专利名称：用于泥浆振动筛的进料通道的制作方法
用于泥浆振动筛的进料通道
本发明涉及一种改进的进料通道(feeder channel),该进料通道用于井液(well fluid)过滤分离设备的液体和颗粒的分配。
本发明涉及一种改进的进料通道，该进料通道用于对注入过滤分离设备的井液和 颗粒进行分配，该过滤分离设备用于分离石油工业中使用的井液中的不需要的颗粒。被分 离的颗粒可包括钻屑、岩石颗粒、金属颗粒、添加剂颗粒以及化学物质。在钻井过程中，如果 要实施过滤，井液可以是水性钻井液或者是油性钻井液，或者在除了钻井之外的条件下，如 果要使井液循环流通，井液可以是所谓的完井液。
背景技术：
过滤分离设备(振动筛)的每个供应商已研发了自己设计的进料通道。过滤器中液 体和颗粒的分配的效率和实际用途是多样的。这些过滤分离设备并没有完全利用过滤器中 颗粒的潜在可用的过滤面积、移动方式(振动)以及输送长度，或者同样没有全部利用井液 的通过流量。这潜在地导致初级净化质量的降低，并因此增加了该过滤器以及井液的消耗， 并且磨损与相关于颗粒变化的非均匀性流体接触的所有设备。
W02009/111730涉及一种流体分配装置，该流体分配装置设置为接收钻井材料并 将钻井材料引导到分离面上；以及一种挡板(damper)，该挡板连接到壳体并设置为将钻井 材料的流量分配到分离面上。
W003/028907描述了一种振动分离器和过滤器总成。在油井或气井的钻孔钻探施 工中，钻头设置在钻柱的端部并旋转以钻削钻孔。称之为“钻井泥浆”的钻井液通过钻柱输 送到钻头以润滑钻头。钻井泥浆也用于将钻头产生的钻屑以及其他硬粒通过形成在钻柱和 钻孔之间的环形部运送到地面。钻井泥浆包括昂贵的合成油性润滑剂，因此，通常对已使用 的钻井泥浆进行提取并重新使用，但这需要将固体从钻井泥浆中去除。
US4940535涉及一种装置，该装置将固体流分配给两个或多个固体分离设备。所述 装置包括增压室，例如水平设置的长方形室，该增压室位于固体分离设备的入口区的上方。 所述增压室包括入口，该入口与固体物和液体流的源头连通，例如与钻井连通，以及还包括 低出口，该低出口位于靠近固体分离设备的入口区。阀门穿过这些低出口设置，以调节流入 每个固体分尚设备的固体和流体的流量。一种可变的分配设备，例如活动或可倾斜的板，该 分配设备靠近固体和流体入口连接在所述增压室的内部，以调节直接分配于每个固体分离 设备的固体的比例。
US5593582描述了一种泥浆振动筛，该泥浆振动筛具有两个进料器、两个过滤器、 两个泥浆出口以及设置在所述过滤器之间的活动盘。每个过滤器连接一个供料器，并具有 一个用于切屑流出的出口以及另一个用于流出分离的泥浆的出口，所述泥浆绕过或直接注 入泥浆罐或其他过滤器。所述活动盘完成所述两个过滤器的串联运行。设置阀门以控制流 入振动筛和下级过滤器的总流量。
W09608301描述了一种振动筛过滤装置。该振动筛过滤装置中设置有多个振动筛 选单元。每个单元具有自己的滤网和用于振动所述滤网的振动装置，振动筛选单元从常见的入口储液器接收混合物以进行处理，所述储液器包括装置，该装置改变筛选单元滤网的 混合物供应的相对速率。传感器装置检测每个滤网的混合物量，传感器装置的输出由控制 装置使用，控制装置控制每个筛选单元上的混合物存储量，并能够选择地启动或不启动筛 选单元，以应对所述振动筛过滤装置处理钻井泥浆和切屑的混合物的需求速率的改变。
W002/40186公开了一种分离物料的泥浆振动筛，该泥浆振动筛包括用于支撑滤网 总成的框架、收集容器以及用于振动所述框架的振动机构，所述框架包括两个侧壁、端壁以 及所述框架底部的开口，所述框架具有用于支撑基本覆盖所述开口的滤网总成的装置，所 述框架还包括设置在任一所述壁中或上的用于分离物料的分离装置。优选地，所述泥浆振 动筛还包括引导装置，该导向装置将分离的物料引导到所述收集容器。
参考以下附示说明
背景技术：
图A.1 :示出用于过滤分离设备的一种流体水平供料的进料通道类型的例子的等 角图，即所谓的“汇流箱”，其中，具有颗粒的流体主要沿水平方向从所述汇流箱供料。
图A. 2 :示出用于过滤分离设备的一种流体水平供料的进料通道类型的例子的等 角图。
图B.1 :示出用于过滤分离设备的一种流体垂直供料的进料通道类型的例子的等 角图，即所谓的“汇流箱”，其中，具有颗粒的流体基本上从上方供料。
图B. 2示出用于过滤分离设备的一种流体垂直供料的进料通道类型的例子的等 角图。
图C.1示出用于过滤分离设备的一种流体水平供料并安装分离过滤器的进料通 道类型的例子的等角图。
图C. 2示出用于过滤分离设备的一种流体垂直供料并安装分离过滤器的进料通 道类型的例子的等角图。
图D.1示出用于过滤分离设备的一种流体水平供料的进料通道以及分离过滤器 上流体分配类型的例子的侧视和俯视等角图。
图D. 2示出用于过滤分离设备的一种流体垂直供料的进料通道以及分离过滤器 上流体分配类型的例子的侧视和俯视等角图。
图E1-E2-E3示出过滤分离设备中分离滤网上的均匀流体的流量分配和覆盖率的 例子的等角图。流体的供料角以及主要方向由箭头示出，并且一起示出两种类型的进料通 道。
图表A示出了涉及分离质量(筛孔)的过滤器的流体和颗粒的覆盖率，并呈现了 24 " ,17. 5 " ,12. 25 "以及8. 5 "截面(sections)(钻井的钻孔)的例子。
解释
100%覆盖率(DG)示出顶级过滤器上的流体的连续损失。
90%DG示出损失的风险。
75%DG通过均匀分布前不示出损失。
图表B示出每台过滤器在24 " ,17.5 " ,12. 25 "以及8. 5 "截面的地层的每钻 一米的成本。
该数值来自于挪威石油理事会网站中1999-2008期间的挪威部分，并基于油井的 定尺长度。根据这些数值，可以估算平均的消耗和成本。这由历史数据限定。
技术背景中的问题
背景技术中进料通道的实质问题是进料通道引导流体和颗粒先于过滤器在过滤 分离设备移动和输送方向上流动，如图D1、图D2、图E1-E3所示。这将导致在距离上降低输 送路径，并降低从过滤器的着落点到过滤器另一端的出口的时间。
分料箱(FB, Feeder Box)和汇流箱(HB, Header Box)共同的另一个实质问题是 没有利用位于流体和颗粒着落点后下方的过滤器内部的可用过滤面积，如图Cl，图C2、图 Dl以及图D2所示。实际上，和过滤质量一样，这将降低接收流体和颗粒的容量。
这对分料箱和汇流箱装置是普遍存在的。进料通道的功能性设计的第三个实质问 题是流体颗粒的供应部分和覆盖分配程度反映的是用于进料通道的供给如何在其方向和 角度上定向。
如图El所示，一种垂直或正交的流动提供了一种过滤器的流体分配类型，箭头示 出主要流动方向。
如图E2和E3所示，从左到右的倾斜流动提供了相同过滤器的其他流动类型，箭头 示出主要流动方向。
由于过滤面积降低所导致的使用粗顶级过滤器(筛选网)，初级过滤器的磨损将增 加使手工操作，第四个实质问题涉及暴露于钻井液的化学组分中的人员的健康和环境安全 (化学肺炎的风险，等等)。粗顶级过滤器将允许大量颗粒(体积和重量)通过，这导致主过滤 器的磨损增加。图表A示出了相对过滤质量的顶级层板的大约覆盖范围。
第五个实质问题是经济性，参见图表B，该经济性涉及钻井过程中过滤网的高损耗 和负面结果。这些损耗和负面结果发生在操作过程中，钻井中的设备维护中以及钻探平台 上的固定或可移动的设备上。这是因为通过颗粒含量和粒度分布的初级清洁(具有过滤器 的过滤分配器)影响了钻井液的质量。发明内容
根据本发明，以上所述多个问题的解决方案为由随附的权利要求所限定的进料通 道，该进料通道设计为在(顶级)过滤器上提供流体和颗粒的均匀流动分配，以及用于带有 颗粒的流体的着落点，该进料通道最大程度地利用过滤面积，在良好条件下，大约为100%。 本发明的第一个优点是能够将流体和颗粒流引导至过滤器的起点位置(beginning)。
该方式中，可以利用几乎100%的过滤面积，在其他因素中，通过更均匀地分配磨 损以提高过滤器的耐久性。参见图3.1、图3. 2、图4.1、图4. 2以及图5.1到图5. 3。
第二个优点是，根据本发明的设备能够引导流体颗粒流进入过滤器的起点位置 (大约100%的空间利用率)，并增加了流体颗粒的接收容量，特别是过滤质量。增加量预期 为大约10%-40%。
第三个优点是，根据本发明的设备能够引导流体颗粒流进入过滤器的起点位置 (大约100%的空间利用率)，能够为相同的流体流动使用精细过滤器，从而达到更好的覆盖 率。如图表I所示，在顶级过滤器中提高颗粒分离效果(体积和重量)的结果是继而降低初 级过滤的磨损。
根据本发明的设备能够引导流体颗粒流进入过滤器的起点位置的第四个优点是， 增加了输送路径(距离和时间)，并因此能够降低钻井液相对于从流体阶段分离出的颗粒的 粘附性。由于降低了钻探设备的化学物质的消耗以及缩减了地面上的后续处理(废弃物的 清理和处理)，这具有积极的环境效果。另外，可以对所有者带来积极的经济效益。
根据本发明的设备的第五个优点是，顶级过滤器上的流体分配几乎是均匀的，并 且供料流体的方向和角度的定向更加独立。这将提高接收容量或精细过滤质量，顶级过滤 器上的流体分配具有朝向过滤器端部的统一边缘区域轮廓，如图5.1、图5. 2以及图5. 3所/Jn ο
本发明的第六个优点是经济性，即涉及在钻井过程中，降低了分离器过滤网的损 耗，同样的积极结果发生在操作过程中，钻井的设备维护中以及钻探平台上的固定或可移 动的设备上。这是因为通过颗粒含量和粒度分布的初级清洁(与过滤器相关的过滤分离器) 影响了钻井液的质量。
根据附例说明本发明，其中
图1.1 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道进行流体水平供料，即所谓的“汇流箱”实施方式。
图1.2 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道为流体水平供料。
图2.1 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道进行流体垂直供料，即所谓的“分料箱”实施方式。
图2.2 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道进行流体垂直供料。
图2.3 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道进行流体垂直供料。
图3.1 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道进行流体水平供料并安装有分离过滤器。
图3.1 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道进行流体水平供料并安装有分离过滤器。
图4.1 :示出本发明进料通道一种实施方式的正视和俯视等角图，其中，用于过滤 分离设备的进料通道为流体水平供料，并示出过滤分离设备上的均匀流体相对于流体供料 角的流动分配和覆盖率。箭头示出典型的主流动方向。
图4.2 :示出本发明进料通道一种实施方式的正视和平面等角图，其中，用于过滤 分离设备的进料通道为流体垂直供料，并示出过滤分离设备上的均匀流体相对于流体供料 角的流动分配和覆盖率的示例。箭头示出典型的主流动方向。
图5.1 :示出本发明进料通道一种实施方式的正视和平面等角图，其中，用于过滤 分离设备的进料通道为流体水平和垂直供料，并示出过滤分离设备上的均匀流体相对于流 体供料角的流动分配和覆盖率的示例。箭头示出典型的主流动方向和分离过滤器上的流体 分配方向。
图5.2 :示出本发明进料通道一种实施方式的平面等角图，其中，用于过滤分离设 备的进料通道为流体水平和垂直供料，并示出过滤分离设备上的均匀流体相对于流体以及 增加流速的流体的供料角的流动分配和覆盖率的示例。
因为在根据本发明装置的下部，流体形成为均匀流动类型，对过滤器后部上的流 动分配具有较小的影响。因此，该实施方式的进料通道被分别设计为流体水平供料的“汇流 箱”和流体垂直供料的“分料箱”，以引导流体流入振动分离器。
图5. 3 :示出和图5. 2相同的进料通道的等角图。但是通过使用更精细的过滤器， 使得流体从分离过滤器的供料部能够朝向分离过滤器的端部进一步扩散。
图6.1 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道为流体水平供料。
图6.2 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道为流体水平供料。
图6.3 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道为流体水平供料。
图6. 4:示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道为流体水平供料。
图7.1 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道为流体垂直供料。
图7.2 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道为流体垂直供料。
图7.3 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道为流体垂直供料。
图7. 4:示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道为流体垂直供料。
图8.1 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道为流体垂直供料。该进料通道具有内部导流翅片(5)，上述所述的进料通道中不具 有所述导流翅片。
图8.2 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道为流体垂直供料。该进料通道具有内部导流翅片(5)，上述所述的进料通道中不具 有所述导流翅片。
图8.3 :示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道为流体垂直供料。该进料通道优选地具有两个内部导流翅片(5)。
图8. 4:示出本发明进料通道一种实施方式的等角图，其中，用于过滤分离设备的 进料通道为流体垂直供料。该进料通道优选地具有两个内部导流翅片(5)。
图表I示出了过滤器关于分离质量(筛孔)的流体和颗粒的覆盖率的示例，并示出 T 24 " ,17. 5 " ,12. 25 "以及8. 5 "截面(钻井的钻孔)。
100%覆盖率(DG)引发顶级过滤器上的流体的连续损失。
90%DG表示间歇性的损失风险。
75%DG示出在均匀分布前并不产生损失。
具体实施方式
本发明涉及一种进料通道(1)，该进料通道(I)的目的是引导颗粒和流体流至过 滤器区域，并能够提供可用过滤面积的优良利用率。如图1-1以及图8-4所示，所述进料通 道(I)包括以下特征
进料通道(I)包括上进料通道部(2 )以及下进料通道部(3 )，其中，所述上进料通 道部(2)的内侧设置有引导转向板(4)，所述引导转向板(4)相对于垂直线倾斜地相互朝向 的设置，使得流体供应方向和角度的定位独立，优选地(但不是必须)通过向内的导流翅片(5)被引导时，所述流体和颗粒具有更均匀的流动，并流动至出入口导向板(6)，所述出入 口导向板(6)使所述流体转向至所述过滤器的主输送方向的相反方向，并朝向碰撞分配板 (7 )的相同流体的着落点。从该位置，所述流体通过进料通道(I)的下部——分配裙(9 )被 导向并向下流至过滤器的入口。
为了能够实施监测，所述进料通道(I)可具有如图所示的检查器(8) (inspection hatch)。在图6. 4所示的实施方式中，所述流体流从设置在后侧的分配流体的振动筛流动 至多个进料通道，例如5个。
图6. 4所示的进料通道可具有大约每分钟1750公升的最大流通量。然后，所述流 体将穿过所述图左部分所示的闸门或阀门，并沿着引导转向板(4)被导向而向上流动，并同 时沿着倾斜面朝向两侧流动至入口闸门的两侧。如果所述流体流动相对缓慢，所述流体将 粘附在引导转向板(4)的端部的拐点上，并沿着分配板(7)向下流动至分配裙(9)，然后散 开并向下流动直到分离过滤器的起点位置，使得整个输送路径在分离过滤器上，并朝向所 述图的右侧。
本发明的相同实施方式中，如果所述流体流量大，则所述流体将更快地流过引导 转向板(4)，并在引导转向板(4)的所述拐点处释放，所述流体将不再沿着分配板(7)流动， 而是最终到达出入口导向板(6)的侧部并因此被引导回朝向分配板(7)，并向下流动至分 配裙(9)，并且流动至分离过滤器的相对于输送路径的起点位置的相同要求的部分。
如图7. 3所示，相同的状况是有根据的
在流体低速流动时，流体可相对畅通无阻地朝向下部的引导转向板(4)流动，所述 引导转向板(4)从其上游侧向下倾斜，所述流体可沿着引导转向板(4)的所述拐点流动，并 停止或者沿着分配板(7)并向下流动到分离过滤器起点位置附近的分配裙(9)上，在该立 体图中，分离过滤器的主输送方向为从分配裙(9 )朝向左边。
该实施方式中，在流体流速变大的情况下，所述引导转向板(4)引导流体流动到其 相对侧，即出入口导向板(6)上,所述出入口导向板(6)将改变流体方向，以使其相对于分 离过滤器的主输送方向的相反方向流动，并引导流体朝向分配板(7)流动，分配板(7)依次 释放流体并使流体沿着分配裙(9)向下流动并达到相同的结果流体能够利用分离过滤器 的整个起始位置。
分配裙(9)防止流体朝向泥浆振动筛的端壁飞溅。根据本发明的进料通道(I)在 包括筛网结构的相同操作条件下，提高了每个振动筛的容量，或者在相同操作条件下，能够 使用更精细的过滤器。上述继而使得主滤网的损耗降低，并因此提高过滤质量。
权利要求
1.一种进料通道(1)，该进料通道用于使含颗粒的流体流进入分离过滤器的第一端的入口部，所述分离过滤器在朝向所述分离过滤器的端部的主输送方向上延伸，其特征在于，上进料通道部(2 )，该上进料通道部用于输入所述流体流，至少一个下部引导转向板(4)，该下部引导转向板设置为在所述分离过滤器的所述主输送方向上使所述流体流转向，下进料通道部(3)，该下进料通道部包括出入口导向板(6)，所述出入口导向板(6)设置为主要在与所述分离过滤器的所述主输送方向的相反方向上使所述流体流转向，并设置为弓I导所述流体流朝向分配板(7 )，所述分配板设置有下部的分配裙(9)，所述下部的分配裙(9)在靠近所述分离过滤器的所述第一端的输入部横向延伸。
2.根据权利要求1所述的进料通道(1)，其中，所述上进料通道部(2)和所述下进料通道部(3)具有在水平面或垂直面大致为弓形截面的轮廓形状。
3.根据权利要求2所述的进料通道(I)，其中，所述上进料通道部(2)和所述下进料通道部(3)具有在所述垂直面大致为截头圆锥形通道和/或直通道的形状。
4.根据权利要求1所述的进料通道(1)，其中，所述上进料通道部(2)包括所述引导转向板(4)，所述引导转向板(4)成角度地设置，并且在所述流动方向上具有在水平面和垂直面之间的方向。
5.根据权利要求4所述的进料通道(1)，其中，所述引导转向板(4)具有平面和/或弓形凹面和/或凸面轮廓。
6.根据权利要求1所述的进料通道(1)，其中，所述上进料通道部(2)和所述下进料通道部(3)包括向内延伸的导流翅片(5)。
7.根据权利要求1所述的进料通道(1)，其中，所述出入口导向板(6)的形状由至少一个弓形和/或平面轮廓组成。
8.根据权利要求7所述的进料通道(1)，其中，所述出入口导向板(6)在所述过滤分离设备的所述移动的相反方向上引导所述流体流，即，在所述泥浆振动筛上的颗粒输送路径的相反方向上引导所述流体流。
9.根据权利要求1所述的进料通道(1)，其中，所述分配板(7)的所述形状由至少一个弓形和/或平面轮廓组成。
10.根据权利要求9所述的进料通道(I)，其中，所述分配板(7)由钢、碳化物、陶瓷材料或这些材料的复合材料制成。
11.根据权利要求1所述的进料通道(I)，其中，所述分配裙(9)设置用于防止所述流体流撞击所述过滤分离设备的所述后部，并在所述过滤分离设备的启动和停止过程中，还能补偿所述过滤分离设备临时的和增加的移动。
全文摘要
本发明公开一种用于过滤分离设备的进料通道(1)，所述过滤分离设备用于将不需要的颗粒从用于石油工业的钻井液中分离，所述进料通道(1)的目的是引导流体和颗粒流流入过滤器区域，并能够提供可用过滤面积的优良的利用率，所述进料通道(1)包括以下特征进料通道(1)设置为通过引导转向板(4)引导上游钻井液，该引导转向板(4)在相反的重复方向上连续布置，其中，每个引导转向板(4)的出口朝向垂直线的中心。由于该原因，所述流体将独立于进料通道(1)的安装方向和角度，由于通过出入口导向板(6)和相对于分配板(7)的内部导流翅片(5)的导向，所述流体具有均匀的流动轮廓。所述流体随后分配于过滤器的内部，并能够利用整个过滤表面积以及过滤分离设备的移动和功能。
文档编号B07B13/16GK103002995SQ201180034406
公开日2013年3月27日 申请日期2011年5月16日 优先权日2010年5月20日
发明者B·达尔 申请人:奥普提络公司