钻切屑干燥设备和使用该钻切屑干燥设备干燥钻切屑的方法
专利汇可以提供钻切屑干燥设备和使用该钻切屑干燥设备干燥钻切屑的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种垂直式离心分离器(10)用于在运输或进一步处理之前干燥钻切屑。该分离器适于接收来自任何热源的提取热，且还适于包括内部输送器(24a，24b)，从而降低总工作型面并延长钻切屑在受热环境中的 停留时间 。，下面是钻切屑干燥设备和使用该钻切屑干燥设备干燥钻切屑的方法专利的具体信息内容。
1. 一种用于海上钻井平台的钻切屑干燥设备，包括：
a)垂直式离心分离器，其具有垂直入口和锥形分离器筛网；
b)至少一个液体排出口；
c)外壳，该外壳具有底座法兰，该底座法兰限定了固体排出开口；
d)传动箱，穿过所述分离器的垂直中心线设置在所述分离器中 央，且穿过所述外壳垂直向外延伸并进一步地支承一外部驱动电动机； 以及
e)至少一个螺旋输送器，其与所述分离器组合地设置，其中所述 输送器位于所述固体排出开口的上方且平行于所述传动箱，并且所述 螺旋输送器设置在传动箱的侧面。
2. 根据权利要求1所述的钻切屑干燥设备，其特征在于，所述分 离器还包括热管(34)。
3. 根据权利要求1所述的钻切屑干燥设备，其特征在于，所述分 离器还包括用于延长所述分离器高度的装置。
4. 根据权利要求3所述的钻切屑干燥设备，其特征在于，所述用 于延长高度的装置包括外壳延伸部和法兰件。
5. 根据权利要求1所述的钻切屑干燥设备，其特征在于，所述分 离器还包括与所述螺旋输送器连通的收集螺旋输送器，所述收集螺旋 输送器与所述螺旋输送器垂直地连接且位于所述螺旋输送器的外部。
6. 根据权利要求1所述的钻切屑干燥设备，其特征在于，所述分 离器还包括引导固体进入与所述分离器组合地设置的所述输送器内的 隔板。
7. 根据权利要求2所述的钻切屑干燥设备，其特征在于，用于热 管(34)的热从现有产热设备源中提取。
8. 根据权利要求1的钻切屑干燥设备，还包括：
支承结构，其用于把所述分离器定位在可运输容器的上方；
走道，其具有围绕所述分离器的扶栏。
9. 根据权利要求8所述的钻切屑干燥设备，所述分离器还包括热 管(34)。
10. 按权利要求9所述钻切屑干燥设备，还包括用于从现有设备 提取废热并把所述热量引入所述分离器中的装置。
11. 一种使用按权利要求1所述的钻切屑干燥设备干燥海上钻井 平台的钻切屑的方法，包括步骤：把所述钻切屑输入一垂直式离心分 离器中，排出与所述钻切屑分离的液体，在内部使所述钻切屑承受从 若干废热源收集的热，把所述钻切屑收集到螺旋输送器内，以及把所 述干燥状态的钻切屑排出到一外部收集及传输装置以把所述钻切屑排 放至钻井平台上的其它位置处。
技术领域
本发明一般涉及垂直式离心分离器，更具体的，涉及对这种离心 分离器的改进以增强其对海上环境中的油井和天然气井钻切屑的干燥 性能。
背景技术
该化学清洗系统的例子描述在美国专利Nos.2,266,586，3,860,019 以及3,766,997中。多种其它系统已被提议用于除去钻切屑中的过多残 余物和化学物质，并把它们转化为一种可返回至地表环境或者注入地 层内的固体材料。例如，已提出多种通过采用热焚烧来闪蒸出钻切屑 固体中的油残余物的热系统。这种焚烧的一个例子描述在美国专利 Nos.3,693,951，2,266,586和4,139,462中。在一段持续时间里把钻切 屑加热至华氏500度以上的高温。然后，经由一种容器移动这些受热 钻切屑，直至所有挥发性物质都蒸发而留下可安全排放到环境中的无 油固体残渣。此加热方法较昂贵，其需要大量惰性气体通过在极度温 度下与受热固体的气体接触来防止内部爆炸。较大量的惰性气体使得 从容器中回收液体材料变得复杂，因为不希望的高能级气体流入冷凝 器及其类似物中。这种用于处理油井钻切屑的特定方法的最大缺点是： 若空气或其它氧化气体与过度加热该油井钻切屑所生成的受热油蒸汽 接触，系统存在发生爆炸的危险。若意外或者不小心地终止惰性气体 流，与这些油蒸汽接触的空气将制造非常严重的爆炸并起火。这种装 置在油井的周围区域内、特别是正在被钻的油井周围区域内是不能接 受的。
上述用于处理油井钻切屑的现有方法还具有其它严重缺陷，特别 是在它们用于海上钻井平台时。例如，必须花很大费用将大量化学物 质输送给海上设施。另外，这些海上平台没有任何蒸汽、气体、电力 或其它能源的剩余。因此，用于处理油井钻切屑的过程必须相对于海 上平台的操作自给自足。另外，用于油井钻切屑的处理方法必须操作 安全、不需要冗长的停留时间、其操作不影响或妨碍海上平台上进行 的钻井操作、同时也要由钻切屑生成能够安全排放而对井场处环境无 任何污染的固体。另外，用于处理井场处、特别是海上平台处的油井 钻切屑的系统不得要求持续供应化学物质、燃料、氮或其它材料供其 操作使用。
另外，干燥系统必须满足严格的规章，该规章使得这种设备可以 用在空间非常宝贵的海上平台上。该规章规定用在海上设施上的设备 在该设备设计和构成之后必须根据该设备的位置而满足一定的高度和 重量限制。此限制用于促使设备制造商制造出占地面积尽可能小且着 重于效率的设备。
已经发现并不一定要焚烧钻切屑来除去并回收残余钻切屑油和昂 贵化学物质。经由如美国专利6,279,471和6,170,580所述的压缩和分 离能常规地除去并回收这种油和化学物质。但是，对钻切屑而言仍然 有利的是其尽可能干燥以供运输以及为注入地层内的进一步处理。
如上所述，钻切屑的干燥操作是分离器系统的二次操作，在该分 离器系统中主要考虑的是除去液体并经由焚烧使残油和化学物质对环 境无害。在排放或输送之前仍然需要对钻切屑作进一步处理的情况中， 彻底除去残余物是不必要的，而干燥钻切屑以改进操作、运输和进一 步处理变成主要目的。因此，已发现重要的是干燥钻切屑的最有效方 法。
离心分离器广泛用作一种分离液体与固体的相当有效方法。但是， 因为物质经过分离器的停留时间较短，所以，它们通常不被认为是干 燥器，且通常不具有任何形式的热管。
一般，如在美国专利5,256,289中所述的垂直式离心分离器包括容 纳一种驱动机构的外壳，该驱动机构与一种螺旋装置和一种筛网装置 连接。该分离器还包括用于引入将分离物质的入口。利用螺旋筛网装 置截获所引入物质，当该物质向下移动且存在于该物质上或内的液体 或相当小颗粒在离心力的作用下被迫使向外经过一种细网进入位于该 筛网与外壳之间的空间内时，就进行分离。然后，抽出绝大部分液体， 固体通常自位于旋转驱动装置下方的排出装置排出。该排出装置通常 被限定为一种用于把固体排放到容器内或者进一步输送至其它位置以 供处置的锥形排料仓，从而使得干燥器相当高。
发明内容
本发明采用一种用于在运输或进一步处理之前干燥钻切屑的垂直 式离心分离器。该分离器适于接收来自任何热源的提取热且还适于包 括内部输送器，从而减少总工作面并延长切屑在受热环境中的停留时 间。
按本发明的用于海上钻井平台的钻切屑干燥设备，包括：a)垂直 式离心分离器，其具有垂直入口和锥形分离器筛网；b)至少一个液体 排出口；c)外壳，该外壳具有底座法兰，该底座法兰限定了固体排出 开口；d)传动箱，穿过所述分离器的垂直中心线设置在所述分离器中 央，且穿过所述外壳垂直向外延伸并进一步地支承一外部驱动电动机； 以及e)至少一个螺旋输送器，其与所述分离器组合地设置，其中所 述输送器位于所述固体排出开口的上方且平行于所述传动箱，所述螺 旋输送器设置在传动箱的侧面。
此外，本发明还包括一种干燥钻切屑的方法，其具有以下步骤： 把所述钻切屑输入一垂直式离心分离器中，排出与所述钻切屑分离的 液体，在内部使所述钻切屑承受从若干废热源收集的热，把所述钻切 屑收集到螺旋输送器内，以及把所述干燥状态的钻切屑排出到一外部 收集及传输装置以把所述钻切屑排放至钻井平台上的其它位置处。
附图说明
为进一步理解本发明的特征和目的，应结合附图参照以下详细说 明，其中，相同部件给出相同参考数字：
图1是优选实施例的垂直正视图；
图2是该优选实施例的顶视图；
图3是该优选实施例的侧视图；
图4是一种具有平台和排料仓的传统垂直式离心分离器的垂直正 视图；
图5是图4所示垂直式离心分离器的顶视图；以及
图6是沿图2所示视线6-6的该优选实施例的剖视图。
具体实施方式
在静止或浮动平台上进行的海上钻井操作常常设备空间非常有 限。因此，重要的是每个设备都要尽可能的紧凑和高效。如图1所示。 一种垂直式离心分离器10具有型面高度较小的基本型，而其上未安装 有如图4所示任何形式的用于以受控方式排放固体和/或把该固体沉积 到传送器或容器内的排放或收集仓。如图1所示，分离器10可经由环 绕其底座周向延伸的外壳法兰16直接安装到甲板上。但是，延伸外壳 18并增加第二法兰20可调节该分离器的总高度。一板按照能有效封 闭分离器底座的方式固定到该分离器10的底座法兰16上。半干燥钻 切屑的浆液或液流可以某种方式输送给分离器10，并在该分离器的顶 部处注入锥形开口22内，在该分离器内利用离心力除去任何液体并经 由出口23排出该液体。由于重要的是提供一些用以除去所分离固体的 方式并希望维持最小可能的分离器型面，所以可附加一对螺旋输送器 24a，24b。输送器24a，24b如图2所示穿过分离器外壳的两壁17。所述 输送器24a，24b沿传动箱40的两侧延伸且平行于该传动箱，该传动 箱穿过所述分离器的垂直中心线设置在所述分离器中央，且穿过该分 离器外壳壁17向外延伸以及形成了外部驱动电机28的支承件。内部 螺旋输送器24a，24b把干燥固体钻切屑输送给位于每个内部输送器 24a，24b的外部且与该每个内部输送器24a，24b的一端垂直连接的收集 输送器30。但是，该收集输送器可由任何固体收集系统如压力或真空 系统来代替，以把干燥切屑输送至钻井平台的其它位置以作进一步处 理、运输或排放到环境中。
外部驱动电机32驱动每个内部螺旋输送器24a，24b和收集输送 器。
如在此所指出的，钻切屑的干燥是头等重要的。
但是，并不一定要焚烧钻切屑来除去残留在该钻切屑上或内的全 部残油和/或化学物质。因此，热能不需要超过260摄氏度。在此温度 范围内的热能可容易地从在钻井平台上通常可以获得的热交换器、发 动机排热管等中提取。热量可以收集在绝缘热回收管中，然后用管道 输送给如图2所示设在分离器侧壁上且如图3所示位于检查窗盖36 之间的热管34。
现在参照图6，我们看到在工作时，半干燥钻切屑的浆液经由顶 部漏斗22进入分离器10，并在转动锥36与静止筛网38之间向下移 动，在那里，离心力把液体和细颗粒甩过该筛网38并最终经由围绕该 分离器10周边设置的一个或多个出口23排出该液体和细颗粒。未通 过筛网38的固体沉积到位于传动箱40两侧上的螺旋输送器24a，24b 内，该传动箱40包围转动锥的滑轮并穿过分离器壁17向外延伸。设 置自输送器槽起且在该输送器槽之间延伸的隔板用以收集和引导固体 进入输送器24a，24b内。检查门可被重新安置以提供进入传动箱40的 通路，从而允许对传动装置进行维修。如图3所示，安装在分离器壁 17内的热管34有必要安装在输送器24a，24b的下方。于是，通过固体 与受热输送槽接触的热交换，把热量传递给该固体。如果需要提供排 气口，还可在分离器壁17内提供反压孔。
因为在这里所教导的发明构思的范围内可做出许多变化和不同实 施例，以及因为依据法律的描述性要求可对在此描述的实施例做出许 多变型，因此应理解的是，这里的细节都是出于说明目的而非限定目 的。
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