離的鉆井液的粘度的雙對數(shù)曲線圖；
[0098]圖9是圖示底部鉆井液、真空篩網(wǎng)鉆井液以及經(jīng)離心分離的鉆井液的塑性粘度、 屈服點以及膠凝時間為l〇min以及10s的曲線圖；
[0099] 圖10是圖示底部鉆井液、真空篩網(wǎng)鉆井液以及經(jīng)離心分離的鉆井液的固體分布 的曲線圖；
[0100] 圖11是圖示底部鉆井液、真空篩網(wǎng)鉆井液以及經(jīng)離心分離的鉆井液的乳液穩(wěn)定 性的曲線圖；
[0101] 圖12是圖示底部鉆井液、真空篩網(wǎng)鉆井液以及經(jīng)離心分離的鉆井液的微粒大小 分布的曲線圖；
[0102] 圖13是圖示底部鉆井液、真空篩網(wǎng)鉆井液以及經(jīng)離心分離的鉆井液的微粒大小 分布（〈2 ym)的曲線圖；
[0103]圖14是圖示鉆肩與根據(jù)本發(fā)明的真空系統(tǒng)的篩網(wǎng)的基本相互作用的簡圖；以及
[0104] 圖15是圖示在各種篩孔尺寸之下用于克服各種不同的流體的表面張力的相對真 空的曲線圖。
【具體實施方式】
[0105] 將參考附圖來描述改善的鉆肩/鉆井液分離系統(tǒng)的實施例。
[0106] 含延伸物的振蕩器篩網(wǎng)
[0107] 在多個實施例中，如圖1至圖3及圖3A至圖3H所示，振蕩器10具有延伸篩網(wǎng)11 和模塊擴展單元（MEU) 12a。確切地說，這些MEU實施例實現(xiàn)了可出于各種功能性原因用較 長的篩網(wǎng)床來改裝由不同制造商制造的振蕩器，這些功能性原因包含并入真空歧管12或 雙重流體收集系統(tǒng)或分開的流體收集系統(tǒng)，下文將對此進行詳細解釋。
[0108] 確切地說，在一些振蕩器設計中，當振蕩器床下方的空間或容積不能很好地容納 真空歧管時，將真空歧管系統(tǒng)12(如在本案申請人的同時待審申請案中所描述）附接到振 蕩器在技術上是有挑戰(zhàn)性的。另外，在一些設計中，在振蕩器床下方添加真空軟管會造成真 空軟管的過早磨損及/或故障，這是由于與不同的振蕩器結構的沖擊/摩擦所造成的。
[0109] 如圖1至圖3及圖3A至圖3H所示，可將呈MEU 12a形式的振蕩器延伸物并入以 形成更大的振蕩器床，以使得額外的篩網(wǎng)可配置到新的振蕩器床，該振蕩器床延伸并超過 振蕩器的常規(guī)末端。如圖1所示，所述MEU還使得真空歧管12以本案申請人的同時待審申 請案及本文描述的方式，配置到振蕩器床的延伸部分。
[0110] 在振蕩器床的原始部分中，流體穿過篩網(wǎng)l〇a，并且被振蕩器的常規(guī)流體收集系統(tǒng) (通常為具有排液口的平盤）收集。在篩網(wǎng)11的延伸部分中，流體以分開的方式被收集，例 如通過被配置到MEU 12a的真空歧管12。
[0111]因此，借助于延伸物，在振蕩器外圍導引真空歧管12、真空軟管16以及其他真空 設備，較在先的系統(tǒng)具有更大的優(yōu)勢。例如，對于由特定制造商構建的振蕩器而言，實質(zhì)上， MEU降低了成本，這是因為，與在振蕩器主結構內(nèi)用真空歧管系統(tǒng)改裝相比，可實質(zhì)地減少 改裝的時間成本及/或勞力成本。此外，在將單個真空栗配置到在不同振蕩器上的一個以 上的真空歧管的情況中，MEU可簡化配置，這是因為連接管路得到了簡化。此外，如果在操 作期間真空回收線路被堵塞，因為MEU位于振蕩器外部，所以通常無需關閉振蕩器，也就不 會影響鉆探操作，這樣在保持振蕩器操作的同時仍可對堵塞的線路進行修理。
[0112] 圖2圖示振蕩器10的俯視圖，振蕩器10具有含延伸的篩網(wǎng)床的MEU 12a ;圖3圖 示振蕩器的端視圖，所述振蕩器含MEU及延伸的篩網(wǎng)床。最佳如圖3所示，所述MEU包含真 空歧管12及與其附接的真空軟管16。
[0113] 還應注意，圖1圖示的是振蕩器床在上部分10a與下部分10b之間為臺階構造的 形態(tài)的實施例。
[0114] 一般可通過焊接或將延伸物螺栓連接到振動托盤（如模塊擴展單元（MEU) 12a)的 方式來延伸振蕩器床。在這種情況下，MEU包含用于實現(xiàn)將MEU 12連接到振蕩器床的各種 凸緣、角接板及/或托架。
[0115] 如圖3A所示，所示MEU具有單層篩歧管12b，所述單層篩歧管12b定義MEU的底 部，用于連接到真空軟管。該MEU包含前構件12c、后構件12d及側角接板12e，這些構件構 成MEU的末端。所述后構件及側角接板包含合適的螺栓孔12f，用于將該MEU連接到特定振 蕩器，及/或用于另外的托架連接。例如，如圖3B所示，所述MEU可包含額外的托架12g，這 些額外的有合適的孔的托架12g來實現(xiàn)與特定振蕩器的連接。如圖3A所示，后構件、側角 接板及前構件中的每一者包含合適的軌道12h，以便操作性支撐篩網(wǎng)框。
[0116] 圖3C及圖3D圖示另外的實施例，其中MEU具有不同的側角接板12e、托架12g及 后構件12d以便連接到不同的振蕩器。如圖3D所示，所示篩網(wǎng)床13固定到該MEU。在此實 例中，該篩網(wǎng)床包含其自身的框13a，框13a具有側塊13b，從而實現(xiàn)將篩網(wǎng)框13a放置到該 MEU上，其中側塊13b在由成角度的托架12i與該MEU界定的槽口內(nèi)固定篩網(wǎng)框。
[0117] 圖3E至圖3H圖示側角接板及托架的另外實例。
[0118] 重要的是，該MEU既可在有真空的條件下操作，也可在無真空的條件下操作。換言 之，該MEU可用來加長振蕩器床，從而較易地實現(xiàn)不同篩孔尺寸的篩網(wǎng)的配置，和/或實現(xiàn) 真空系統(tǒng)的并入。
[0119] 在不同區(qū)段中的篩孔不同的篩網(wǎng)
[0120] 在如圖6至圖6F所示的另一個實施例中，提供在位置3、位置4及位置5處并入 篩孔不同的篩網(wǎng)的振蕩器系統(tǒng)。在這些實施例中，操作者可能愿意在振蕩器的下游真空區(qū) 段上的位置5處使用較粗大的篩網(wǎng)，在振蕩器的上游區(qū)段上的位置3、4處使用較微細的篩 網(wǎng)。例如，盡管一般人們希望使得篩網(wǎng)盡可能微細來防止小顆粒通過篩網(wǎng)，這是因為小顆 ?？赡軐︺@井液的性能具有不良影響，但是過于微細的篩網(wǎng)可能造成大量的流體溢出振蕩 器，進而造成鉆井液/鉆肩分離不良，并因此影響到鉆井液的回收，即使在存在真空系統(tǒng)的 條件下也會這樣。因此，根據(jù)本發(fā)明，可在振蕩器的下游部分中利用較粗大的篩網(wǎng)，以改善 鉆井液/鉆肩的整體分離。盡管使用篩孔不同的篩網(wǎng)可能會使得在篩網(wǎng)下游區(qū)段處穿過篩 網(wǎng)的較大顆粒增多，但是上游區(qū)段8和下游區(qū)段6上的分開的流體收集系統(tǒng)可以確保從上 游區(qū)段所回收的流體基本上沒有較大固體顆粒。因此，盡管從下游區(qū)段6回收的流體有可 能含有較大比例的固體顆粒，但是可用二級分離技術對從這些下游區(qū)段回收的流體進行分 開處理。因為一般使用這些二級分離技術對較小量的所回收的鉆井液進行處理，所以與在 對較大量的所回收的鉆井液應用此類二級分離技術時相比，這些技術顯得更有效率。
[0121] 例如，在通常的鉆探操作下，鉆頭通常會以2m3/min來循環(huán)使用流體，并且可能有 兩臺振蕩器及一臺離心機來作為固體分離設備的一部分。該離心機可能具有〇. 3m3/min的 最優(yōu)處理速率，這意味著對速率為1. 7m3/min的鉆井液，不能以與流體循環(huán)相同的速率來對 其進行處理。另外，為了防止在振蕩器上的鉆井液的損失，要求操作者只能使用切割點大于 82微米的API 170目篩網(wǎng)。這就意味著速率為1. 7m3/min的含小于82微米的固體顆粒的流 體被再次循環(huán)到井下，在井下這些固體顆粒經(jīng)抽吸、鉆頭處的剪切，以及在鉆頭巖面處的粉 碎等侵蝕性條件下大小減小。在這些條件下，最終在鉆井液系統(tǒng)中堆積了顆粒微細的物質(zhì)， 這些物質(zhì)相應地具有高的表面積及高的電荷密度，從而產(chǎn)生隨后可能需要的比重更大的流 體，但粘度也隨之增加，這不是人們所希望的；因此可通過加大所添加的化學品的量/濃度 來減輕這些影響。
[0122] 為解決這些問題，通過將分區(qū)并入振蕩器的振蕩器及流體分離系統(tǒng)的實例來描 述。在此實例中，較微細篩網(wǎng)（例如，API 325目篩網(wǎng)）定位在振蕩器的上游位置。在正常 操作中，這些篩網(wǎng)可有效地處理以大約為1. 7m3/min通過篩網(wǎng)的流體，并進而分離出大小大 于41. 5微米的顆粒。粗大篩網(wǎng)并入在振蕩器的下游位置（例如，API140目）上以允許剩 余的0. 3m3/min穿過篩網(wǎng)，并防止流體流出振蕩器的末端。因此，這個篩網(wǎng)會允許所有小于 98微米的顆粒穿過篩網(wǎng)。如此分區(qū)實現(xiàn)了從不同的振蕩器區(qū)段分開收集流體。
[0123] 來自粗大篩網(wǎng)區(qū)段的流體占越過振蕩器的流體的總體積的相對小比例，該流體接 著由離心機來處理，以移除小至2微米的固體顆粒。
[0124] 因此，本系統(tǒng)及方法通過更有效地分離粗大固體顆粒，并在這些粗大固體顆粒再 次進入循環(huán)系統(tǒng)而破碎之前將其移除，有效地延緩了在循環(huán)利用的鉆井液中的固體顆粒的 堆積。
[0125] 另外，在粗大篩網(wǎng)區(qū)段的一區(qū)段或一部分上并入真空系統(tǒng)（不論是否分區(qū)），仍可 以以極相同的方式起作用，從而允許操作者使用更微細的篩網(wǎng)，且不會有流體流出振蕩器 末端。然而，因為可能在振蕩器床的較大區(qū)段上不應用真空系統(tǒng)，所以分區(qū)處理通?？商峁?的處理體積（即0. 3m3/min) -般大于真空處理每秒通常所提供的0. 1-0. 2m3/hr。
[0126] 重要的是，上述系統(tǒng)及方法可有效預防系統(tǒng)中的微細顆粒的產(chǎn)生。也就是說，應理 解，在巖面上的鉆頭動作并未將極微細的固體顆粒產(chǎn)生到顯著量，所以在分區(qū)/真空形式 下，振蕩器的強力度的初處理進行的固體分離可有效預防微細顆粒的產(chǎn)生。
[0127] 在另一個實施例中，如圖4及圖5所示，用于給真空歧管12施加真空壓力的真空 栗系統(tǒng)20也可包含霧氣收集系統(tǒng)22,用于收集可能從鉆井液及切削物在篩網(wǎng)上的的振蕩 動作中釋放出的鉆井液霧氣。霧氣收集系統(tǒng)22 -般包含抽霧機2,抽霧機2配置在振蕩器 上，包含合適的管路1、壓力控制閥7、8以及真空栗9。如圖4所示，該霧氣收集系統(tǒng)可還包 含脫水系統(tǒng)22a，所述脫水系統(tǒng)22a含有用于從所回收的霧氣中除水的干燥劑。
[0128] 如上提及，圖6及圖6A至圖6F展示了使用二級流體收集系統(tǒng)的實施例。該二級 流體收集系統(tǒng)可呈，例如一個或多個料斗6、6a(圖6、圖6E及圖6F)的形式、一個或多個分 區(qū)（圖6B、圖6C、圖6D)或具有分開的管路系統(tǒng)的料斗、分區(qū)及MEU(圖6A)的組合。
[0129]在該料斗系統(tǒng)中，一個或多個料斗用于從振蕩器的特定區(qū)域收集流體，其中在這 個區(qū)域穿過篩網(wǎng)的流體將掉落在料斗中，實現(xiàn)收集的目的。料斗6、6a可直接連接到振蕩器 床，使得料斗與振蕩器床一起移動，或者可連接到與該振蕩器床分開的振蕩器，以使得料斗 并不與振蕩器床一起移動。重要的是，在料斗配置到振蕩器的情況中，振蕩的料斗可對接觸 料斗的鉆井液具有剪切稀化效應，促進了鉆井液流動離開振蕩器床，這是由于剪切力誘發(fā) 了流體粘度的減小以及振蕩施加給流體的動量的減小。如下文更詳細描述，這樣可改善在 系統(tǒng)內(nèi)的流體及固體的總體處理。
[0130] 在分區(qū)系統(tǒng)中，一個或多個分區(qū)28配置到振蕩器平盤30內(nèi)的托架29,以在振蕩 器平盤內(nèi)產(chǎn)生分開的容納區(qū)域。正常地，每個分區(qū)會位于不同篩孔大小的篩網(wǎng)之間的過渡 點。此外，在另外的實施例中，這些分區(qū)可重新定位在不同的托架29內(nèi)，使得在操作中要調(diào) 整篩孔大小時操作者可快速地調(diào)整這些分區(qū)的位置，如圖6B至圖6D所示。
[0131] 圖6A還圖示了完整的分離系統(tǒng)，包含分區(qū)振蕩器、MEU 12a、真空系統(tǒng)20以及二級 流體處理系統(tǒng)60。如圖示，振蕩器已用延伸的篩網(wǎng)改裝，其中延伸的部分配置有真空歧管 12。所示料斗6朝振蕩器下游端被配置到振蕩器，而分開的流體收集系統(tǒng)30被提供在料斗 的上游。在此實施例中，朝振蕩器的上游端引入鉆肩，并且使