CN111712614A - 从流体中去除颗粒的方法和设备 - Google Patents
从流体中去除颗粒的方法和设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111712614A CN111712614A CN201980008086.3A CN201980008086A CN111712614A CN 111712614 A CN111712614 A CN 111712614A CN 201980008086 A CN201980008086 A CN 201980008086A CN 111712614 A CN111712614 A CN 111712614A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fluid
- vessel
- particles
- removing particles
- container
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 142
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 14
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 24
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003670 easy-to-clean Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
- B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
- B01D45/14—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by rotating vanes, discs, drums or brushes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
- B01D17/0217—Separation of non-miscible liquids by centrifugal force
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
- B04B1/10—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl
- B04B1/14—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl with periodical discharge
- B04B1/16—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl with periodical discharge with discharging outlets controlled by the rotational speed of the bowl
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B7/00—Elements of centrifuges
- B04B7/02—Casings; Lids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B7/00—Elements of centrifuges
- B04B7/08—Rotary bowls
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/06—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole
- E21B21/063—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole by separating components
- E21B21/065—Separating solids from drilling fluids
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/06—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole
- E21B21/063—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole by separating components
- E21B21/065—Separating solids from drilling fluids
- E21B21/066—Separating solids from drilling fluids with further treatment of the solids, e.g. for disposal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Centrifugal Separators (AREA)
- Separation Of Particles Using Liquids (AREA)
Abstract
描述了一种用于从流体中去除颗粒的设备(10)。该设备(10)包括可旋转容器(12)，用于接收含有悬浮颗粒的脏流体。该容器(12)具有多个侧壁(14)，这些侧壁布置成在与容器的旋转轴线正交的平面中形成多边形横截面形状。容器(12)具有流体入口端口(16)，脏流体通过其进入容器，以及流体出口端口(18)，清洁流体在去除颗粒之后通过其离开容器。设备(10)还包括固体排出端口(12)，其设置在多边形横截面的每个顶点处，其中，在使用中，当容器旋转时，进入容器(10)的流体中的颗粒迁移到顶点，从此处可以通过排出端口将它们排出。
Description
技术领域
本发明涉及用于从流体中去除颗粒的方法和设备，并且特别地但非排他地涉及在矿物勘探中的金刚石岩心钻探期间从钻井液中去除钻屑的这种方法和设备。
背景技术
在大多数常规钻井作业中，将水基钻井液再流通或再循环。此外，用过的钻井液优选在被当作废物现场处理或转移到批准的废物站之前进行清洁和固体分离。在大多数情况下，会挖出大型地下污水池，并用作沉降池，钻井固体可以在钻井液向下沿钻柱再流通之前沉降。这些污水池造成了巨大的建造和修复成本，并且从环境的角度来看变得无法接受。另外，传统上使用大量的水，而工业正朝着节约该资源的方向发展。
利用振动筛和水力旋流器的常规SCE(固体控制设备)在大多数非油田类型的钻井作业中例如矿物、煤层气、岩土钻探等不能提供有效的方法来分离细和超细钻固体。在某些应用中，高速离心机与SCE一起用于从流体中去除细和超细固体。通常，此类离心机包括水平旋转的圆柱形转筒，以2000-4000RPM的高速旋转，并向其中注入钻井液。离心力导致较重的固体迁移到转筒的外区域。
然后通过旋转涡旋将分离出的固体从转筒的相对端去除。这些高速离心机主要是用于非油田固体去除的唯一类型的离心机。这些高速离心机是高维护机械，因此，它们对于一般的非油田应用例如远程直升机、地下、陆基矿物和岩土钻探应用在技术上或物流上都不经济。
所有的离心机都有带有圆周内部表面的转筒，因此所有的固体矿物都会在转筒内堆积，并在转筒的内部圆周周围均匀分布。
用于清洁钻井液的大多数离心机是涡旋式离心机，它们是高速、高重力和短持续时间离心机，即这些离心机以高RPM旋转，在转筒内部产生高重力，从而将颗粒与流体快速分离，从而使流体在转筒中保留的时间更短。这些高速离心机的转筒体积较小，因为当以2000-4000RPM旋转转筒时，工程水平和所需能量要高得多。
本发明是为了提供一种用于从流体中去除颗粒的方法和设备而开发的，该方法和设备需要较低的工程水平，从而导致较低的成本和降低的能量水平来驱动该设备。尽管将主要参考在矿物勘探钻井中从钻井液中去除钻屑来描述本发明，但应当理解，本发明具有更广泛的应用，并且还可以用于从其他种类的流体中去除颗粒。
本说明书中对现有技术的引用仅出于说明性目的而提供，不应被视为承认这种现有技术是澳大利亚或其他地方的公知常识的一部分。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种用于从流体中去除颗粒的设备，该设备包括：
可旋转容器，用于接收含有悬浮颗粒的脏流体，该容器具有多个侧壁，这些侧壁布置成在与容器的旋转轴线正交的平面中形成多边形横截面形状，流体入口端口，脏流体通过其进入容器，以及流体出口端口，清洁流体在去除颗粒之后通过其离开容器；
固体排出端口，其设置在多边形横截面的每个顶点处，其中，在使用中，当容器旋转时，进入容器的流体中的颗粒迁移到顶点，从此处可以通过排出端口将它们排出。
优选地，侧壁是基本平面的，并且布置成形成规则的凸多边形横截面。优选地，多边形横截面具有三至六个边。更典型地，多边形横截面具有四个边。有利地，侧壁布置成形成多面体。优选地，侧壁形成均匀多面体。优选地，顶点全都位于多面体的对称轨道上。
优选地，每个排出端口设置有排料门，其可在打开位置和关闭位置之间移动以打开和关闭相应的排出端口。优选地，每个排料门被偏压向打开位置。有利地，弹簧设置成与每个排料门连接以将其朝向打开位置偏压。优选地，每个排料门还设置有配重，其在容器的旋转速度达到阈值时使排料门向关闭位置移动。有利地，每个配重的质量是可变的，使得可以改变发生排出的旋转速度。
通常，容器的容积在150升至250升之间。更典型地，该容器具有约200升的容积。
优选地，该设备还包括中央细长驱动轴，其适于由合适的驱动马达驱动，驱动轴设置成与容器连接，并在容器的旋转轴线上延伸穿过容器。优选地，驱动马达是液压马达。优选地，驱动轴是中空的，并且流体入口端口设置在驱动轴的位于容器外部的第一端处。优选地，流体排出端口设置在容器内的驱动轴中，以允许流入流体入口的流体进入容器。优选地，驱动轴绕基本竖直的旋转轴线旋转。优选地，驱动轴的第一端设置在容器的顶部，并且流体排出端口设置在紧邻容器顶部的流体入口端口的正下方。
有利地，容器的上半部的侧壁和容器的下半部的侧壁均分别由两块钢板制成。优选地，两块钢板形成为半八面体的形状，并且沿着结合线焊接在一起以形成八面体。
在优选的实施例中，该设备还包括支撑框架，容器可旋转地支撑在该支撑框架内。
根据本发明的另一方面，提供了一种从流体中去除颗粒的方法，该方法包括以下步骤：
使具有多个侧壁的可旋转容器旋转，这些侧壁布置成在与容器的旋转轴线正交的平面中形成多边形横截面形状，该容器具有流体入口端口和流体出口端口；
将含有悬浮颗粒的脏流体接收到旋转容器中，脏流体通过流体入口端口进入容器，使得脏流体中的颗粒迁移到多边形横截面的顶点；
去除颗粒之后，通过流体出口端口从容器中排出清洁流体；以及
通过设置在每个顶点处的固体排出端口排出颗粒。
优选地，当脏流体进入容器时，容器的旋转速度处于第一旋转速度。通常，当脏流体不再进入容器时，容器的旋转速度减慢至允许在每个排出端口处的排出门打开的第二旋转速度，并且固体通过固体排出端口从容器中排出。
在整个说明书中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”及其变体将被理解为暗示包括陈述的整数或整数组，但不排除任何其他整数或整数组。同样地，词语“优选地”及其变体将被理解为暗示陈述的整数或整数组是期望的，但对于本发明的实施不是必需的。
附图说明
参考附图，从以下仅通过示例给出的用于去除颗粒的方法和设备的多个具体实施例的详细描述，将更好地理解本发明的本质，其中：
图1是根据本发明的用于去除颗粒的设备的第一实施例的顶部透视图；
图2是图1的设备的俯视图；
图3是图1的设备中的可旋转容器的顶部透视图，为简单起见，未示出支撑框架；
图4是图3所示的容器的俯视图；以及
图5是沿图4所示的容器的线A-A剖开的剖视图。
具体实施方式
如图1至5所示，根据本发明的用于从流体中去除颗粒的设备10的优选实施例包括可旋转容器或转筒12，用于接收含有悬浮颗粒的脏流体。容器12具有多个侧壁14，其布置成在与容器12的旋转轴线X-X正交的平面中形成多边形横截面形状。从图2和4最容易推断出，在与旋转轴线X-X正交的平面中，容器12的多边形横截面形状是正方形，即等边矩形。然而，应当理解，容器的多边形横截面形状可以是任何合适的多边形形状，包括三角形、五边形、六边形等。
优选地，侧壁14基本是平面的并且布置成形成具有规则的凸多边形横截面的容器，在这种情况下为正方形。如下面将变得更清楚，多边形横截面优选地具有三到六个边，以使得顶点处的角度不会变得太大。如在所示的实施例中，更典型地，多边形横截面具有四个边。
有利地，侧壁14布置成形成多面体。优选地，侧壁14形成均匀多面体。优选地，所有顶点都位于多面体的对称轨道上。在所示的实施例中，均匀多面体是八面体，即八面规则多面体。因此，所示实施例的容器12为八面体形状。优选地，容器12的上半部的侧壁14和容器12的下半部的侧壁均分别由两块钢板制成，它们形成为半八面体的形状，并沿结合线15焊接在一起。优选地，将八面体的两个半部焊接到分别设置在容器12的顶部和底部的相应圆形端板17和19上，如图4和5最清楚地所示。
容器12设置有脏流体通过其进入容器12的流体入口端口16和在去除颗粒之后清洁流体通过其从容器中出来的流体出口端口18。固体排出端口20设置在多边形横截面的每个顶点处。在使用中，当容器12旋转时，进入容器的流体中的颗粒迁移到顶点，它们可以从此处通过排出端口排出。
将理解的是，设备10像离心机一样操作，因为脏流体中的悬浮颗粒在离心力的作用下迁移离开旋转轴线。然而，由于独特形状的转筒和用于从转筒中排出固体的***，设备10与用于清洁钻井液的所有其他离心机不同。用于该离心机的转筒(容器12)在中心区域的横截面为正方形，因此固体颗粒将在排出端口20处积聚在转筒的角(顶点)中。
优选地，每个排出端口20设置有排料门22，其可在打开位置和关闭位置之间移动以打开和关闭相应的排出端口20，如图3和4所示。优选地，每个排料门22被偏压向打开位置。有利地，弹簧24设置成与每个排料门22连接以将其朝向打开位置偏压。在所示的示例中，示出了螺旋弹簧24，然而应当理解，可以采用任何合适的弹簧或将排料门22偏压到打开位置的其他装置。在附图中，所有四个排料门22a、22b、22c和22d都处于打开位置。通常所有的排料门22或多或少地同时打开和关闭。如图所示，在容器12的固定位置，所有排料门22通常都将打开。
优选地，每个排料门22还设置有配重26，其在容器的旋转速度达到阈值时使排料门向关闭位置移动。该阈值将取决于使配重26的质量在其受到离心力的作用时移动以克服弹簧24的偏压力所需的力。随着容器12的旋转速度增加，作用在配重26上的离心力也增加。排料门22保持打开，直到达到期望的旋转速度。当容器12以期望的速度旋转时，排料门22在离心力的影响下关闭，密封离心机关闭，并使带有固体颗粒的脏流体保留在容器12中。排料门22打开或关闭的旋转速度(RPM)可以通过去除或向配重26添加更多质量(重物)来改变。其可被很容易地在现场调节，以适应需要从脏液中去除的颗粒的粒径。
能够改变排出端口20打开的旋转速度具有许多优点。首先，如果固体颗粒确实倾向于在排出端口20中堆积，则减小配重将允许排料门22以更高速度打开，这继而将迫使固体颗粒在更大的离心力下被排出，从而减轻了堆积问题。其次，当钻井缓慢并且转筒(容器12)中的钻屑较少时，在清洁循环期间尽可能晚地打开排料门22将排出较少流体并保持排出更加干燥。
在正常操作条件下，容器12通常旋转至400-600RPM的旋转速度。这是本发明与大多数现有技术倾析(decanting)离心机之间的重要区别。大多数现有技术倾析或沉降离心机以高速度且短持续时间(转筒中的流体/浆液)运行。通常，油田应用中使用的倾析离心机的旋转速度为1000-4000RPM，并且通常产生500-1000G的G力。较昂贵的“高G”机可产生高达3000G。然而，现有技术倾析离心机的成本很高，因为转筒的设计和制造需要大量的工程以承受如此高的G。这些类型的现有技术倾析离心机设计成去除粒径小于50微米的颗粒。
相比之下，设备10设计为以约1000RPM的最大旋转速度操作，更典型地以100至500RPM的范围操作。它通常产生高达175G的重力。它设计成用于低速和长持续时间(容器中的流体)。这意味着设备10的设计和制造所需的工程不那么严格。本发明的设备10主要设计成去除平均粒径在约8-15微米范围内的颗粒。在金刚石岩心钻探中，钻杆通常以约1000RPM旋转，从而产生高达127G的G力。钻探泥浆中的固体会在高速旋转的杆内“旋出”，并堆积到无法抽出岩心的位置。设备10设计成主要去除将“旋出”并在钻柱内引起问题的那些颗粒(金刚石钻屑)。
有利地，还可以改变设备10的转筒(容器12)的旋转速度。改变转筒的速度对于所钻的地层类型具有优势。如果它是坚硬地面并且穿透速率较慢，则降低转筒12的速度可能是有利的，这样它就不会使排出端口20中的固体脱水，并使它们堆积在排出端口中并阻塞。同样，改变转筒速度将决定去除固体时切割点的精细程度。速度越快，切割越精细且通过设备10的流速越高。
通常，转筒或容器12的容积在150升至250升之间。更典型地，容器具有约200升的容积。
优选地，设备10还包括中央细长驱动轴30，其适于由合适的驱动马达34驱动。驱动马达34通过相应皮带轮36a和36b以及驱动带38联接至驱动轴30。轴30设置成与容器12连接，并且在其旋转轴线X-X上延伸穿过容器。优选地，驱动马达是液压马达34(参见图1)。优选地，驱动轴30绕基本竖直的旋转轴线旋转。优选地，驱动轴30是中空的，并且流体入口端口16设置在驱动轴30的在容器12外部的第一端，如在图1和3中最佳所示。在所示实施例中，驱动轴30具有约85mm的外径和约50mm的内径。
脏流体排出端口32设置在容器12内的驱动轴30中，以允许流入流体入口端口16的流体进入容器12。优选地，驱动轴30的第一端设置在容器12的顶部，并且脏流体排出端口32设置在紧邻容器顶部的流体入口端口16的正下方，如在图5中最佳所示。通常，脏流体排出端口32是在驱动轴30的上部区域中内部加工的多个流体排出端口32之一。
在优选实施例中，设备10还包括支撑框架40，容器12可旋转地支撑在其内。优选地，支撑框架40包括呈刚性、轻质、桁架状结构形式的空间框架，其由互锁支柱42以几何设计构成，如图1和2所示。优选地，空间框架40的几何设计为简单立方体，其强度和刚度从由对角支柱42形成的三角形的固有刚度中得出。优选地，第一和第二轴承组44a和44b分别设置在空间框架40的顶部和底部，驱动轴30可旋转地支撑在其中。
优选地，流体出口端口18设置在容器12的底部，以允许清洁流体在去除颗粒之后从容器中排出。通常，流体出口端口是机加工到底部轴承组44b中的多个出口端口18之一，清洁流体通过其排出。优选地，在底部设置有收集盘(未示出)，清洁流体被收集在其中并被引导至临时存储箱，如果需要的话，准备用于再循环至钻柱。
现在将描述根据本发明使用设备10从钻井液中去除颗粒的优选方法。该方法包括旋转可旋转容器12的步骤。通常，首先将容器12的旋转速度增加到在配重26的力作用下门22关闭的点。这使得带有颗粒的脏流体能够保留在容器12中以实现颗粒的分离。
该方法还包括将含有悬浮颗粒的脏流体接收到旋转容器12中。钻井液经由安装在轴30的顶部上的水旋转接头(未示出)通过容器12的驱动轴30上的流体入口端口16进入。流体从轴30流出，并通过位于容器12内部最上层的内部加工的流体排出端口32进入容器。
通常，当脏流体首先开始进入容器12时，容器的旋转速度为约500RPM。随着容器12旋转，进入容器的脏流体中的颗粒将迁移到多边形横截面的顶点，即排料门22所在的容器12的每个角。较重的致密流体被迫到容器12的外角，在此处离心力最大，较轻的清洁流体被向内推向容器12的中心。正是在该区域中，固体颗粒与液体分离。
颗粒积聚在容器12的角中，等待排出。通常，当容器12旋转时，在其内部的中心驱动轴30周围形成空气环带46。该环带46的内径近似对应于流体出口端口18的内径(参见图5)。
当离心容器12充满钻井液时，较轻的清洁流体流向容器的中心，在那里它通过容器底部的流体出口端口18离开离心机，与此同时，另外的脏流体通过流体排出端口32进入容器。清洁流体收集在离心容器12下方于清洁流体传输箱中，并泵入主动再流通***或直接返回钻机。
容器12通常将旋转一段时间以从钻杆上钻出一定长度，或者当钻井液的流通停止时。当钻井液的流通停止时，位于钻环处的浮子控制开关控制离心容器12的旋转速度。容器将减慢至允许排出门打开的速度，通常约为50-100rpm。在离心力的作用下，堆积的颗粒在容器的四个角中形成固体材料的压实团块。当旋转减慢以允许排料门22打开时，固体通过固体排出端口20从离心容器12中排出到振动收集盘(未示出)中，该振动收集盘将团聚的固体移动到排出罐中以进行收集。
离心操作的排料门22的显著优点在于，可以通过调节每个配重26的质量来改变发生排出的容器12的旋转速度。随着配重26的质量增加，排料门22将以逐渐降低的速度打开。
在使用之后，当容器12在排料门22处于打开位置的情况下以低速旋转时，可以用快速冲洗清洁水清洗容器12。
现在已经详细描述了用于从流体中去除颗粒的方法和设备的优选实施例，显然，所描述的实施例与现有技术相比具有许多优点，包括以下：
(i)只有一个运动部件(容器12)需要由外部动力源驱动。
(ii)这是相对较慢的旋转速度离心机，因此所需的工程不那么严格，从而降低了制造和维护成本。
(iii)有利地，它们全部由液压***操作，与在电气环境中相比，在钻井环境中操作更加容易和安全。
(iv)容易清洁，只需进行低速清洁循环即可。
对于相关领域的技术人员将显而易见的是，除了已经描述的实施例之外，还可以对前述实施例进行各种修改和改进，而不背离本发明的基本发明构思。例如，支撑结构需要采取空间框架的形式，并且例如可以是现有钻机结构的一部分。因此，将理解，本发明的范围不限于所描述的特定实施例。
Claims (26)
1.一种用于从流体中去除颗粒的设备，该设备包括：
可旋转容器，用于接收含有悬浮颗粒的脏流体，该容器具有多个侧壁，这些侧壁布置成在与容器的旋转轴线正交的平面中形成多边形横截面形状，流体入口端口，脏流体通过其进入容器，以及流体出口端口，清洁流体在去除颗粒之后通过其离开容器；
固体排出端口，其设置在多边形横截面的每个顶点处，其中，在使用中，当容器旋转时，进入容器的流体中的颗粒迁移到顶点，从此处可以通过排出端口将它们排出。
2.如权利要求1所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述侧壁是基本平面的，并且布置为形成规则的凸多边形横截面。
3.如权利要求2所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述多边形横截面具有三至六个边。
4.如权利要求3所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述多边形横截面具有四个边。
5.如权利要求1至4中任一项所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述侧壁布置为形成多面体。
6.如权利要求5所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述侧壁形成均匀多面体。
7.如权利要求6所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述顶点全部位于多面体的对称轨道上。
8.如权利要求1所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，每个排出端口设置有排料门，其可在打开位置和关闭位置之间移动以打开和关闭相应的排出端口。
9.如权利要求8所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，每个排料门被偏压向打开位置。
10.如权利要求9所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，弹簧设置成与每个排料门连接以将其朝向打开位置偏压。
11.如权利要求10所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，每个排料门还设置有配重，其在容器的旋转速度达到阈值速度值时使排料门向关闭位置移动。
12.如权利要求11所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，每个配重的质量是可变的，使得可以改变发生排出的旋转速度。
13.如权利要求1至12中任一项所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述容器的容积在150升至250升之间。
14.如权利要求13所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述容器的容积为约200升。
15.如权利要求1至14中任一项所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述设备还包括中央细长驱动轴，其适于由合适的驱动马达驱动，所述驱动轴设置成与容器连接，并在容器的旋转轴线上延伸穿过容器。
16.如权利要求15所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述驱动马达是液压马达。
17.如权利要求15或权利要求16所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述驱动轴是中空的，并且所述流体入口端口设置在驱动轴的位于容器外部的第一端处。
18.如权利要求15所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，流体排出端口设置在容器内的驱动轴中，以允许流入流体入口的流体进入容器。
19.如权利要求15所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述驱动轴绕基本竖直的旋转轴线旋转。
20.如权利要求18或权利要求19所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述驱动轴的第一端设置在容器的顶部，并且所述流体排出端口设置在紧邻容器顶部的流体入口端口的正下方。
21.如权利要求6所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述容器的上半部的侧壁和容器的下半部的侧壁均分别由两块钢板制成。
22.如权利要求21所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述两块钢板形成为半八面体的形状，并且沿着结合线焊接在一起以形成八面体。
23.如权利要求1至22中任一项所述的用于从流体中去除颗粒的设备，其中，所述设备还包括支撑框架，所述容器可旋转地支撑在该支撑框架内。
24.一种从流体中去除颗粒的方法，该方法包括以下步骤：
使具有多个侧壁的可旋转容器旋转，这些侧壁布置成在与容器的旋转轴线正交的平面中形成多边形横截面形状，该容器具有流体入口端口和流体出口端口；
将含有悬浮颗粒的脏流体接收到旋转容器中，脏流体通过流体入口端口进入容器，使得脏流体中的颗粒迁移到多边形横截面的顶点；
去除颗粒之后，通过流体出口端口从容器中排出清洁流体；以及
通过设置在每个顶点处的固体排出端口排出颗粒。
25.如权利要求24所述的从流体中去除颗粒的方法，其中，当脏流体进入容器时，容器的旋转速度处于第一旋转速度。
26.如权利要求25所述的从流体中去除颗粒的方法，其中，当脏流体不再进入容器时，容器的旋转速度减慢至允许在每个排出端口处的排出门打开的第二旋转速度，并且固体通过固体排出端口从容器中排出。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2018900483 | 2018-02-15 | ||
| AU2018900483A AU2018900483A0 (en) | 2018-02-15 | Method and Apparatus for Removing Particulates from a Fluid | |
| AU2018903391A AU2018903391A0 (en) | 2018-09-10 | Method and Apparatus for Removing Particulates from a Fluid | |
| AU2018903391 | 2018-09-10 | ||
| PCT/AU2019/050041 WO2019157553A1 (en) | 2018-02-15 | 2019-01-23 | Method and apparatus for removing particulates from a fluid |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111712614A true CN111712614A (zh) | 2020-09-25 |
Family
ID=67619651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201980008086.3A Pending CN111712614A (zh) | 2018-02-15 | 2019-01-23 | 从流体中去除颗粒的方法和设备 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11938420B2 (zh) |
| EP (1) | EP3752706A4 (zh) |
| CN (1) | CN111712614A (zh) |
| AU (1) | AU2019221081A1 (zh) |
| CA (1) | CA3085824A1 (zh) |
| CL (1) | CL2020001789A1 (zh) |
| MX (1) | MX2020007330A (zh) |
| WO (1) | WO2019157553A1 (zh) |
| ZA (1) | ZA202003704B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230358109A1 (en) * | 2022-05-05 | 2023-11-09 | Jeffrey A. Reddoch | Method and Apparatus for Conditioning of Fluids and Reduction of Environmental Waste Disposal |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB297914A (en) * | 1927-07-26 | 1928-10-04 | Sunderland Forge & Engineering | Improvements in and relating to centrifugal separators |
| DE4402041C1 (de) * | 1994-01-25 | 1995-08-17 | Remane Gmbh | Zentrifuge zur Aufbereitung von Emulsionen |
| GB9703684D0 (en) * | 1997-02-21 | 1997-04-09 | Glacier Metal Co Ltd | Centrifugal separator |
| CN1307151A (zh) * | 2000-02-04 | 2001-08-08 | 三菱重工业株式会社 | 筛浆装置 |
| CN2547378Y (zh) * | 2002-05-13 | 2003-04-30 | 郭玉兰 | 油田专用除沙分离器 |
| US20040262213A1 (en) * | 2003-06-25 | 2004-12-30 | Phase Inc. | Centrifuge with combinations of multiple features |
| CN101287529A (zh) * | 2005-08-16 | 2008-10-15 | Fmc科技有限合伙公司 | 水力旋流器 |
| WO2010149787A1 (en) * | 2009-06-26 | 2010-12-29 | Universiteit Antwerpen | Phase separator |
| CN102389653A (zh) * | 2010-06-30 | 2012-03-28 | 普拉德研究及开发股份有限公司 | 井下油-水-固体的分离 |
| CN103266852A (zh) * | 2013-05-06 | 2013-08-28 | 上海山顺土木工程技术有限公司 | 钻削式快速成孔***及钻削式快速成孔工艺 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB466971A (en) * | 1936-02-21 | 1937-06-09 | Harold William Fawcett | Improvements in or relating to centrifugal separators |
| US2321514A (en) * | 1940-08-03 | 1943-06-08 | Joseph W Reed | Separating process and apparatus |
| US2664905A (en) | 1946-06-24 | 1954-01-05 | Int Harvester Co | Centrifugally operable valve ring for centrifugal separators |
| US3369742A (en) * | 1965-11-30 | 1968-02-20 | Carl W. Weiland | Discharge valve for centrifuge |
| FR2191946B1 (zh) * | 1972-07-10 | 1977-08-05 | Damon Corp | |
| CN109689349B (zh) * | 2016-07-08 | 2022-02-11 | 圣迪雷克斯有限公司 | 分离*** |
-
2019
- 2019-01-23 CN CN201980008086.3A patent/CN111712614A/zh active Pending
- 2019-01-23 MX MX2020007330A patent/MX2020007330A/es unknown
- 2019-01-23 AU AU2019221081A patent/AU2019221081A1/en active Pending
- 2019-01-23 CA CA3085824A patent/CA3085824A1/en active Pending
- 2019-01-23 EP EP19753909.1A patent/EP3752706A4/en active Pending
- 2019-01-23 US US16/954,857 patent/US11938420B2/en active Active
- 2019-01-23 WO PCT/AU2019/050041 patent/WO2019157553A1/en active Application Filing
-
2020
- 2020-06-19 ZA ZA2020/03704A patent/ZA202003704B/en unknown
- 2020-07-03 CL CL2020001789A patent/CL2020001789A1/es unknown
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB297914A (en) * | 1927-07-26 | 1928-10-04 | Sunderland Forge & Engineering | Improvements in and relating to centrifugal separators |
| DE4402041C1 (de) * | 1994-01-25 | 1995-08-17 | Remane Gmbh | Zentrifuge zur Aufbereitung von Emulsionen |
| GB9703684D0 (en) * | 1997-02-21 | 1997-04-09 | Glacier Metal Co Ltd | Centrifugal separator |
| US6234949B1 (en) * | 1997-02-21 | 2001-05-22 | Federal-Mogul Engineering Limited | Centrifugal separator with one or more internal contaminant barriers |
| CN1307151A (zh) * | 2000-02-04 | 2001-08-08 | 三菱重工业株式会社 | 筛浆装置 |
| CN2547378Y (zh) * | 2002-05-13 | 2003-04-30 | 郭玉兰 | 油田专用除沙分离器 |
| US20040262213A1 (en) * | 2003-06-25 | 2004-12-30 | Phase Inc. | Centrifuge with combinations of multiple features |
| CN101287529A (zh) * | 2005-08-16 | 2008-10-15 | Fmc科技有限合伙公司 | 水力旋流器 |
| WO2010149787A1 (en) * | 2009-06-26 | 2010-12-29 | Universiteit Antwerpen | Phase separator |
| CN102389653A (zh) * | 2010-06-30 | 2012-03-28 | 普拉德研究及开发股份有限公司 | 井下油-水-固体的分离 |
| CN103266852A (zh) * | 2013-05-06 | 2013-08-28 | 上海山顺土木工程技术有限公司 | 钻削式快速成孔***及钻削式快速成孔工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3085824A1 (en) | 2019-08-22 |
| ZA202003704B (en) | 2021-10-27 |
| US11938420B2 (en) | 2024-03-26 |
| MX2020007330A (es) | 2020-10-07 |
| AU2019221081A1 (en) | 2020-06-18 |
| EP3752706A1 (en) | 2020-12-23 |
| US20210086103A1 (en) | 2021-03-25 |
| EP3752706A4 (en) | 2021-11-24 |
| CL2020001789A1 (es) | 2020-12-04 |
| WO2019157553A1 (en) | 2019-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7429327B2 (en) | Clarifying tank | |
| NO20101055A1 (no) | Apparat og fremgangsmate for borefluid-tetthetsseparator som anvender roterende skiver | |
| BRPI0621570A2 (pt) | método para separar os sólidos de uma lama de perfuração carregada de sólidos e mecanismo para separar os sólidos de uma lama de perfuração carregada de sólidos | |
| US5788621A (en) | Method and apparatus for centrifugal separation of solids from mud and compaction | |
| US6030332A (en) | Centrifuge system with stacked discs attached to the housing | |
| WO2017182949A1 (en) | Oilfield centrifuge decanter for drilling waste drying method and apparatus | |
| CN108015094A (zh) | 建筑垃圾分类装置 | |
| CN108636982A (zh) | 一种残余湿混凝土回收*** | |
| US11585167B2 (en) | Apparatus and method for bead recovery | |
| CN111712614A (zh) | 从流体中去除颗粒的方法和设备 | |
| CN217250397U (zh) | 一种散装水泥除块装置 | |
| CN216477212U (zh) | 一种石油开采钻井液离心分离装置 | |
| CN210057608U (zh) | 一种石油钻井液过滤装置 | |
| CN114109285A (zh) | 一种高密度钻井液除砂除泥清洁器和立式滚筒处理器 | |
| CN115405246B (zh) | 一种钻井岩屑及废液分离装置 | |
| CN105107260A (zh) | 泥水分离装置 | |
| KR101234510B1 (ko) | 수직형 스크류방식 원심분리기 | |
| CN205073779U (zh) | 一种泥水分离装置 | |
| WO1980002044A1 (en) | Method of separation of solid phase in the drilling mud | |
| CN215292399U (zh) | 新型泥浆净化处理装置 | |
| CN209145531U (zh) | 一种油气井冲砂液分离净化装置 | |
| RU2094123C1 (ru) | Центробежный сепаратор | |
| CA2614875C (en) | Clarifying tank | |
| SU1227249A1 (ru) | Центрифуга с инерционной выгрузкой осадка | |
| WO1997048494A1 (en) | Method and apparatus for separating solids from drilling mud |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200925 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |