專(zhuān)利名稱：旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾方法及其實(shí)施設(shè)備上的四種專(zhuān)用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固相顆?？刂葡到y(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾方法，以及用該方法過(guò)濾鉆井液的設(shè)備上的四種專(zhuān)用裝置，它們包括專(zhuān)用過(guò)濾單元、專(zhuān)用傳動(dòng)裝置、專(zhuān)用固相顆粒收集裝置和專(zhuān)用注入裝置。
近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，用于清除鉆井液中固相顆粒的技術(shù)層出不窮。目前，技術(shù)比較全面的固相控制系統(tǒng)包括五種順序連接的設(shè)備，它們是振動(dòng)篩、除氣器、旋流除砂機(jī)、清潔機(jī)和離心機(jī)，其中除除氣器外，其他四種設(shè)備均用于清除鉆井液中的固相顆粒。振動(dòng)篩主要由篩架、篩網(wǎng)、激振器、減振單元等構(gòu)成，篩網(wǎng)面基本是平直的，激振器與篩架連接。過(guò)濾鉆井液時(shí)，在激振器作用下，固定在篩架上的篩網(wǎng)作上下高頻振動(dòng)，清潔鉆井液通過(guò)篩網(wǎng)，固相顆粒被截留在篩網(wǎng)上。加大激振器產(chǎn)生的激振力可以提高清潔鉆井液的濾失量，但是加大激振力會(huì)對(duì)過(guò)濾鉆井液產(chǎn)生自相矛盾的作用固相顆粒是一些經(jīng)過(guò)高溫液體浸泡、大小不一的半破碎團(tuán)絮物，本身比較松軟，當(dāng)激振力加大到超過(guò)固相顆粒的承受能力時(shí)，固相顆粒就會(huì)破碎成眾多小于原來(lái)尺寸的固相顆粒，而且，由于激振力是高頻的，使得固相顆粒在短時(shí)間內(nèi)反復(fù)經(jīng)歷從大到小的破碎過(guò)程，這就造成一些本來(lái)不能通過(guò)篩網(wǎng)的固相顆粒能夠隨清潔鉆井液通過(guò)篩網(wǎng)進(jìn)入下一級(jí)過(guò)濾設(shè)備，給下一級(jí)設(shè)備增加了額外的負(fù)擔(dān)，這意味著整個(gè)系統(tǒng)的效率降低了。另外，高頻交變的激振力也是篩網(wǎng)早期破損失效的主要原因。
實(shí)際生產(chǎn)中，處于固控系統(tǒng)第一級(jí)的設(shè)備均采用這種振動(dòng)式的過(guò)濾方法，對(duì)1986年以來(lái)過(guò)濾鉆井液方面的專(zhuān)利文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，未發(fā)現(xiàn)如下所述的鉆井液過(guò)濾技術(shù)。
本發(fā)明的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾方法，該方法能使鉆井液中的固相顆粒在過(guò)濾過(guò)程中免受激振力的破碎作用。
本發(fā)明的第二目的是提供一種旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾設(shè)備的專(zhuān)用過(guò)濾單元，該過(guò)濾單元能實(shí)現(xiàn)僅在離心力作用下濾過(guò)清潔鉆井液。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾設(shè)備的專(zhuān)用傳動(dòng)裝置，該裝置能實(shí)現(xiàn)過(guò)濾單元繞著豎直的軸心公轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾設(shè)備的專(zhuān)用收集裝置，該裝置能使散落在環(huán)形砂槽上的固相顆粒收集在一起，并從固定出口排除。
本發(fā)明的第五個(gè)目的是提供一種旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾設(shè)備的專(zhuān)用注入裝置，該裝置能使鉆井液獲得動(dòng)能并均勻的分配到該設(shè)備的過(guò)濾單元中。
為達(dá)到上述第一個(gè)目的，本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾方法包括如下步驟先使過(guò)濾單元和注入裝置繞著豎軸旋轉(zhuǎn)，然后使過(guò)濾單元自轉(zhuǎn)，隨后將鉆井液導(dǎo)入注入裝置，加速流過(guò)注入裝置的鉆井液被拋向過(guò)濾單元的篩網(wǎng)，由于慣性作用，清潔鉆井液通過(guò)篩網(wǎng)，固相顆粒被截留在篩網(wǎng)上，從而實(shí)現(xiàn)鉆井液在無(wú)激振力的條件下得到過(guò)濾。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是通過(guò)具有如下結(jié)構(gòu)的專(zhuān)用過(guò)濾單元實(shí)現(xiàn)的，該過(guò)濾單元包括篩網(wǎng)和網(wǎng)架，篩網(wǎng)側(cè)面封閉的固定在網(wǎng)架上，該過(guò)濾單元還有一個(gè)與網(wǎng)架連接的中軸，網(wǎng)架與中軸之間的上部環(huán)狀空間是完全開(kāi)放的。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是通過(guò)具有如下結(jié)構(gòu)的專(zhuān)用傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)的，該裝置包括順序連接的軸套、軸承和豎軸，豎軸上端有一個(gè)具有承托功能的平臺(tái)，平臺(tái)周邊有多個(gè)用于支撐過(guò)濾單元的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的第四個(gè)目的是通過(guò)具有如下結(jié)構(gòu)的專(zhuān)用收集裝置實(shí)現(xiàn)的，該裝置由至少一個(gè)用于收集固相顆粒的刮掃裝置和一個(gè)用于承接固相顆粒的環(huán)形砂槽構(gòu)成，刮掃裝置上端安裝在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上，下端伸入環(huán)形砂槽，環(huán)形砂槽的槽底具有至少一個(gè)孔。
本發(fā)明的第五個(gè)目的是通過(guò)具有如下結(jié)構(gòu)的專(zhuān)用注入裝置實(shí)現(xiàn)的，該裝置由一個(gè)用于容納鉆井液的接收器和多個(gè)對(duì)應(yīng)于過(guò)濾單元的導(dǎo)管構(gòu)成，導(dǎo)管的一端與接收器連接并連通，另一端向下彎曲伸入過(guò)濾單元。
由于鉆井液在上述注入裝置中的流速不斷提高，離開(kāi)導(dǎo)管后即被拋向過(guò)濾單元的篩網(wǎng)，慣性作用使清潔鉆井液通過(guò)篩網(wǎng)，固相顆粒被截留在篩網(wǎng)上，隨著篩網(wǎng)的自轉(zhuǎn)，固相顆粒轉(zhuǎn)到過(guò)濾單元內(nèi)緣，同時(shí)在離心力作用下被拋離篩網(wǎng)，篩網(wǎng)每自轉(zhuǎn)一圈，就完成一次過(guò)濾和自潔，從而避免了固相顆粒在過(guò)濾過(guò)程中被振碎的危險(xiǎn)。本發(fā)明產(chǎn)生的離心力加速度至少能達(dá)到十倍于重力加速度，而現(xiàn)有振動(dòng)篩產(chǎn)生的激振力加速度最高能達(dá)到六倍于重力加速度，因此本發(fā)明可以使用目數(shù)更細(xì)的篩網(wǎng)，截留更細(xì)的固相顆粒，從而達(dá)到減少固控設(shè)備，簡(jiǎn)化系統(tǒng)流程。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為鉆井液過(guò)濾方法的原理示意圖。
圖2為旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾設(shè)備的側(cè)視圖。
圖3為注入裝置和傳動(dòng)裝置的俯視圖。
圖4為皮帶輪17、22安裝的局部視圖。
圖5為傳動(dòng)裝置上端的局部視圖。
圖6為動(dòng)態(tài)導(dǎo)電裝置的側(cè)視圖。
圖7為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和過(guò)濾單元的側(cè)視圖。
圖8為圖7沿A-A的剖視圖。
圖9為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和過(guò)濾單元的第二實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖10為圖9沿B-B的剖視圖。
圖11為刮掃裝置的第二實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖12為刮掃裝置的第三實(shí)施例的俯視圖。
圖13為環(huán)形砂槽的側(cè)視圖。
如圖1所示，本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾方法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的，首先使過(guò)濾單元和注入裝置繞豎軸23公轉(zhuǎn)，再使過(guò)濾單元繞中軸47自轉(zhuǎn)；然后將鉆井液導(dǎo)入注入裝置，鉆井液在導(dǎo)管30內(nèi)在離心力作用下加速流動(dòng)；鉆井液從導(dǎo)管30出口被拋到篩網(wǎng)50上，由于慣性作用，清潔鉆井液63通過(guò)篩網(wǎng)50，而固相顆粒被截留在篩網(wǎng)50的內(nèi)壁上，附著在篩網(wǎng)50外緣上的固相顆粒61隨著過(guò)濾單元的自轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向篩網(wǎng)50內(nèi)緣，此時(shí)固相顆粒和篩網(wǎng)在離心力方向上的相對(duì)位置逐漸發(fā)生前后變化，在離心力的作用下，附著在篩網(wǎng)50內(nèi)緣的固相顆粒62被拋離篩網(wǎng)50。過(guò)濾單元每自轉(zhuǎn)一圈，篩網(wǎng)50就經(jīng)歷一次被新的固相顆粒覆蓋和拋離固相顆粒的過(guò)程，如此循環(huán)往復(fù)，就避免了過(guò)濾鉆井液時(shí)對(duì)固相顆粒的破碎作用。
圖2所示的旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾設(shè)備包括底座26、專(zhuān)用傳動(dòng)裝置、專(zhuān)用注入裝置、專(zhuān)用收集裝置。軸套7通過(guò)螺栓24和螺母25安裝在底座26上。減速機(jī)14通過(guò)螺栓15和螺母16固定在底座26上，皮帶輪17通過(guò)皮帶18與皮帶輪22連接，皮帶輪17、22均采用圖4中所示的連接形式，分別用輪托32和螺釘33固定在減速機(jī)14的輸出軸和豎軸23上。
豎軸23上端有一個(gè)平臺(tái)1，平臺(tái)1周邊的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中裝有過(guò)濾單元，平臺(tái)1上裝有兩臺(tái)相對(duì)平臺(tái)1中心對(duì)稱的減速機(jī)2，圖中省略了一臺(tái)，圖3示出了減速機(jī)2對(duì)過(guò)濾單元的驅(qū)動(dòng)方式和注入裝置的實(shí)施方式，導(dǎo)管30一端與接收器4連接并連通，另一端伸入過(guò)濾單元，減速機(jī)2上的皮帶輪3通過(guò)皮帶31與過(guò)濾單元上的皮帶輪29連接。
為使繞豎軸23旋轉(zhuǎn)的減速機(jī)2能與電源連接，該設(shè)備還有一個(gè)動(dòng)態(tài)導(dǎo)電裝置，該裝置包括滑環(huán)20和碳刷架19。碳刷架19是絕緣的，通過(guò)螺栓8和螺母9固定在支環(huán)54上，如圖6所示，滑環(huán)20通過(guò)螺釘35固定在軸套7上，碳刷架19上的碳刷37與滑環(huán)20上的銅環(huán)36接觸，碳刷37的接線端38通過(guò)導(dǎo)線與減速機(jī)2的接線端27連接，滑環(huán)的接線端39與外接電源相連。
圖2中的環(huán)形液槽11和環(huán)形砂槽13通過(guò)支架裝置安裝在底座26上，支架裝置由多個(gè)立管28構(gòu)成，圖中省略為一個(gè)。
圖7和圖8示出了本發(fā)明專(zhuān)用過(guò)濾單元的實(shí)施形式，它包括篩網(wǎng)50、網(wǎng)架和中軸47。為避免過(guò)濾單元自轉(zhuǎn)時(shí)干擾導(dǎo)管30，支盤(pán)43分別裝在中軸47的中部和下部，支盤(pán)43的盤(pán)面有多個(gè)孔，以便于固相顆粒從過(guò)濾單元中排出。立板51垂直于支盤(pán)43盤(pán)面固定在支盤(pán)43邊沿的槽內(nèi)。篩網(wǎng)50沿立板51的回轉(zhuǎn)面包裹在網(wǎng)架上，將篩網(wǎng)50的自由端焊接在立板51上，形成封閉的側(cè)壁。過(guò)渡軸45通過(guò)螺紋安裝在中軸47上。
如圖9和圖10所示，所述網(wǎng)架還可以由一個(gè)薄壁桶58和多個(gè)輻條59構(gòu)成。輻條59的一端與中軸47連接，另一端與薄壁桶58連接，薄壁桶58的側(cè)壁上設(shè)有多個(gè)孔。
上述篩網(wǎng)50自由端的固定方式還可以采用其他形式，如鉚接或用鋼絲縫合。
圖2和圖5示出了本發(fā)明專(zhuān)用傳動(dòng)裝置的實(shí)施形式，該裝置包括順序連接的軸套7、軸承6、21和豎軸23，豎軸23的上端有一個(gè)臺(tái)肩，平臺(tái)1中心有一個(gè)孔，豎軸23穿過(guò)平臺(tái)1的中心孔，并通過(guò)臺(tái)肩托住平臺(tái)1，豎軸23和平臺(tái)1彼此配合面上有一個(gè)鍵34。壓蓋5通過(guò)螺紋連接安裝在豎軸23上并將平臺(tái)1壓緊。豎軸23旋轉(zhuǎn)時(shí)，平臺(tái)1也隨之旋轉(zhuǎn)，平臺(tái)1周邊裝有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
平臺(tái)1與豎軸23的連接形式還可以采用焊接。
平臺(tái)1的形式不局限于圖3所示的圓形平板，還可以采用四邊形平板、八角形平板、中心厚邊緣薄的板或其他框架形式。
由圖7可知，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括一個(gè)外殼10、一個(gè)上蓋46和一個(gè)下蓋52。外殼10上端的鉸板40、41通過(guò)銷(xiāo)釘42安裝在平臺(tái)1上，外殼10下端的鉸板40、41通過(guò)銷(xiāo)釘42安裝在支環(huán)54上。上蓋46和下蓋52分別用螺釘48固定在外殼10的上端和下端，上蓋46中心有一個(gè)軸承座孔，軸承座孔中裝有軸承44。導(dǎo)管30從上蓋46的邊緣孔穿過(guò)并伸入過(guò)濾單元。下蓋52有多個(gè)孔，固相顆粒從這些孔排出。為便于清潔鉆井液排出，外殼10的側(cè)壁上有多個(gè)孔49。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和過(guò)濾單元的數(shù)量不局限于8個(gè)，可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成多個(gè)。
圖9和圖10示出了導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的第二實(shí)施方式，導(dǎo)向框55通過(guò)螺釘56固定在平臺(tái)1邊沿上，導(dǎo)向框55和平臺(tái)1邊沿上各有一個(gè)彼此同軸的孔，過(guò)濾單元的中軸47穿過(guò)這兩個(gè)孔安裝在導(dǎo)向框55和平臺(tái)1上，導(dǎo)向框55的側(cè)壁上有孔57。
為便于清潔鉆井液排出，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的外緣側(cè)壁不局限于設(shè)孔，還可以是局部開(kāi)放的。
圖2、圖7和圖13示出了具有如下結(jié)構(gòu)的專(zhuān)用收集裝置，該裝置由至少一個(gè)刮掃裝置12和一個(gè)環(huán)形砂槽13構(gòu)成。刮掃裝置12是一個(gè)通過(guò)螺釘53固定在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)下端的刮板，刮板由角鋼制成，角鋼的一面與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)連接，另一面向下伸入環(huán)形砂槽12。環(huán)形砂槽12的槽底有孔60。環(huán)形砂槽13通過(guò)立管28固定在底座26上。
刮掃裝置12隨導(dǎo)向機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時(shí)，散落在環(huán)形砂槽13上的固相顆粒會(huì)被攜帶著一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)到孔60上方時(shí)，固相顆粒從孔60掉到環(huán)形砂槽13下面。
刮掃裝置12的形式不局限于上述角鋼，還可以采用圖11所示的掃帚形式或圖12所示的帶有折邊的變形板。
立管28構(gòu)成的支架裝置不局限于上述形式，還可以由焊接角鋼支架構(gòu)成或通過(guò)使環(huán)形砂槽13外壁向下延伸到底座26的形式實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定環(huán)形砂槽13的目的。
圖3示出了具有如下結(jié)構(gòu)的專(zhuān)用注入裝置，該裝置由接收器4和導(dǎo)管30構(gòu)成。接收器4是一個(gè)圓形的桶，導(dǎo)管30的一端與桶的側(cè)壁連接并連通，另一端向下彎曲伸入過(guò)濾單元。
接收器4的其他實(shí)施形式可以是錐形桶、環(huán)形槽或橫截面為八邊形的桶。
接收器4與導(dǎo)管30的連接部位不局限于側(cè)壁，還可以連接在接收器4的底面。
導(dǎo)管30的數(shù)量不局限于圖中所示的8個(gè)，也可以是除了8個(gè)以外所需要的任意多個(gè)。
實(shí)施本發(fā)明方法的設(shè)備和裝置零件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可替換的實(shí)施方式不局限于上述形式，只要采用使鉆井液加速注入同時(shí)自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的過(guò)濾單元的方式過(guò)濾鉆井液，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明不局限于過(guò)濾鉆井液，對(duì)于分離其他行業(yè)的固液混合物，同樣適用本發(fā)明的保護(hù)范圍，如洗煤漿或造紙漿。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)式過(guò)濾鉆井液的方法，其特征在于在沒(méi)有激振力的條件下，清潔鉆井液和固相顆粒是按如下步驟分離的，首先使過(guò)濾單元和注入裝置繞豎軸(23)旋轉(zhuǎn)，然后使過(guò)濾單元繞自身的軸心旋轉(zhuǎn)；將鉆井液導(dǎo)入注入裝置，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使鉆井液加速流經(jīng)導(dǎo)管(30)，鉆井液流出導(dǎo)管(30)后被拋向篩網(wǎng)(50)，清潔鉆井液(63)由于自身的慣性穿過(guò)篩網(wǎng)(50)，附著在篩網(wǎng)(50)外緣的固相顆粒(61)隨著過(guò)濾單元的自轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)到篩網(wǎng)(50)內(nèi)緣，在離心力的作用下，附著在篩網(wǎng)(50)內(nèi)緣的固相顆粒(62)被拋離篩網(wǎng)(50)。
2.一種旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾設(shè)備的專(zhuān)用過(guò)濾單元，它包括篩網(wǎng)和用于支撐篩網(wǎng)的網(wǎng)架，其特征在于所述篩網(wǎng)(50)固定在所述網(wǎng)架上，形成封閉的側(cè)面，該過(guò)濾單元還有一個(gè)與網(wǎng)架連接的中軸(47)，網(wǎng)架與中軸(47)之間的上部環(huán)狀空間是完全開(kāi)放的。
3.一種旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾設(shè)備的專(zhuān)用傳動(dòng)裝置，該裝置包括一個(gè)立式的軸套、兩個(gè)軸承和一個(gè)豎軸，它們彼此順序連接，其特征在于所述豎軸(23)上端固定有一個(gè)具有承托功能的平臺(tái)(1)，平臺(tái)(1)邊沿裝有多個(gè)用于支撐過(guò)濾單元的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
4.一種旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾設(shè)備的專(zhuān)用收集裝置，其特征在于它由至少一個(gè)用于攜帶固相顆粒的刮掃裝置(12)和一個(gè)用于承接固相顆粒的環(huán)形砂槽(13)構(gòu)成，刮掃裝置(12)上端安裝在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上，刮掃裝置(12)下端伸入環(huán)形砂槽(13)，環(huán)形砂槽(13)的槽底上具有至少一個(gè)固相顆粒漏失孔(60)。
5.如權(quán)利要求4所述的專(zhuān)用收集裝置，其特征在于環(huán)形砂槽(13)下面有一個(gè)用于固定環(huán)形砂槽(13)的支架裝置，該裝置由多個(gè)立管(28)構(gòu)成，立管(28)上有一個(gè)突板，突板與環(huán)形砂槽(13)連接，立管(28)下端與底座(26)連接。
6.一種旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾設(shè)備的專(zhuān)用注入裝置，其特征在于它由一個(gè)接收器(4)和多個(gè)對(duì)應(yīng)于過(guò)濾單元的導(dǎo)管(30)構(gòu)成，導(dǎo)管(30)的一端與接收器(4)連接并連通，另一端向下彎曲伸入過(guò)濾單元。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種固控系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)式鉆井液過(guò)濾方法及專(zhuān)用過(guò)濾單元、專(zhuān)用傳動(dòng)裝置、專(zhuān)用收集裝置和專(zhuān)用注入裝置。先使由篩網(wǎng)、網(wǎng)架、中軸構(gòu)成的過(guò)濾單元和由接收器、導(dǎo)管構(gòu)成的注入裝置繞裝有平臺(tái)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置旋轉(zhuǎn),然后使過(guò)濾單元自轉(zhuǎn),將鉆井液導(dǎo)入注入裝置,該裝置使清潔鉆井液通過(guò)篩網(wǎng),固相顆粒截留在篩網(wǎng)上,由刮掃裝置、砂槽構(gòu)成的收集裝置使固相顆粒從固定孔排出,從而使固相顆粒免受激振力的破碎作用。
文檔編號(hào)E21B21/06GK1320470SQ01100460
公開(kāi)日2001年11月7日 申請(qǐng)日期2001年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月15日
發(fā)明者牛子久, 牛中元 申請(qǐng)人:牛子久