术人员来说,本发明所显示的几个实施例会出现大量的技术变更和改进;但应明白,本发明的精神和范围则仅限于权利要求
中所述的内容。
因此,从上述的所有实施例中可以看到,本发明比起以前所知道的泥浆处理系统,更为经济实惠,而且效果也更为优越。例如,本发明完全不需要使用在传统的泥浆处理系统中需要使用的那种耗能的离心泵,从而达到了节约的效果。本发明所需要的能量显著地低于现在已知的其他泥浆处理系统。此外,由于不再使用离心泵或其他机械泵来泵送含有钻屑的泥浆,还可以得到进一步的好处。本发明的这一特点避免了钻屑裂碎细小的微粒,而要从泥浆中清除这些微粒是很困难的、或是不可能的。本发明还避免了由于泵送含钻屑的泥浆而给泵造成的磨损。事实上,本发明的系统仅需用一个机械泵,用于把更生后的泥浆泵到井下。由于更生了的泥浆不含钻屑,因此对泵没有不良的作用。
本发明的另一个好处就是泥浆在通过本系统的每一次循环中,都被彻底地加以清洁。在整个钻探过程中,本系统的工作是连续性的,这样就可以有效地节省完成一口井所需要的钻探时间和成本。本发明的另一个重要特点就是过滤带组件的快速运行。过滤带运行速度对于过滤的效果极为重要,过滤带组件的运转速度增加,则口径更小的微粒才能穿过过滤带组件。因此,在某些工作情况下,为了精确地控制泥浆的状态,可以改变过滤带的运行速度。过滤带运行速度的增加,可增加泥浆流每分钟的流量,与此同时,降低了能通过滤网的微粒的口径。
与先行技术中的设备相比,本发明的另一个显著的区别之处在于在本发明中,有价值的产品是穿过滤网而分离出来的;而在其他的过滤操作中,有价值的产品则保留在滤网的表面上。因此,本发明的过滤操作与以前所知的过滤系统的操作刚好是相反的。
而且,本发明与先行技术中的泥浆处理系统的一个重要区别在于本发明完全地将泥浆更生,使之回复到原来的状态。传统的泥浆处理系统是不可能达到这样的更生水准的,因此在很多情况下,都要使用添加剂来控制泥浆,力图使之维持在最满意的状态,以满足钻探的需要。
权利要求
1.用于更生从油井流回的钻探泥浆的设备由以下部分组成(a).用于过滤泥浆的过滤装置,该装置由一无接口的移动的过滤装置构成;(b).用于将含钻屑的钻探泥浆放置在该过滤装置上的横向进给装置;(c).用于吸抽钻探泥浆穿过该过滤装置,使该钻屑分离出该钻探泥浆,从而制成更生泥浆的吸抽装置;(d).用于接收被吸抽穿过该过滤装置的该更生泥浆的接收装置;(e).用于将更生泥浆从该接收装置传送到重复使用该更生泥浆的装置中的传送装置。
2.权利要求
1所述的设备中,该过滤装置有一对用于支承该移动过滤装置的、彼此相隔一定间隔的圆筒。
3.权利要求
1所述的设备中,该泥浆横向进给装置有一个入流堰装置。
4.权利要求
3所述的设备中,该入流堰装置有一个箱,该箱有一个较深的入口端,一个较浅的出口和一个从入口端到出口端向上倾斜于水平面的底部。
5.权利要求
3所述的设备中,该入流堰装置有一个箱,该箱限定了一个室,该室有一个顶壁和一个大体上横向伸延的壁,该顶壁下方相隔一定间隔的位置有一个上堰嘴,该入流堰有一出口端,用于排放流过该堰嘴的泥浆。
6.权利要求
3所述的设备中,该泥浆横向进给装置还有位于该入流堰出口端下方的分配堰装置,用于接收从入流堰流出的钻探泥浆并将泥浆输送到该过滤装置上相隔一定间隔的位置上。
7.权利要求
6所述的设备中,该分配堰装置有一座架,该座架有两侧、多个横跨该座架而伸延的堰滚筒和该多个滚筒的轴;这些轴在同一平面上且彼此间隔相同,并且在该多个滚筒中至少有一个滚筒的直径小于其他滚筒的直径,使该直径较小的滚筒与其邻接滚筒之间的空隙大于其他滚筒之间的空隙。
8.权利要求
7所述的设备还有使该堰滚筒在同一方向上转动的滚筒驱动装置。
9.权利要求
8所述的设备中,该滚筒驱动装置有堰滚筒轴及该轴上的齿轮。
10.权利要求
9所述的设备中,该滚筒驱动装置有使第一组堰滚筒以第一速度转动的装置和使第二组堰滚筒以第二速度转动的装置。
11.权利要求
6所述的设备还有喷嘴装置,该装置在压力下将滤液喷向由该分配堰装置输送到该过滤装置上的泥浆。
12.权利要求
11所述的设备中,该过滤装置有一条移动的过滤带组件安装在一对用于支承该移动滤带的、彼此相隔一定间隔的圆筒上,该分配堰装置位于邻近第一圆筒的地方,洗涤喷嘴装置位于邻近第二圆筒的地方,该喷嘴装置用于将洗涤流体喷向该移动过滤带组件所承载的物质上。
13.权利要求
1所述的泥浆更生装置中,该泥浆横向进给装置有一分配堰装置,该分配堰装置有一组彼此平行并相隔一定间隔的滚筒,每一个滚筒均横跨该过滤装置的移动轨道,该组堰滚筒沿着该过滤装置的上方伸延排列,使得该钻探泥浆穿过该分配堰装置的堰滚筒之间的空隙,落到该过滤装置上。
14.权利要求
13所述的设备中,该堰滚筒中,一些滚筒之间的空隙大于另一些滚筒之间的空隙。
15.权利要求
14所述的设备中,该堰滚筒的轴之间的间隔均相同,并至少有一个滚筒的直径与其他滚筒的直径不相同。
16.权利要求
14所述的设备还有驱动该堰滚筒在同一方向上转动的滚筒驱动装置。
17.权利要求
16所述的设备中,该驱动滚筒转动的滚筒驱动装置由用于驱动第一组滚筒在第一方向上以较高速度转动的装置和用于驱动第二组滚筒在同样的方向上以较低速度转动的装置组成,第一组堰滚筒中至少有一部分置于接收从钻井流出的含有钻屑的泥浆的位置上。
18.权利要求
17所述的设备中,该接收装置还包括有将气体从被过滤装置接收的泥浆中分离出去的气体分离器装置。
19.权利要求
18所述的设备中,该气体分离器装置包括至少限定一个运动表面的装置,该运动表面接收从过滤装置流出的泥浆。
20.权利要求
1所述的设备中,该过滤装置有一过滤带装在一对彼此水平地相隔一定距离的圆筒上,以限定该过滤带的水平伸展运行段,其中该吸抽装置位于该水平运行段的下方。
21.权利要求
20中所述的设备中,该吸抽装置有用于支承该过滤带水平伸延运行段的真空台装置,该过滤带使泥浆从中穿过。
22.权利要求
21所述的设备中,该真空台装置有多条彼此相隔一定间隔的杆,该杆横向伸延于该过滤带的水平延伸段的运动轨道上。
23.权利要求
22所述的设备中,该杆的横截面呈三角形态,其顶棱位于该段过滤带的下方并与之邻接。
24.权利要求
21所述的设备中,支承该段过滤带的装置有多个横向伸延的支承滚筒,该支承滚筒的轴彼此平行并横向伸延于该段过滤带轨道的下方。
25.权利要求
24所述的设备中,该段过滤带的底面的中部有一向下凸出、伸延的隆起部,而该每一个支承滚筒的中部都有一直径缩小的弧形槽,该隆起部伸入于该槽中。
26.权利要求
25所述的设备中,该各个支承滚筒的各端都有一个抗摩擦轴承;有一轴端伸出该轴承之外;还有用于支承该轴端和防止该轴端转动的装置。
27.权利要求
26所述的设备中,该防止轴端转动的装置有一块板,该板的上边缘向下开有多个槽口,该支承滚筒的各条轴均配有一螺母,该各个槽口的大小可以容纳和保持住该螺母。
28.权利要求
27所述的设备还有第二块板插在带槽口的板和该滚筒之间,该第二块板有贯穿该板的孔洞,该每一个孔洞中放入该支承滚筒的各条轴。
29.权利要求
24所述的设备中,该各个支承滚筒有一根轴及套在该轴上的弹性材料制成的轴套,该轴套在该支承滚筒的中部空缺一定的间隔,形成该支承滚筒中部的一段减径部分。
30.权利要求
1所述的设备中,该接收装置还有脱气装置,用于除去穿过过滤装置的泥浆中的气体。
31.权利要求
30所述的设备中,该脱气装置有一对位于该无接口移动过滤带下方的圆柱形滚筒;有用于支承该圆柱形滚筒,使之维持平行而相隔关系的装置;还有驱使两个圆柱状滚筒作反方向转动,将泥浆向下挤出两滚筒之间的空隙的装置。
32.权利要求
31所述的设备还有密封装置,用于防止邻近该圆柱状滚筒的物质在该两滚筒之间的空隙以外的任何地方通过。
33.权利要求
31所述的设备中,该圆柱状滚筒轴向伸延的方向大体上平行于该无接口移动滤带的轨道。
34.权利要求
31所述的设备中,该传送装置位于该圆柱状滚筒下方。
35.权利要求
31所述的设备还有一块位于该对圆柱状滚筒之间的空隙下方的砧板,用于接收该空隙流落的泥浆。
36.权利要求
35所述的设备中,该脱气器装置还有一外罩围绕着该砧板,以及用于将气体从该外罩中除去的装置。
37.权利要求
36所述的设备中,该传送来自该接收装置的泥浆的装置在外罩上设有出口装置。
38.权利要求
37所述的设备中,该最后提到的传送装置有一条用于接收来自外罩的泥浆的管道,还有一直径较小的伸进上述管道的喷嘴管,还有向该口径较小的管道供应压力滤液的装置。
39.权利要求
30所述的设备中,该接收装置有一个位于该无接口移动过滤带下方的盘,该盘底部有一个出口;该脱气器装置有一个位于该出口下端的圆盘以及支承该圆盘基本在水平位置的装置、驱使圆盘转动的装置和围绕着该圆盘并保持一定距离的圆柱形壁装置,该圆柱壁用于承受从该圆盘被离心力抛出的泥浆,该脱气器装置还有接收从该圆柱壁流落的泥浆的装置。
40.权利要求
39所述的设备中,该外罩装置包括有该圆柱壁,并包围着该旋转的圆盘。
41.权利要求
1所述的设备中,该过滤装置有一条无接口的过滤带,该过滤带围绕着一对彼此相隔一定间隔的圆筒伸延,在该对圆筒之间,过滤带与水平面成一定倾斜度,该吸抽装置有真空台装置,用于支承该对圆筒之间的该段过滤带,并使泥浆穿过该段过滤带,该接收装置有一个位于该真空台装置下方的盘和清除气体的管道装置,该管道装置与该盘相连接,以清除该盘内部的气体。
42.权利要求
41所述的装置还有伸延于该盘内的壁板装置,该壁板大体上在该段过滤带移动轨道的横向上伸延,以将该盘的内部划分成若干室,该清除气体管道有单独的管道与该盘的内部相连,连接在该壁板装置相对的两边上。
43.权利要求
41所述的设备中,该接收装置有一个第一盘,位于该段移动过滤带的轨道下方,邻近该对圆筒中的一个;还有一个第二盘,位于该段移动过滤带的轨道的其余部分的下方,并伸向该对圆筒中的另一个圆筒,该各个盘的最低点都各有一个出口,脱气器装置位于该各盘的下方。
44.权利要求
43所述的设备还有清除气体管道装置,其与该各盘相连,以将气体从各盘内清除出来。
45.权利要求
44所述的设备中,该管道装置沿着该盘相隔一定间隔地与盘相连接,而且在该盘中还有若干隔板,该隔板大体上横向延伸于该段运动过滤带的轨道上,其底边离该盘底部相隔一定的空隙。
46.权利要求
45所述的钻探泥浆更生设备中,该若干隔板相互平行。
47.权利要求
43所述的设备中,从该盘内部清除气体的装置,有多条横向伸延于该盘的清除气体管道,其将该盘的内部划分成若干小室,该管道与该小室连通,在该各管道中各有一块孔板。
48.权利要求
1所述的设备中,该无接口移动过滤带组件由一条封闭式的滤带环和位于该滤带环下面的支承带环组成。
49.权利要求
48所述的设备中,该滤带环有一对边缘带条和一条中间支承带条。
50.权利要求
49所述的设备中,该滤带环由一条外层的细网格滤网和第二层较大网格的滤网组成,第二层滤网的强度较好,用于支承该细网格滤网。
51.权利要求
50所述的设备中,该每一条带条都有一条纵向伸延的窄缝,该细网格滤网和该支承滤网都有边缘部分定位于该窄缝中,并有将上述该网边缘固定于该窄缝中的措施。
52.权利要求
49所述的设备中,该各条边带都有一个倾斜的表面沿着边带的长度伸延。
53.权利要求
52所述的设备中,该支承带在其两边邻近的地方和中央都有隆起部,该隆起部的表面与该滤网的该边带的倾斜表面相吻合。
54.权利要求
48所述的设备中,该支承带有若干横向伸延的隆起脊梁,该过滤带环与该脊梁相啮合。
55.权利要求
54所述的设备中,该支承带有若干洞孔,伸延于其全长上。
56.权利要求
1所述的设备中,该过滤装置有一对彼此相隔的圆筒、一条装在该圆筒上的无接口支承带、一条装在该支承带上的无接口的滤网装置、驱动该对圆筒中的一个园筒转动的驱动装置、邻近并与该一个圆筒隔开的该滤网的导向装置,该导向装置使该滤网离开该支承带,从而使该滤网的一部分与该支承带处于隔开的位置,该过滤装置还有将高速背洗液体喷向该滤网的该部分的装置,以冲掉该滤网的该部分上所承载的固体微粒。
57.权利要求
56所述的设备还有将高压空气喷过该滤网的该部分的装置。
58.权利要求
1所述的设备还有背洗该过滤装置的背洗装置。
59.权利要求
58所述的设备中,该背洗装置有将高压气体以钻探泥浆通过该过滤装置的相反的方向喷向该过滤装置的装置。
60.权利要求
58所述的设备中,该背洗装置有将滤液以钻探泥浆通过该过滤装置的相反的方向喷向该过滤装置的装置。
61.权利要求
1所述的设备中,该传送装置有泵装置,该泵装置仅由滤液喷泵装置构成。
62.权利要求
61所述的设备中,该过滤装置有一个封闭环过滤带组件,该过滤带组件由一外层的细网格和一内层较粗网格的支承滤网组成。
63.权利要求
62所述的设备中,该封闭环过滤带组件有一段直线行程部分,钻探泥浆穿过该部分落下;该吸抽装置有一位于该直线段部分下方的吸抽台。
64.权利要求
63所述的设备还有彼此相隔一定间隔的第一旋转圆筒和第二旋转圆筒,该两个圆筒有彼此平行的水平转动轴,有一条穿有孔眼的支承带绕着该圆筒伸延并由该圆筒支承,其中,该封闭环过滤带组件装在该支承带上。
65.权利要求
64所述的设备中,该横向进给装置包括有使泥浆形成一垂直的帘状液流流向该细网格滤网上的该直线段部分的装置。
66.权利要求
67所述的设备还有装在该真空台下方的脱气器装置,用于除去已穿过该过滤装置的泥浆中的气体。
67.权利要求
1所述的设备中,该过滤装置有一个封闭环过滤带组件,该过滤带组件由一外层细网格滤网和一内层较粗网格的支承滤网组成。
68.权利要求
67所述的设备中,该封闭环过滤带组件有一段直线行程部分,钻探泥浆穿过该部分落下;该吸抽装置有一位于该直线行段部分下方的吸抽台。
69.权利要求
68所述的设备还有彼此相隔一定间隔的第一旋转圆筒和第二旋转圆筒,该两个圆筒有彼此平行的水平转动轴,有一条穿有孔眼的支承带绕着该圆筒伸延并由该圆筒所支承,其中该封闭环过滤带组件装在该支承带上。
70.权利要求
69所述的设备中,该泥浆横向进给装置包括有使泥浆形成一垂直帘状液流流向该细网格滤网的该直线行程段部分的装置。
71.权利要求
1所述的设备中,该过滤装置有一对彼此相隔一定间隔的圆筒,该无接口移动过滤带绕经该对圆筒,该对圆筒中的一个圆筒有真空吸抽装置,该真空吸抽装置用于将细微物质从该过滤带上吸抽出来。
72.权利要求
71所述的设备中,该真空吸抽装置由沿该圆筒伸延的洞孔和管道装置组成,该管道装置将该洞孔与一真空源相连通。
73.权利要求
71所述的设备中,该管道装置在该圆筒的内部设有对准该若干洞孔的集气歧管装置,该集气歧管装置沿该圆筒轴向地伸延,并有吸管与该各集气歧管装置相连。
74.权利要求
73所述的设备有阀门装置,其作用是使该集气歧管装置仅在该圆筒的一个有限的转动区域内与一真空源相连通。
75.权利要求
74所述的设备中,经一有限转动区域内完成吸抽作用的该阀门装置有一根固定的中空轴、将该圆筒装在该中空轴上转动的装置、一个围绕着中空轴伸延并可相对该轴转动的套筒、与该套筒连通的该吸管、在该套筒内的该轴上所开的一个洞孔以及在该套筒和该轴之间伸延的密封隔板。
76.权利要求
1所述的设备中,该吸抽装置有一个大体上水平伸延的真空台;该过滤装置有一条过滤带环,该过滤带环分别装在设于该真空台两端的一个上游圆筒和一个下游圆筒上,这样,该过滤带环有一段从上游圆筒移到下游圆筒和一个下游圆筒的上行段,该上行段跨越该真空台上表面的上方并与该上表面相邻近。
77.权利要求
90所述的设备中,该真空台还有多个平行滚筒横向伸延于该上行段的下方,以支承该上行段;该接收装置有一槽形板,位于该滚筒下方相隔一定间隔的位置并占据一定的空间以限定一个低于大气压的泥浆上接收室,泥浆向下穿过该段过滤带存入该泥浆上接收室中,该槽形板在其接近该上游圆筒的一端设有液流洞孔,一脱气器罩从该槽形板邻近该上游圆筒的一端向下伸延,该脱气器罩内有一旋转装置,用于接收从该槽形板流出的经过脱气处理的泥浆。
78.权利要求
91所述的设备还有从一个真空源伸延到该脱气器罩内部和该泥浆接收室内形成并维持低于大气压的压力。
79.权利要求
92所述的设备中,该旋转装置有一个旋转的圆盘,还有一个将泥浆从该脱气器罩下部排除的排放管。
80.权利要求
93所述的设备中,该槽形板有一条向下伸延的槽,该槽从该板的下游端纵向伸延到该圆盘中央部分的上方的区域。以便将泥浆置于该圆盘的中央部分上。
81.权利要求
94所述的钻探泥浆更生设备中,该泥浆横向进给装置有分配堰装置,该分配堰装置有一组彼此平行而相隔一定间隔的堰滚筒,该每个堰滚筒均横置于该段过滤带的移动轨道上,该组滚筒沿着该段的上方伸延,这样,该钻探泥浆穿过该分配堰装置的滚筒之间的空隙流落到该运动段上。
82.权利要求
95所述的设备中,该堰滚筒中的一些滚筒之间的空隙大于该堰滚筒中其他滚筒之间的空隙。
83.权利要求
96所述的设备中,该堰滚筒的轴线之间的间隔均相同,并至少有一个滚筒的直径与其他堰滚筒的直径不相同。
84.权利要求
97所述的设备还有驱动该堰滚筒在同一方向上转动的滚筒驱动装置。
85.权利要求
98所述的设备中,该驱动滚筒转动的滚筒驱动装置由用于驱动第一组滚筒在第一方向上以较高速度转动的装置和用于驱动第二组滚筒在同样的方向上以较低速度转动的装置组成,第一组滚筒中至少有一部分置于接收从钻井流出的含有钻屑的钻探泥浆的位置上。
86.权利要求
99所述的设备中,该泥浆横向进给装置包括有入流堰装置,该入流堰装置有一个箱体,该箱有一个较深的入口端和一个位于该分配堰上游堰滚筒上方的较浅的出口端,还有一个从入口端到出口端向上倾斜至水平面的底部。
87.在一个钻井系统中,包括有转动钻具以及接收注到井下的泥浆和排出从钻孔流出的泥浆和钻屑的装置,其改进包括有泥浆处理装置,该处理装置用于连续地处理从井下排出的所有泥浆和钻屑或者真正地清除泥浆中所有的钻屑,以提供更生的泥浆,该改进还有将更生后的泥浆从泥浆处理装置输回到钻井入口的装置,这样泥浆真正保持稳定质量。
88.钻井设备由以下部分组成一个钻头、转动该钻头的装置、向该钻头供应钻探泥浆的装置、用于接收该钻头工作时从钻孔排出的所有钻探泥浆并将所有的钻探泥浆重新输回该钻孔的再循环装置以及真正清除钻探泥浆中所有大于预定尺寸的固体颗粒的装置。
89.处理钻探工作所产生的钻探泥浆的设备由以下部分组成向钻具供应钻探泥浆以泵进井下的供应装置、接收从井下流出的含有钻屑的泥浆的装置、从含杂质泥浆中真正除去所有预定大小的固体颗粒从而产生净化泥浆的净化装置、以及将净化泥浆重新输回钻具入口的装置。在该设备中,供应装置、接收含有杂质泥浆的装置、净化装置以及回输净化泥浆装置顺次地连接在一起,形成所有钻探泥浆流经的、连续工作的液流通道。
90.更生从井下流出的钻探泥浆的方法由以下步骤组成(a)设置一条有一上表面的无接口的过滤带;(b)使该无接口过滤带沿着一条预定的轨道移动;(c)将钻探泥浆输送到该无接口过滤带的上表面;(d)通过在该过滤带下面的吸抽作用,吸引钻探泥浆穿过该过滤带,由此使固体颗粒留在该无接口过滤带的上表面,并使气体分离出该钻探泥浆。
91.权利要求
90所述的方法中,该钻探泥浆以帘状液流的形式被输送到该无接口过滤带上,该帘状液流是沿着该无接口过滤带的运行轨道相隔一定的间隔被输送的。
92.权利要求
76所述的方法包括有钻探泥浆穿过该无接口过滤带之后的泥浆脱气步骤。
93.权利要求
78所述的方法中,该脱气步骤是通过将该钻探泥浆迫向一个表面上实现的。
94.权利要求
76所述的方法,并且还包括向该无接口过滤带上表面上的该钻探泥浆喷射已更生的钻探泥浆,助使泥浆穿过该过滤带的方法。
95.权利要求
76所述的方法并且还包括用水洗涤该无接口过滤带泥浆已穿过的那部分的步骤。
96.权利要求
81所述的方法还包括随后从该无接口过滤带上吸去水份的步骤。
97.权利要求
76所述的方法包括随后用柴油洗涤该过滤带中泥浆在先已穿过的那部分的步骤。
98.权利要求
83所述的方法还包括随后吸去该滤带上的柴油的步骤。
99.权利要求
76所述的方法,而且还包括除去该无接口过滤带上表面的固体颗粒的步骤。
100.权利要求
85所述的方法中,该清除固体颗粒的步骤是通过使该无接口过滤带沿着一弧形轨道运行,利用离心力清除该过滤带上的固体颗粒而实现的。
101.权利要求
85所述的方法中,该清除固体颗粒的步骤是通过应用高速气体背向喷射该无接口过滤带实现的。
102.权利要求
76所述的方法还包括对该无接口过滤带进行液体背冲的步骤。
103.权利要求
76所述的方法还包括以下几个步骤沿着该无接口过滤带的运行轨道,在相隔一定间隔的位置上将钻探泥浆以横过该过滤带的帘状液流形式输送到该过滤带上;将钻探泥浆滤液喷向被输送到该细长过滤带的该钻探泥浆上,以协助迫使该钻探泥浆穿过该过滤带;对已穿过该细长过滤带的泥浆进行脱气处理;对该细长过滤带进行液体洗涤,将载于该细长过滤带上的固体颗粒上的泥浆成份洗掉;从该细长过滤带上将洗涤液体溶于该洗涤液体中的物质抽出;通过离心力和液体背冲洗的方式将该细长过滤带上的固体颗粒排出。
104.将标准质量的泥浆保持在其中的固体微粒的大小不超过预定值的预定条件下的方法包括以下步骤将标准质量的钻探泥浆泵送到井下钻具的钻头上;连续地使从钻头流回的井下泥浆按顺序地通过真空过滤装置和脱气器装置,使泥浆回复到其预定的标准质量,以连续流通的工作方式将更生的泥浆输回到钻头上,通过这种工作方式,使所有的泥浆都得到处理。
专利摘要
本发明介绍一种用于更生油井钻探泥浆的方法和设备。该发明设有一条无接口的过滤带,该带由一对彼此相隔一定距离的并由动力驱动旋转的圆筒所支承。钻探泥浆在相隔一定间隔的位置上被分配到滤带的运动段上,以在该过滤带上形成层状泥浆。通过向钻探泥浆喷射已流经该系统的钻探泥浆(滤液)和在该过滤带下面进行吸抽的作用,以助于泥浆穿过该过滤带。钻探泥浆穿过过滤带后在第二级脱气器中进行脱气处理。过滤带通过溶液喷射、空气和水或柴油的背冲变成干净的过滤带。
文档编号E21B21/00GK85101523SQ85101523
公开日1987年1月17日 申请日期1985年4月1日
发明者赫尔曼J·谢尔斯特德, 詹姆斯F·扬布拉德 申请人:赫尔曼J·谢尔斯特德, 詹姆斯F·扬布拉德导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
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