Способ сепарирования суспензии (варианты) и система для осуществления способа

Заявленная группа изобретений относится к системе для сепарирования суспензии и способам для сепарирования суспензии. Может применяться в горнодобывающей, фармацевтической, пищевой, медицинской и/или других отраслях промышленности для требуемого сепарирования смесей. В частности можно использовать для сепарирования выбуренной породы из бурового раствора для увеличения количества бурового раствора, извлеченного в результате перепада давления. Система для сепарирования суспензии содержит сепаратор, имеющий впускной конец и выпускной конец; сито, соединенное с сепаратором для сепарирования первой части от второй части суспензии, причем первая часть проходит через сито; создающее перепад давления устройство, находящееся в первом сообщении по текучей среде с ситом посредством входа создающего перепад давления устройства; и источник текучей среды, отличающейся от первой части, проходящей через сито, во втором сообщении по текучей среде с создающим перепад давления устройством посредством отверстия, которое отделено от входа. Посредством второго сообщения по текучей среде источник текучей среды обеспечивает текучей средой создающее перепад давления устройство для создания перепада давления относительно верхней области сита и нижней области сита. С помощью системы осуществляется способ сепарирования суспензии. Технический результат – повышение эффективности сепарирования суспензии. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИ

Данная заявка испрашивает приоритет по временным патентным заявкам U.S. Provisional Patent Application No. 61/866,956 выложена 16 августа 2013 г.; U.S. Provisional Patent Application No. 61/909,162 выложена 26 ноября 2013 г.; U.S. Provisional Patent Application No. 61/909,163 выложена 26 ноября 2013 г.; U.S. Provisional Application No. 61/934,700 выложена 31 января 2014 г.; U.S. Provisional Patent Application No. 61/945,824 выложена 28 февраля 2014 г.; и U.S. Provisional Patent Application No. 62/004,752 выложена 29 мая 2014, раскрытия каждой указанной временной патентной заявки полностью включены в данном документе в виде ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В различных отраслях промышленности, например, нефтегазовой, горнодобывающей, сельском хозяйстве и т.п. применяют оборудование и/или способы сепарирования текучих сред из материалов. Например, в горнодобывающей промышленности сепарирование требуемого минерального компонента от нежелательной пустой породы в руде является необходимым и важным аспектом добычи. Остатками после обогащения являются материалы, оставшиеся после процесса сепарирования богатой руды от пустой породы. Шахтные отходы после обогащения обычно получают с обогатительной фабрики в виде суспензии, являющейся смесью мелких минеральных частиц и воды.

Другой пример способа сепарирования имеется в нефтяной и газовой промышленности. Например, промысловый буровой раствор, часто называемый "промывочным раствором" служит для решения множества задач в нефтяной и газовой промышленности. Среди многих своих функций, буровой раствор служит смазкой бурового долота и увеличивает скорость проходки бурового долота. Промывочный раствор подается насосом через канал бурильной колонны на буровое долото, где промывочный раствор выходит через различные сопла и насадки, смазывая буровое долото. После выхода через сопла, "отработанный" раствор возвращается на поверхность через кольцевое пространство, образованное между бурильной колонной и пробуренным стволом скважины. Возвращенный буровой раствор перерабатывается для последующего применения.

Другим важным целевым назначением бурового раствора является перемещение выбуренной породы от бурового долото на поверхность. Буровой раствор, выходящий из ствола скважины через кольцевое пространство, является суспензией выбуренной породы пласта в буровом растворе, и частицы выбуренной породы должен быть удалены перед повторным применением бурового раствора.

Одно из устройств, применяемых для удаления выбуренной породы и других твердых частиц из бурового раствора, называют в промышленности "виброситом" или "вибрационным ситом". Вибросито, также известное как вибрационный сепаратор, является вибрационным столом с платформой в виде сита, на которое подается бывший в употреблении буровой раствор и через посредство которого, по существу, получают очищенный буровой раствор. Обычно, вибросито является наклонным столом с перфорированным фильтрующим ситом в нижней части. Выходящий из ствола скважины буровой раствор подается сверху на вибросито. Когда суспензия перемещается в направлении к разгрузочному концу, который может быть выше загрузочного конца, текучая среда уходит через перфорации в резервуар внизу, при этом оставляя за собой твердые частицы. Комбинация угла наклона с вибрационным действием вибростола обеспечивает оставленным твердым частицам перемещение до падения с нижнего конца вибростола. Вышеописанное устройство служит иллюстрацией являющегося примером вибросита, известного специалистам в данной области техники.

Сита, применяемые в виброситах обычно устанавливают в общем горизонтально на горизонтальной опорной конструкции в кассете или поддоне в вибросите. Вибросито сообщает быстрое возвратно-поступательное движение кассете и следовательно ситам. Материал, из которого требуется сепарировать частицы, подается на задний конец вибрирующего сита и может перемещаться вдоль вибросита в направлении к разгрузочному концу кассеты.

В некоторых виброситах применяется мелкоячеистую сетку с вибрирующим ситом. Сита может иметь два или больше покрывающих слоев ткани для сита и/или проволочной сетки. Слои ткани и/или проволочной сетки можно связывать вместе и устанавливать поверх опорной конструкции. Рама вибрирующего сита подвешена и/или смонтирована на опорной конструкции и вибрирует под действием вибрационного механизма для создания потока захваченных твердых частиц на верхних поверхностях сита для удаления и утилизации.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 показан вибрационный сепаратор, имеющий сита, пригодные для использования с создающей перепад давления системой согласно вариантам осуществления, раскрытым в данном документе.

На фиг. 2 показан вид сбоку создающей перепад давления системы согласно вариантам осуществления, раскрытым в данном документе.

На фиг. 3 показан вид сверху кассеты вибрационного сепаратора фиг. 1 согласно вариантам осуществления, раскрытым в данном документе.

На фиг. 4 показан вид сбоку поддона согласно вариантам осуществления, раскрытым в данном документе.

На фиг. 5 показан вид сверху в изометрии поддона согласно вариантам осуществления, раскрытым в данном документе.

На фиг. 6 показан вид снизу в изометрии поддона.

На фиг. 7 показано сечение создающего перепад давления устройства согласно вариантам осуществления, раскрытым в данном документе.

На фиг. 8 показано сечение создающего перепад давления устройства согласно вариантам осуществления, раскрытым в данном документе.

На фиг. 9 показана труба или шланг, установленный между поддоном и создающим перепад давления устройством согласно вариантам осуществления, раскрытым в данном документе.

На фиг. 10 показано создающее перепад давления устройство, установленное между ситом или сепаратором и трубой согласно вариантам осуществления, раскрытым в данном документе.

На фиг. 11 показан участок сита, которое можно выполнить за одно целое с поддоном и/или создающим перепад давления устройством согласно вариантам осуществления, раскрытым в данном документе.

На фиг. 12 показан участок сита, которое можно выполнить за одно целое с многочисленными создающими перепад давления устройствами согласно вариантам осуществления, раскрытым в данном документе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты осуществления, раскрытые в данном документе, являются применимыми для сепарационных устройств, которые можно использовать во многих отраслях промышленности. Хотя конкретные варианты осуществления описаны, как применяемые в нефтяной промышленности с вибрационными сепараторами, устройство можно также применять в других отраслях промышленности где требуется сепарирование смеси жидкости с твердым веществом, твердого вещества с твердым веществом и других смесей. Варианты осуществления, например, можно применять в горнодобывающей, фармацевтической, пищевой, медицинской и/или других отраслях промышленности для требуемого сепарирования смесей.

В следующем подробном описании изобретения, даются ссылки на прилагаемые фигуры, которые образуют часть раскрытия. На фигурах аналогичные символы или идентификаторы обычно идентифицируют аналогичные компоненты, если иное прямо не следует из контекста. Иллюстративные варианты осуществления, описанные в данном документе, не являются ограничивающими. Можно использовать другие варианты осуществления и производить изменения без отхода от сущности или объема представленного здесь объекта изобретения. Понятно, что аспекты настоящего изобретения, в общем описанные в данном документе и показанные на фигурах, можно выполнять, замещать, комбинировать и разрабатывать в широком разнообразии отличающихся конфигураций, которые все ясно предложены и образуют часть данного раскрытия.

На фиг. 1 показан сепаратор 10 согласно вариантам осуществления, раскрытым в данном документе. Сепаратор 10 может иметь впускной конец или загрузочный конец 12 и выпускной конец или разгрузочный конец 14, противоположный впускному концу 12. Суспензию можно подавать в сепаратор 10 на впускном или загрузочном конце 12. Суспензия, применительно к данному документу может включать в себя углеводороды, буровой раствор, утяжелители, воду, материал для борьбы с поглощением и/или другие текучие среды или вещества, присутствующие в стволе скважины, например выбуренную породу, газ или нефть. Суспензия может иметь две или больше частей, которые можно сепарировать. Например, первая часть суспензии может иметь размер частиц, обуславливающий проход через сепаратор 10, например, жидкость и/или твердые частицы меньше заданного размера. Вторая часть суспензии может иметь размер, обуславливающий перемещение к разгрузочному концу 14 и может включать в себя твердые частицы, например, горной породы или выбуренной породы пласта ("выбуренной породы"). Сепаратор 10 может иметь двигатели 16, генерирующие и/или сообщающие вибрационное движение сепаратору 10 и ситам 18 для сепарирования компонентов суспензии. Сита 18 могут иметь сетку, растянутую или натянутую на металле, композите и/или другом материал рамы. Суспензия может входить во впускной конец 12 сепаратора 10 и на сита 18. Суспензия может перемещаться в сепараторе 10 в направлении к разгрузочному концу 14. Вибрационное движение, которое сообщают двигатели 16, может содействовать сепарированию суспензии.

На фиг. 2 показан вариант осуществления создающей перепад давления системы 24, которую можно скреплять или соединять с сепаратором, например, сепаратором 10 показанном на фиг. 1. Создающую перепад давления систему 24 можно скреплять с кассетой 26 сепаратора 10. Создающую перепад давления систему 24 можно скреплять или иначе соединять с сепаратором 10 на одном или нескольких из сит 18, всех ситах 18 и/или части одной или нескольких сит 18 сепаратора 10.

Создающую перепад давления систему 24 можно соединять с, уплотнять к или иначе устанавливать под ситом 28. В варианте осуществления сито 28 может являться одним из сит 18, показанных на фиг. 1. Сито 28 может иметь сетку 44, растянутую или предварительно натянутую на раме 46. Сетка 44 может иметь верхнюю поверхность 48 и нижнюю поверхность 50. Сетка 44 может являться одним слоем тканой проволочной сетки или может являться многослойной тканой проволочной сеткой. В варианте осуществления сетка 44 может иметь отверстия заданного диаметра. Например, диаметр отверстий можно выбрать с возможностью сепарирования первой части суспензии от второй части суспензии, например, по меньшей мере части скважинной текучей среды от выбуренной породы. Шаг сетки при использовании в данном документе относится к диаметру отверстий в сетке 44. Первая часть суспензии, например, по меньшей мере часть скважинной текучей среды и твердые частицы меньше диаметра отверстий сетки 44, могут падать или перемещаться через сетку 44 в нижнюю часть (или сборник) 22 сепаратора 10. Вторая часть, такая как выбуренная порода, которая больше отверстий сетки 44, может перемещаться к разгрузочному концу 14 сепаратора 10. В варианте осуществления первая часть суспензии может проходить через сито 28, и первая часть может являться скважинной текучей средой и утяжелителями или другими твердыми частицами меньше отверстий в сите 28. Первая часть может собираться в сборнике 22, установленном на нижней части (или в нижней части) сепаратора 10. Вторая часть суспензии, например, может включать в себя твердые частицы с диаметром больше диаметра отверстий сетки 44 и скважинную текучую среду, не сепарированную от выбуренной породы. Выбуренная порода, сепарированная от скважинной текучей среды, например, первая часть может перемещаться к разгрузочному концу 14 сепаратора 10, как показано на фиг. 1.

Создающая перепад давления система 24 содержит поддон 30, соединительную трубу 32, создающее перепад давления устройство 34 и/или выходную трубу 36. Создающая перепад давления система 24 может создавать перепад давления относительно верхней области 23 над ситом 28 и нижней области 25 под ситом 28.

Создающее перепад давления устройство 34 может соединяться с источником 38 текучей среды трубой 40. Источник 38 текучей среды может подавать текучую среду, такую как жидкость или газ, например, воздух, сжатый воздух, азот, углекислый газ, скважинную текучую среду, буровой раствор или другие текучие среды, годные для применения в создающем перепад давления устройстве 34, для создания перепада давления. Поток текучей среды из источника 38 текучей среды на и/или через создающее перепад давления устройство 34 может создавать перепад давления на сите 28. Следует отметить, что перемещение текучей среды из источника 38 текучей среды через создающее перепад давления устройство 34 может создавать движущую силу для перемещения воздуха над ситом 28 в и через создающее перепад давления устройство 34. Движущая сила воздуха, перемещающегося через создающее перепад давления устройство 34, может обуславливать или увеличивать перепад давления.

Перепад давления может увеличивать сепарирование суспензии, такое как удаление дополнительной текучей среды из выбуренной породы, которая должна удаляться без перепада давления в ином случае. Перепад давления относительно к верхней области 23 и нижней области 25 сита 28 обеспечивает извлечение дополнительной текучей среды из суспензии для прохода через сито 28. Например, перепад давления может обеспечивать извлечение или отбор дополнительной текучей среды из суспензии через сито 28. В случае, если суспензия имеет скважинную текучую среду и выбуренную породу, результатом дополнительного извлечения скважинной текучей среды может являться уменьшение количества (или объема) применяемого бурового раствора, поскольку, например, дополнительный извлеченный буровой раствор можно перерабатывать и повторно использовать. Кроме того, в результате дополнительного извлечения скважинной текучей среды выбуренная порода на разгрузочном конце 14 сепаратора 10 становится суше, то есть имеется уменьшенное содержание скважинной текучей среды в выбуренной породе. В результате, общий объем или количество скважинной текучей среды и выбуренной породы, сбрасываемой с разгрузочного конца 14 сепаратора, 10 может уменьшаться. Кроме того, если буровой раствор на нефтяной основе имеется в суспензии, уменьшение нефти на выбуренной породе может являться важным для перспективы утилизации или дополнительной переработки.

Узел 42 управления текучей средой может соединяться с трубой 40 между источником 38 текучей среды и создающим перепад давления устройством 34. Узел 42 управления текучей средой может иметь логическую схему и/или устройства для приведения в действие устройств 39 изменяющих или меняющих количество текучей среды, подаваемой на создающее перепад давления устройство 34. Например, устройство может полностью открывать, частично открывать, полностью закрывать или частично закрывать сообщение текучей средой между источником 38 текучей среды и создающим перепад давления устройством 34.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, создающая перепад давления система 24 может соединяться с емкостью 31 через выходную трубу 36. Емкость 31 может являться нижней частью или сборником 22 сепаратора 10 (показан на фиг. 1) или может являться внешней емкостью сепаратора 10, например накопительной емкостью, где газ или воздух можно выпускать, сепарировать или повторно использовать, как текучую среду для источника 28 текучей среды. Выходная труба 36 может являться гибкой и имеет первый конец 35, скрепленный с создающим перепад давления устройством 34. Второй конец 37 выходной трубы 36 может соединяться с емкостью 31.

На фиг. 3 показана кассета 102, которую можно крепить или выполнять в сепараторе 10 фиг. 1. Кассета 102 может иметь раму 124 кассеты, содержащую боковые направляющие 130, соединенные с концевыми направляющими 132. Рама 124 кассеты может также иметь поперечный элемент 134, параллельный концевым направляющим 132. Поперечный элемент 134 может соединяться с боковыми направляющими 130 между концевыми направляющими 132. В варианте осуществления поперечный элемент 134 может соединяться с боковыми направляющими 132 в средней точке между концевыми направляющими 132. В варианте осуществления боковые направляющие 130 могут иметь длину больше концевых направляющих 132, при этом кассета 102 имеет в общем или по существу прямоугольную форму. Боковые направляющие 130 и концевые направляющие 132 могут иметь закраину 136, которая проходит вверх от верхней части 126 кассеты 102. Закраина 136 и верхняя часть 126 кассеты 102 могут образовывать выступ 138 вокруг внутреннего периметра 137 закраины 136. Сито 28 и/или поддон 30 можно скреплять в или уплотнять, делая непроницаемым для текучей среды, к выступу 138 во внутреннем периметре 137.

Как показано на фиг. 4-6, поддон 106 может иметь верхнюю часть 140, нижнюю часть 142, раму 144 периметра, фланец 146, панель 148 перекрытия и/или стыковую панель 150. Рама 144 периметра может иметь верхнюю периферийную кромку 152 и нижнюю периферийную кромку 154. Верхнюю периферийную кромку 152 можно устанавливать сверху на верхнюю часть поддона 106. Фланец 146 может выступать наружу от верхней периферийной кромки 152 рамы 144 периметра. Фланец 146 может стыковаться с нижней частью кассеты 102. Внутренняя поверхность 151 стенки рамы 124 кассеты может располагаться заподлицо с внутренний поверхностью 153 стенки рамы 144 периметра. Прокладку 155 можно устанавливать между кассетой 102 и фланцем 146 для создания уплотнения между кассетой 102 и поддоном 106. Прокладку 155 можно устанавливать между поддоном 106 и ситом 28. Кассету 102 и фланец 146 поддона 106 можно выполнять как единое целое, при этом кассета 102 и поддон 106 образуют единый узел.

Панель 148 перекрытия поддона 106 может сужаться вниз и внутрь от нижней периферийной кромки 154 рамы 144 периметра в направлении к стыковой панели 150. Панель 148 перекрытия может иметь глубину 154, образованную между нижней периферийной кромкой 154 рамы 144 периметра и нижней частью 142 поддона 106. Стыковую панель 150 можно устанавливать на нижней части 142 поддона 106. В варианте осуществления стыковую панель 150 можно устанавливать по центру панели 148 перекрытия. В другом варианте осуществления, как показано на фиг. 5 и фиг. 6, стыковая панель 150 может являться смещенной от центра панели 148 перекрытия.

Сужение панели 148 перекрытия может обуславливать перемещение части суспензии, проходящей через сито 28, в направлении к стыковой панели 150. Стыковая панель 150 может иметь отверстие 168. Стыковая панель 150 может соединяться с первым концом 169 соединительной трубы 32. В варианте осуществления стыковую панель 150 и соединительную трубу 32 можно выполнять, как один узел. В другом варианте осуществления кассету 102, поддон 106 и соединительную трубу 32 можно выполнять интегрaльно, как один узел.

Кассету 102 и поддон 106 можно устанавливать на опорные направляющие 156 с одной или нескольких сторон. Опорные направляющие 156 могут соединяться, например, с промышленной фильтрующей системой, упругими креплениями. Упругие крепления могут являться пружинами, гидравлическими амортизаторами, пневматическими амортизаторами и/или любым другим устройством, известным специалисту в данной области техники, которое может изолировать вибрацию. Опорные направляющие 156 могут соединяться с одним или несколькими вибрационными двигателями. В варианте осуществления фиксирующая система 158 может крепить опорные направляющие 156, сепарирующее сито 104, кассету 102 и/или поддон 106.

На фиг. 11 и 12 показаны варианты осуществления поддона 106, выполненного за одно целое с создающим перепад давления устройством 34. На фиг. 11 и 12 показан разрез участка сита 28, например приблизительно половина сита 28 с разрезом между противоположными сторонами сетки. В варианте осуществления поддон 106 можно выполнять из композитного материала, например, углепластика, стеклопластика, стеклонаполненного пластика и других аналогичных материалов. Например, композитный вакуумный поддон из углеродных волокон и эпоксидных смол может включать в себя слои материала из углеродных волокон, связанные вместе смолой, адезивом и/или другим связывающим материалом. Поверхности поддона 106 и/или создающего перепад давления устройство 34 можно полировать для минимизации прилипания или накопления текучей среды.

В варианте осуществления поддон 106 и создающее перепад давления устройство 34 можно выполнить за одно целое с ситом 28, как показано на фиг. 11 и 12. Поддон 106, создающее перепад давления устройство 34 и сито 28 можно отливать вместе в форме или можно изготавливать по отдельности и соединять (например, сваривать) вместе. Создающее перепад давления устройство 34 можно устанавливать на любом месте в периметре поддона 106 и/или сита 28. На фиг. 11 показано создающее перепад давления устройство 34, расположенное, по существу, в центре сита 28. Альтернативно, поддон 106 фиг. 11 может иметь трубу или резьбовое соединение, выполненное за одно целое с поддоном 106. Труба или резьбовое соединение могут заменять создающее перепад давления устройство 34 фиг. 11. Трубу или резьбовое соединение можно затем соединить с создающим перепад давления устройством 34. В некоторых случаях фитинги или резьбовые фитинги можно выполнять на поддоне 106 при литье в форму. В таком варианте осуществления поддон 106 и сито 28 можно выполнять за одно целое или раздельно. На фиг. 12 показаны два создающих перепад давления устройства 34, расположенные вблизи центра сита 28 в одном направлении и ближе к периметру сита 28 в другом направлении.

Как показано на фиг. 7, создающее перепад давления устройство 34 может иметь отверстие 160 нагнетания текучей среды, вход 162 и выход 164. В варианте осуществления второй конец 98 соединительной трубы 32 может соединяться с создающим перепад давления устройством 34. В другом варианте осуществления второй конец 98 соединительной трубы 32 можно выполнить за одно целое с входом 162 создающего перепад давления устройства 34 для образования одного узла. Панель перекрытия 150, как показано на фиг. 5 и 6 может соединяться с входом 162 создающего перепад давления устройства 34. Создающее перепад давления устройство 34 может иметь корпус 200. Корпус 200 может иметь аксиальный канал 204 с первым внутренним диаметром 206 и вторым внутренним диаметром 202. Корпус 200 может также иметь сопло 208, выдвинутое в аксиальный канал 204. Отверстие 160 нагнетания текучей среды можно прикреплять к корпусу 200 так, что канал 210 текучей среды может являться перпендикулярным аксиальному каналу 204. Аксиальный канал 204 может сужаться от первого внутреннего диаметра 206 до второго внутреннего диаметра 202 между каналом 210 текучей среды и выходом 164 создающего перепад давления устройства 34. В варианте осуществления кассету 102, поддон 106 и/или соединительную трубу 32 можно выполнять за одно целое, как один узел.

Создающее перепад давления устройство 34 может являться воздушным усилителем, вакуумной линией или устройством, имеющим конструкцию, обуславливающую эффект Вентури, частный случай реализации принципа Бернулли, при подаче текучей среды. Эффект Вентури, применительно к данному документу, в общем относится к увеличению скорости текучей среды, подаваемой из источника 38 текучей среды, от уменьшения площади проходного сечения в создающем перепад давления устройстве 34. Источник 38 текучей среды, как показано на фиг. 2, может соединяться с отверстием 160 нагнетания текучей среды трубой 40. Узел 42 управления текучей средой может управлять потоком текучей среды, проходящим в создающее перепад давления устройство 34. Узел 42 управления текучей средой может являться шаровым клапаном, электромагнитным или любым другим устройством управления текучей средой, подходящим для управления сжатым газом.

Текучая среда может нагнетаться в отверстие 160 нагнетания текучей среды. Текучая среда может уменьшать имеющийся объем для частиц и/или текучей среды, входящих в создающее перепад давления устройство 34 через вход 162. Изменение давления может создаваться между входом 162 и выходом 164 создающего перепад давления устройства 110.

Нагнетание текучей среды в создающее перепад давления устройство 34 через отверстие 160 нагнетания текучей среды может создавать изменение давления между входом 162 и выходом 164 создающего перепад давления устройства 34. Изменение давления может создавать область низкого давления в нижней области 25 сепарирующего сита 28. Область низкого давления в нижней области 25 может создавать перепад давления между верхней областью 23 и нижней областью 25 сита 28. Перепад давления может помогать и/или содействовать перемещению части суспензии, например части скважинной текучей среды, которая может проходить через сито 28.

На фиг. 8 показан вариант осуществления создающего перепад давления устройства 34. Текучая среда из источника 38 текучей среды может проходить через впуск 35 текучей среды в кольцевую промежуточную камеру 300. Текучая среда может затем нагнетаться в сопла 344. В результате текучая среда, проходящая в сопла 344, может генерировать струи 346 текучей среды. Струи 346 текучей среды могут создавать перепад давления на сите 28. Например, создающее перепад давления устройство 34 может генерировать перепад давления с помощью сужающихся калиброванных отверстий, в которых проходит текучая среда. Создающее перепад давления устройство 34 может отбирать часть суспензии через сито 28 и может ускорять часть суспензии для перемещения суспензии. Создающее перепад давления устройство 34 может выбрасывать небольшое количество текучей среды для получения перепада давления с относительно более высоким выходом текучей среды на разгрузочном конце 332 создающего перепад давления устройства 34. Создающее перепад давления устройство 34 можно конструировать из алюминия, нержавеющей стали, композита и/или другого материала. В варианте осуществления создающее перепад давления устройство 34 может обеспечивать эксплуатацию без техобслуживания, поскольку источник 30 вакуума может не иметь движущихся частей и/или может не требовать электропитания для работы.

На фиг. 10 показан другой вариант осуществления создающего перепад давления устройства 34. Как показано, создающее перепад давления устройство 34 можно устанавливать горизонтально, обеспечивая получение текучей средой относительно высокой скорости и выбрасывание из создающего перепад давления устройства 34. Текучая среда может входить в трубу 940, которая может являться, например, длинной трубой или коленом увеличенного диаметра, использующим высокую скорость текучей среды для увеличения перепада давления на сите 28. Труба 940 может устанавливаться на расстоянии от создающего перепад давления устройства 34 или соединяться, например, напрямую соединяться с создающим перепад давления устройством 34. В варианте осуществления для заданного расхода текучей среды, проходящей в создающее перепад давления устройство 34, создаваемый перепад давления может быть больше с трубой 940, чем без трубы 940. Труба 940 может увеличивать движущую силу, обеспечивая прохождение дополнительного объема текучей среды через создающее перепад давления устройство 34.

Сепаратор 10 может иметь массовый расходомер, например, отсекающий расходомер, для мониторинга смеси, которая может подаваться на входной конец сита 28. Количество текучей среды, подаваемое на создающее перепад давления устройство 34, можно изменять для регулировки по изменяющейся плотности смеси во время фильтрования. Например, когда промышленная фильтровальная система отфильтровывает выбуренную породу из бурового раствора, размер и/или количество выбуренной породы могут изменяться. Дополнительно, может изменяться плотность бурового раствора.

Более высокий перепад давления может увеличивать или улучшать сепарирование части суспензии, проходящей через сепарирующее сито 28. Например, суспензия с относительно высокой плотностью может требовать более высокого или более значительного перепада давления. Нагнетание или подача увеличенного объема текучей среды в создающее перепад давления устройство 34 может обеспечивать увеличенный перепад давления и может увеличивать выход скважинной текучей среды, которая может пройти через сетку 44.

Создающее перепад давления устройство 34 можно применять для создания постоянного перепада давления, а также импульсного или меняющегося во времени перепада давления. В некоторых случаях, в зависимости от перепада давления, постоянный перепад давления может обуславливать остановку на сите 28 части суспензии, не проходящей через сетку 44. Перепад давления можно оставлять постоянным, но уменьшенным для обеспечения перемещения части суспензии, не проходящей через сито 28 в направлении к разгрузочному концу 14 сепаратора 10. Например, меньше текучей среды можно подавать в отверстие 160 нагнетания текучей среды для уменьшения или снижения перепада давления.

В варианте осуществления перепад давления, создаваемый создающим перепад давления устройством 34, можно делать переключаемым или пульсирующим, изменяя количество текучей среды, подаваемой в создающее перепад давления устройство 34. Например, узел 42 управления текучей средой или устройство 39 может регулировать подачу текучей среды в создающее перепад давления устройство 34 для изменения перепада давления от первой величины до второй величины. Первая величина может быть выше второй величины. В некоторых вариантах осуществления вторая величина может равняться нулю. В случае, где требуется минимальный или нулевой перепад давления, дополнительную текучую среду можно не подавать в отверстие 160 нагнетания создающего перепад давления устройства 34.

При второй величине, например, перепад давления может обеспечивать остановленной части суспензии дополнительное перемещение в направлении к разгрузочному концу 14 сепаратора 10. В варианте осуществления изменение перепада давления от первой величины до второй величины может возникать на заданных интервалах и/или может регулироваться узлом 42 управления текучей средой. Дополнительно, изменения в перепаде давления могут возникать на нерегулярных интервалах и/или могут регулироваться оператором.

Специалисту в данной области техники понятно, что может существовать много величин перепада давления. Часть суспензии, проходящая через сита 18, 28 может продолжать перемещаться в поддон 106 и через создающее перепад давления устройство 34, если подача текучей среды в создающее перепад давления устройство 34 временно уменьшается или останавливается.

Узел 42 управления текучей средой можно вручную или автоматически регулировать для управления количеством текучей среды, которая может нагнетаться или подаваться в создающее перепад давления устройство 34. Алгоритм, программное обеспечение или другая логическая схема могут регулировать перепад давления так, что величина подачи оптимизируется на основе плотности текучей среды, расхода суспензии на впускном конце 12, угла деки сепаратора 10, скорости или мощности двигателей 16, объема суспензии на сите 18 ближайшем к впускному концу 12 сепаратора 10 или другим факторам, известным специалистам в данной области техники.

В качестве примера, при второй величине может не создаваться достаточного перепада давления для отбора какой-либо дополнительной части суспензии через сито 28 в сравнении с частью суспензии, которая перемещается через сито 28 без перепада давления. При второй величине может подготовить к работе создающее перепад давления устройство 34 с помощью непрерывной подачи текучей среды через нагнетательное окно 160. При второй величине можно минимизировать ухудшение показателей работы создающего перепад давления устройства 34, обусловленное закупориванием, или иначе, засорением или блокированием нагнетательного окна 160. В некоторых примерах первая величина может иметь перепад давления 50-150 фунт/дюйм² (350-1050 КПа). В некоторых примерах вторая величина может иметь диапазон давления 0-50 фунт/дюйм² (0-350 КПа). Первую величину можно обеспечивать для первого отрезка времени и вторую величину для второго отрезка времени. Первый отрезок времени и второй отрезок времени могут являться одинаковыми или разными.

Узел 42 управления текучей средой может регулировать первый отрезок времени и второй отрезок времени. Например, отношение между первым отрезком времени и вторым отрезком времени может находиться в диапазоне от 1:1 (одна единица времени для первого отрезка времени к одной единице времени для второго отрезка времени) до 30:1 (тридцать единиц времени для первого отрезка времени к одной единице времени для второго отрезка времени) и может смещаться в направлении к либо к первой величине или второй величине.

В одном или нескольких вариантах осуществления узел 42 управления текучей средой может регулировать создающее перепад давления устройство 34 для максимального удаления текучей части суспензии, максимизируя резонансное время на сите 28 для заданной скорости переработки суспензии. Заданная скорость переработки может связываться со скоростью, с которой суспензия подается в сепаратор 10 или требуемой степенью сепарирования суспензии. Например, заданная скорость переработки может являться скоростью, с которой сепаратор 10 может перерабатывать суспензию при заданном расходе и снижать количество текучей среды в выбуренной породе суспензии ниже заданного порога.

Как показано в варианте осуществления фиг. 9, создающее перепад давления устройство 34 можно устанавливать на расстоянии от поддона 106 и/или сепаратора 10. Создающее перепад давления устройство 34 можно соединить трубой 900 с создающим перепад давления устройством 34, например, фитингом 925. Создающее перепад давления устройство 34 можно устанавливать на расстоянии от поддона 106, сита 28 и/или сепаратора 10, по существу, равном длине трубы 900. Труба 900 может являться одной или состоящей из нескольких частей или многокомпонентной трубой, шлангом, трубопроводом или другим устройством для транспортировки текучей среды. Первый конец экстракционного шланга 39 можно соединять с фитингом 925, и второй конец 902 экстракционного шланга 925 можно соединять с создающим перепад давления устройством 34. Доступ к источнику 30 вакуума можно улучшить с помощью удаленного расположения создающего перепад давления устройства 34. Как показано на фиг. 9, вспомогательный экстракционный шланг 59 можно соединять со вторым концом 32 источника 30 вакуума.

В варианте осуществления фиг. 9 создающее перепад давления устройство 34 может иметь ведущий впуск 904, впуск 903 для суспензии, и выпуск 94. Текучая среда может перемещаться через ведущий впуск 904 во впускное сопло 905 и выпускной диффузор 96. Впускное сопло 905 может являться сужающимся и выпускной диффузор 96 может являться расширяющимся при этом образуется конфузорно-диффузорное сопло 99. В варианте осуществления создающее перепад давления устройство 34 может являться эжекторным или струйным насосом, таким как эдуктор-струйный насос.

Конфузорно-диффузорное сопло 99 может использовать эффект Вентури для преобразования энергии давления текучей среды в кинетическую энергию, при котором создается зона низкого давления, в которую втягивается суспензия, проходящая через сито 28. После прохождения через критическое сечение 97 создающего перепад давления устройства 34, текучая среда и суспензия могут расширяться, и скорость может уменьшаться, результатом может являться повторное сжатие текучей среды и суспензии, благодаря обратному преобразованию кинетической энергии в энергию давления.

Текучая среда, подаваемая в создающее перепад давления устройство 34, может являться любой из вышеупомянутых текучих сред.

Вариант осуществления фиг. 9 может являться предпочтительным, если текучая среда является жидкостью, например буровым раствором или скважинной текучей средой. Текучая среда может применятьcя в качестве движущей текучей среды в системе 24 создания перепада давления для создания перепада давления.

В источнике 38 текучей среды для создания движущей силы можно использовать насосы, например, насос прямого вытеснения, насос с передачей импульса или газоулавливающий насос, насос с возвратно-поступательным движением, центробежный насос, вакуумный насос, пневматический насос, воздушный насос, поршневой насос, роторно- поршневой насос, центробежный лопастной насос, винтовой насос, шнековый насос, жидкостный кольцевой насос, насос с наружной крыльчаткой, насос Ванкеля, насос Топлера, вакуумный насос Вентури, и др. Можно использовать нагнетатели в источнике 38 текучей среды, например, дожимной насос, роторный лопастной нагнетатель и вакуумный нагнетатель. В источнике 38 текучей среды можно использовать эжекторы или аспираторы, например паровой эжектор, водяные аспираторы или эжекторы и аспираторы с применением других движущих текучих сред. В некоторых вариантах осуществления буровой раствор можно применять в качестве движущей текучей среды для создающего перепад давления устройства 34.

Хотя настоящее изобретение описано для ограниченного числа вариантов осуществления, специалисту в данной области техники, воспользовавшемуся данным раскрытием, понятно что можно разработать другие варианты осуществления которые не отходят от объема раскрытия, описанного в данном документе. Соответственно, объем настоящего изобретения ограничен только приложенной формулой изобретения.

1.Система для сепарирования суспензии, содержащая:

сепаратор, имеющий впускной конец и выпускной конец;

сито, соединенное с сепаратором для сепарирования первой части от второй части суспензии, причем первая часть проходит через сито;

создающее перепад давления устройство, находящееся в первом сообщении по текучей среде с ситом посредством входа создающего перепад давления устройства; и

источник текучей среды, отличающейся от первой части, проходящей через сито, во втором сообщении по текучей среде с создающим перепад давления устройством посредством отверстия, которое отделено от входа, причем посредством второго сообщения по текучей среде источник текучей среды обеспечивает текучей средой создающее перепад давления устройство для создания перепада давления относительно верхней области сита и нижней области сита.

2. Система по п. 1, в которой текучая среда является воздухом, буровым раствором, углекислым газом или водой.

3. Система по п. 1, дополнительно содержащая: поддон, расположенный под ситом, причем поддон собирает первую часть суспензии, проходящую через сито, и направляет собранную первую часть суспензии в создающее перепад давления устройство.

4. Система по п. 1, дополнительно содержащая: поддон, расположенный под ситом, причем поддон выполнен за одно целое с создающим перепад давления устройством.

5. Система по п. 1, дополнительно содержащая: поддон, расположенный под ситом, причем поддон выполнен за одно целое с ситом и, дополнительно, поддон и сито содержат композитный материал.

6. Система по п. 1, дополнительно содержащая: поддон, расположенный под ситом, причем поддон выполнен за одно целое с фитингом и, дополнительно, труба для подачи текучей среды скреплена с фитингом и создающим перепад давления устройством.

7. Система по п. 1, дополнительно содержащая трубу для подачи текучей среды, соединенную с поддоном и создающим перепад давления устройством.

8. Система по п. 7, в которой труба для подачи текучей среды установлена между поддоном и создающим перепад давления устройством.

9. Система по п. 1, в которой создающее перепад давления устройство имеет конструкцию, выполненную таким образом, что поток текучей среды через создающее перепад давления устройство подвергается эффекту Вентури при протекании текучей среды из источника текучей среды для обеспечения перепада давления на сите.

10. Система по п. 1, дополнительно содержащая:

узел управления текучей средой, регулирующий количество текучей среды, подаваемой в создающее перепад давления устройство.

11. Система по п. 10, в которой узел управления текучей средой управляет текучей средой с возможностью изменения перепада давления, создаваемого создающим перепад давления устройством от первой величины до второй величины, причем первая величина выше второй величины.

12. Способ для сепарирования суспензии, содержащий:

расположение сита между впускным концом и разгрузочным концом вибрационного сепаратора;

распределение суспензии, содержащей первую часть, которая может проходить через сито по первому пути потока текучей среды, и вторую часть, которая не может проходить через сито;

протекание текучей среды, отличной от первой части суспензии, внутри создающего перепад давления устройства по второму пути потока текучей среды;

создание перепада давления между областью выше сита и областью ниже сита в результате изменения скорости текучей среды, протекающей внутри создающего перепад давления устройства; и

извлечение первой части через сито по направлению к создающему перепад давления устройству.

13. Способ по п. 12, дополнительно содержащий:

направление первой части в создающее перепад давления устройство по первому пути потока текучей среды.

14. Способ по п. 12, дополнительно содержащий:

изменение перепада давления с помощью изменения количества текучей среды, отличной от первой части суспензии и подаваемой в создающее перепад давления устройство.

15. Способ по п. 12, дополнительно содержащий:

генерирование импульсов перепада давления между первой величиной перепада давления и второй величиной перепада давления, при этом вторая величина больше нуля, и первая величина больше второй величины.

16. Способ по п. 12, в котором создающее перепад давления устройство расположено удаленно от сита.

17. Способ для сепарирования суспензии, содержащий:

подачу суспензии бурового раствора и выбуренной породы на вибрационный сепаратор, имеющий сито, установленное между загрузочным концом и разгрузочным концом;

установку создающего перепад давления устройства под сеткой, причем создающее перепад давления устройство находится в первом сообщении по текучей среде с ситом;

протекание текучей среды, отличающейся от бурового раствора суспензии, с первой скоростью от источника текучей среды через создающее перепад давления устройство для создания первого перепада давления на сите, причем создающее перепад давления устройство находится во втором сообщении по текучей среде с источником текучей среды;

протекание текучей среды, отличающейся от бурового раствора суспензии, со второй скоростью от источника текучей среды через создающее перепад давления устройство для создания второго перепада давления на сите, при этом первая скорость больше второй скорости; и

сбор по меньшей мере части бурового раствора, проходящего через создающее перепад давления устройство.

18. Способ по п. 17, в котором часть бурового раствора собирают в сборник вибрационного сепаратора или емкость снаружи вибрационного сепаратора.