泥浆振动筛.pdf

一种用于从含有固体的流体中分离固体的泥浆振动筛(1200)，所述泥浆振动筛包括底座(1202)、可移动地安装于底座上的筐(1230)，所述筐中具有至少一个筛面(1316)，所述至少一个筛面具有进入端(1326)和排出端(1311)，所述至少一个筛面的至少一部分从进入端向排出端倾斜，所述泥浆振动筛具有用于振动所述筐和所述至少一个筛面的电磁振动装置(1240)。

1、  一种从含有固体的流体中分离固体的泥浆振动筛，所述泥浆振动筛包括底座、可移动地安装于底座上的筐，所述筐中具有至少一个筛面，所述至少一个筛面具有进入端和排出端，所述至少一个筛面的至少一部分从进入端向排出端倾斜，所述泥浆振动筛具有用于振动所述筐和所述至少一个筛面的电磁振动装置。

2、  如权利要求1所述的泥浆振动筛，进一步包括用于驱动所述电磁振动装置的驱动装置。

3、  如权利要求2所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述驱动装置包括用于以选定频率选择性地驱动所述电磁振动装置的变频驱动装置。

4、  如权利要求2或3所述的泥浆振动筛，进一步包括用于控制所述电磁振动装置的控制装置。

5、  如权利要求4所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述控制装置用于自动地向所述驱动装置发送信号以便改变所述电磁振动装置的频率从而改变施加到所述筐上的力。

6、  如权利要求5所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述控制装置能够改变频率以便保持所述筐以筐的固有共振频率振动。

7、  如权利要求6所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述控制装置连续地改变所述频率以便连续地保持所述筐以筐的固有共振频率振动。

8、  如权利要求4至7中任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述控制装置控制所述驱动装置以便驱动所述电磁振动装置去除所述筛子的堵塞。

9、  如权利要求4至8中任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述控制装置包括接口装置，所述接口装置用于泥浆振动筛位置处的现场工作人员和远离现场的机构之间的接口。

10、  如权利要求4至9中任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述传感器装置连接到泥浆振动筛上以便感测表示泥浆振动筛的操作的参数，从而提供与所述参数对应的信号，所述控制装置接收来自所述传感器装置的信号，并基于所述信号控制所述泥浆振动筛。

11、  如权利要求1至10中任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述控制装置监测并分析来自传感器装置的多个信号并且将表示与振动分离器的操作相关的信息的信号传送到一处理器中，所述处理器包括一套用于正常状态检查的包含逻辑规则的正常状态检查规则，输入和输出装置用于限定与振动分离器的状态相关的事件，所述处理器为每个事件确定严重码并将所述事件和严重码汇报给中央服务器，由所述处理器汇报给中央服务器的事件以协议的方式限定一数据结构，所述数据结构包括分层树型节点结构，其中应用正常状态检查规则产生的结果为所述树型节点结构最底层的节点，并且在一显示器上显示所述事件严重码。

12、  如权利要求11所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述处理器用于向中央服务器提供所述结果，所述结果作为包含节点信息的记录，所述节点信息是关于所述结果在所述树型节点结构中的适当位置。

13、  如权利要求12所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述控制装置实时地进行正常状态检查，以便提供关于所述振动分离器的正在进行的状态的结果。

14、  如权利要求4至13中任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述控制装置用于指示所述泥浆振动筛的潜在故障。

15、  如权利要求4至13中任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述控制装置能够基于所述物质的参数或基于所述物质的流量自动地关闭所述振动分离器。

16、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述电磁振动装置连接于所述筐。

17、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，部分所述筛子以2至10度的角度倾斜。

18、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，部分所述筛子以5至7度的角度倾斜。

19、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述至少一个筛面包括一个筛子组件。

20、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述至少一个筛面包括至少两个筛子组件。

21、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，设置所述电磁振动装置以便引起在所述至少一个筛面上的线性运动。

22、  如权利要求21所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述线性运动沿着所述倾斜筛面的方向与水平方向呈20至60度之间的角度。

23、  如权利要求21所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述线性运动沿着倾斜筛面的方向与水平方向呈35至50度之间的角度。

24、  如权利要求21所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述线性运动沿着所述倾斜筛面的方向与水平方向呈45度的角度。

25、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述电磁振动装置包括与所述底座成固定关系的电磁铁元件以及与所述至少一个筛面成固定关系的电磁铁元件，电流可通过至少其中一个电磁铁元件以便排斥或吸引所述电磁铁元件。

26、  如权利要求25所述的泥浆振动筛，其特征在于，电流可通过所述两个电磁铁元件以便排斥和吸引所述电磁铁元件。

27、  如权利要求25或26所述泥浆振动筛，其特征在于，所述电流为交流电。

28、  如权利要求25、26或27所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述电磁铁元件包括与所述电磁铁元件间隔开的金属板。

29、  如权利要求25至28中任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，与所述至少一个筛子元件成固定关系的所述电磁铁元件被固定于所述筐上。

30、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述至少一个筛面的至少一部分为水平的。

31、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，包括设置在所述筐中的上部和下部筛面，所述上部筛面具有流体排出端，流体可从上部筛面向下流到所述至少一个下部筛子装置上，并包括安装于上部筛面的流体排出端下面并且位于下部筛面上面的流动扩散装置，这样从所述上部筛面向下流动的流体流到所述流动扩散装置上并且由此被扩散。

32、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，包括压电换能器以便有助于所述至少一个筛面的振动。

33、  如权利要求32所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述压电换能器直接设置在所述至少一个筛面上。

34、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，进一步包括连接于所述底座上以便调节所述筐角度的角度调节装置。

35、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，进一步包括连接于所述振动分离器上以便感测所述筛子装置上物质流动的流动传感器装置，所述流动传感器装置与所述控制装置通信并由其控制，所述控制装置用于响应来自流动传感器装置的信号对泥浆振动筛的操作进行调节。

36、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述电磁振动装置可在多个位置连接于所述筐上，这样所述筐的运动剖面可在线性运动、椭圆形运动、平衡椭圆形运动和圆周运动之间选择性改变。

37、  如权利要求36所述的泥浆振动筐，其特征在于，所述筐的运动剖面包括在所述筐的进料端的第一形状和在所述筐的排料端的第二形状。

38、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述筐具有位于进入端和排出端之间的中间区域，所述筐的运动剖面包括位于进料端的窄椭圆形、位于中间区域的中等椭圆形和位于排料端的宽椭圆形。

39、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，至少一个筛面具有可激励识别装置、用于读取所述可激励识别装置并基于所述读取向所述控制装置发送信号的读取装置，所述控制装置在收到基于所述筛子装置的特性的信号并对其进行处理时自动关闭所述振动分离器。

40、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，进一步包括位于所述电磁振动装置上以便识别所述振动装置的可激励识别装置。

41、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，进一步包括用于读取所述可激励识别装置并根据所述读取向所述控制装置发送信号的读取装置。

42、  如在前任一权利要求所述的泥浆振动筛，其特征在于，所述筐由合成物质制成，所述底座由钢制成。

43、  一种用于处理引入到振动分离器上的物质的方法，所述方法包括将物质供给到振动分离器上的步骤，所述振动分离器包括底座；可移动地安装于所述底座上并支撑用于处理引入到所述振动分离器上的物质的筛子装置的筐，筛子装置由所述筐支撑，所述物质流到筛子装置上以便处理，所述筛子装置的至少一部分不向下倾斜；连接于所述筐以便振动所述筐和所述筛子装置的电磁振动装置；用于驱动所述电磁振动装置的驱动装置和用于控制所述驱动装置和所述电磁振动装置的控制装置，所述方法包括在所述振动分离器中处理所述物质以及利用所述控制装置控制所述电磁振动装置。

44、  如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述振动分离器包括连接于所述筐的角度调节装置，所述方法进一步包括利用所述角度调节装置调节所述的筐的角度的步骤。

45、  如权利要求43或44所述的方法，其特征在于，所述驱动装置包括用于以选定频率选择性驱动所述电磁振动装置的变频驱动装置，连接于所述振动分离器以便感测表示所述振动分离器的操作的参数从而提供与所述参数相应的信号的传感器装置，和用于接收来自所述传感器装置的信号以便基于所述信号控制所述振动分离器的控制装置，所述方法进一步包括利用所述控制装置控制所述变频驱动装置的步骤。

46、  如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述控制装置自动向所述变频驱动装置发送信号以便改变所述电磁振动装置的频率从而改变施加到所述筐上的力。

47、  如权利要求43至46中任一权利要求所述的方法，其特征在于，载有物质的所述筐具有固有共振频率，当物质流经所述筐时，所述控制装置保持所述固有共振频率。

48、  如权利要求43至47中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述控制装置控制所述驱动装置以便去除所述筛子装置的堵塞。

49、  如权利要求43至48中任一权利要求所述的方法，其特征在于，基于所述固有共振频率，确定从所述振动分离器排出的固体量。

50、  如权利要求43至49中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述振动分离器为泥浆振动筛，所述物质为其中包含固体的钻井液。

51、  一种包含指令的计算机可读介质，当由计算机执行所述指令时实施一种处理引入到振动分离器中的物质的方法，所述方法包括将物质引入到振动分离器中的步骤，所述振动分离器包括底座；筛子装置；可移动地安装于所述底座上并支撑所述筛子装置以便处理引入到所述振动分离器中的物质的筐，所述物质流到所述筛子装置上，所述筛子装置的至少一部分不向下倾斜；位于所述筐上以便振动所述筛子装置的电磁振动装置；用于驱动所述电磁振动装置的驱动装置；以及控制装置，所述方法包括处理所述振动分离器中的物质，以及利用所述控制装置控制所述电磁振动装置和所述驱动装置。

泥浆振动筛
本发明涉及一种泥浆振动筛(shale shaker)和用于处理物质的方法。
在钻油气井构造的井筒的时候，钻头布置在钻柱末端并且转动以便钻制井筒。已知为“钻井泥浆”的钻井液通过钻柱泵送至钻头以便润滑所述钻头。所述钻井泥浆也用于将钻头产生的钻屑和其他固体通过钻柱和井筒之间形成的环空携带到地面。所述钻井泥浆包含昂贵的合成油基润滑剂，因此通常回收并重新利用使用过的钻井泥浆，但是这需要将固体从钻井泥浆中去除。这可以通过处理所述钻井流体实现。所述过程的第一部分是从含有固体的钻井泥浆中分离所述固体。这至少部分地通过振动分离器获得，例如专利US5,265,730、WO96/33792和WO98/16328中公开的泥浆振动筛。
泥浆振动筛通常包括具有一个敞口排出端和一实体壁进入端的开底的筐。在所述筐内设置有多个矩形筛子，所述筛子保持在位于筐壁上的C形槽状的轨道内，例如专利GB-A-2,176,424中所公开的。所述筐设置在位于接收器上部的弹簧上以便接收回收的钻井泥浆。在筐的敞口排出端下面设置有料斗或沟槽。在筐上固定有马达，所述马达具有配置有偏置配重块的驱动转子。在使用中，马达转动转子和偏置配重块，这将使筐和固定在筐上的筛振动。包含固体的泥浆被从筐的进入端引入到所述筛子上。所述振动运动促使所述固体沿着筛子朝着敞口的排出端运动。钻井泥浆穿过所述筛子。回收的钻井泥浆被接收器接收以便进一步处理，所述固体越过筐的排出端并进入到所述沟槽或料斗内。通过改变偏置配重块的位置、数目和排列可以在筛子中产生不同的运动，以产生圆周运动、不平衡的椭圆形运动、线性运动和平衡的椭圆形运动。
圆周运动通常由具有包括在转子每个端部的偏置配重块的单个转子形成，所述转子设置在所述筐的重心处，所述转子布置成与从泥浆振动筛的进入端到排出端的物质的流动方向垂直。
不平衡的椭圆形运动通过将所述转子远离所述重心移动而形成，这在所述筛子的进入端产生了具有指向排出端的椭圆长轴的椭圆形运动、在筛子中心的圆周运动和朝向筛子排料端的具有指向进入端的椭圆长轴的椭圆形运动。
线性运动通过使两个这样的转子位于筐重心上部和前部并与水平方向呈35至50度设置而产生，其中位于两个转子之间的中点的转子平面的垂线通过所述筐的重心。这在筛子中产生了一个与水平方向大约呈45度角的线性运动。这种设置通常存在于具有上倾设置的筛子的泥浆振动筛中，这样在所述筛子上可以保持一池钻井液。通过所述筛子产生的线性运动，所述固体被“带出所述池子”。
利用专利GB-A-2,318,401中公开的马达布置，可以产生平衡椭圆形运动。这种布置在从进入端到排出端的沿着筛子的基本每个点上产生其椭圆长轴与水平方向呈大约45度角的椭圆形运动。
专利WO2005/105327中公开了用于筛分含固体的钻井泥浆的振动分离器，所述振动分离器包括至少一个设置在与底座隔离的筐内的筛子，用于振动所述至少一个筛子的振动装置和用于调节所述至少一个筛子的角度的装置，这样在使用时，含固体的钻井泥浆在所述至少一个筛子上形成了池子，所述池子具有表面，所述表面具有限定了一个滩头的后缘，其特征在于，设置一个测量装置以便测量关于所述表面位置的距离从而估计所述滩头的长度。通过改变所述筛子的上倾角度可以保持所述滩头的长度。
专利WO2005/105327中还公开了一种用于筛分含固体的钻井泥浆的振动分离器，所述振动分离器包括至少一个设置在与底座隔离的筐内的筛子，用于振动所述至少一个筛子的振动装置和用于调节所述至少一个筛子角度的装置，这样，在使用时，含固体的钻井泥浆在所述至少一个筛子上形成了池子，所述池子具有一个表面，所述表面具有限定一个滩头的后缘，其特征在于，所述振动装置包括变频驱动装置或变换器和控制装置以控制所述变频驱动装置或变换器以便以至少一个运动剖面驱动所述筛子。
根据本发明，提供了一种用于从包含固体的流体中分离固体的泥浆振动筛，所述泥浆振动筛包括底座，可移动地安装在所述底座上的筐，所述筐包括至少一个筛面，所述至少一个筛面具有进入端和排出端，所述至少一个筛面的至少一部分从进入端向排出端倾斜，所述泥浆振动筛具有用于振动所述筐和所述至少一个筛面的电磁振动装置。因此需要一个起动力将固体从在上倾的筛子上形成的池子中移出。由电磁振动装置产生的运动有助于所述固体的运动。
优选的是，所述泥浆振动筛进一步包括用于驱动所述电磁振动装置的驱动装置。有利的是，所述驱动装置包括用于以选定频率选择性地驱动所述电磁振动装置的变频驱动装置。优选的是，所述泥浆振动筛进一步包括用于控制所述电磁振动装置的控制装置。有利的是，所述控制装置用于自动地向驱动装置发送信号以便改变电磁振动装置的频率从而改变施加到筐上的力。
因此，所述控制装置可以从传感器装置获得信息并且利用该信息以基于指令发送到泥浆振动筛从而调节其操作。所述控制装置能够改变频率以便以筐的固有共振频率保持筐的振动。如说明书中所讨论的，需要少很多的能量以便以固有共振频率驱动所述筐。因此，在载荷改变的过程中向控制装置反馈关于固有共振频率的信息是本发明的一个重要的方面，然后相应地控制驱动装置的速度。由于能够非常快地改变振动速度，因此利用电磁振动装置可以非常有效地实现这种控制。所述传感器装置可包括多个传感器装置。
优选的是，所述控制装置连续地改变频率以便持续地保持筐以所述筐的固有共振频率振动。有利的是，所述控制装置控制驱动装置以便驱动电磁振动装置从而去除筛子装置的堵塞。优选的是，所述控制装置包括用于泥浆振动筛处的现场工作人员和远处机构之间的接口的接口装置(interface apparatus)。
有利的是，将传感器装置连接到泥浆振动筛上以便感测表示泥浆振动筛操作的参数从而提供与所述参数对应的信号，所述控制装置从传感器装置接收信号，并基于所述信号控制泥浆振动筛。优选的是，所述控制装置用于监测并分析来自传感器装置的多个信号并且向一处理器发送表示与振动分离器的操作相关的信息的信号，所述处理器包括一套用于正常状态检查的包含逻辑规则的正常状态检查规则，用于限定与振动分离器状态相关的事件的输入和输出装置，所述处理器用于为每个事件确定严重码并且向中央服务器汇报所述事件和严重码，由处理器汇报到中央服务器的事件以协议的方式限定一数据结构，所述数据结构包括分层树型节点结构，其中应用正常状态检查规则的结果为所述树型节点结构的最下面节点，并且在显示器上显示所述事件的严重码。有利的是，处理器用于向中央服务器提供信息，其结果作为包含节点信息的记录，所述节点信息是关于结果在树型节点结构中的合适位置。优选的是，所述控制装置实时进行正常状态检查以便提供与振动分离器的当前状态相关的结果。
有利的是，所述控制装置指示泥浆振动筛的潜在故障。优选的是，所述控制装置能够根据所述物质的参数或者根据所述物质的流量自动关闭所述振动分离器。
优选的是，所述电磁振动装置连接到所述筐上。有利的是，部分所述筛子以2至10度的角度倾斜，优选5至10度。
有利的是，所述至少一个筛面包括一个筛子组件。可选择地或附加的是，所述至少一个筛面包括至少两个筛子组件。
优选的是，所述电磁振动装置被布置成在所述至少一个筛面上产生线性运动。所述线性运动可被认为是沿着第一方向移动筛面并且沿相对方向返回的具有足够长的轴线的椭圆。有利的是，所述线性运动沿着倾斜的筛面方向与水平方向呈20度至60度之间的角度，优选35度至50度，最优选45度。
有利的是，所述电磁振动装置包括与底座成固定关系的电磁元件和与所述至少一个筛面成固定关系的电磁元件，电流能够通过至少其中一个元件以便排斥或吸引所述电磁元件。优选的是，电流能够通过两个电磁元件以便排斥和吸引所述电磁元件。有利的是，所述电流为交流电。优选的是，所述电磁元件包括与所述电磁元件分隔开的金属板。有利的是，与所述至少一个筛元件成固定关系的电磁元件被固定到所述振动筐上。
优选的是，所述至少一个筛面的至少一部分是水平的。有利的是，所述泥浆振动筛包括设置在筐上的上部筛面和下部筛面，所述上部筛面具有流体排出端，流体能够从上部筛面向下流到所述至少一个下部筛装置上，在下部筛面的上面并且在上部筛面流体排出端的下面安装有流动扩散装置，因此从上部筛面向下流动的流体流到流动扩散装置并且由此被扩散。
优选的是，所述泥浆振动筛进一步包括连接于所述筐上以便调节筐角度的角度调节装置。有利的是，所述泥浆振动筛进一步包括连接到振动分离器上以便感测筛子装置上物质的流动的流动传感器装置，所述流动传感器装置与所述控制装置通信并且受其控制，所述控制装置响应来自流动传感器装置的信号对振动筛的操作进行调节。
有利的是，所述电磁振动装置可在多个位置连接到所述筐上，这样所述筐的运动剖面可在线性运动、椭圆形运动、平衡椭圆形运动和圆周运动之间选择性改变。优选的是，所述筐的运动剖面包括在所述筐的进料端的第一形状和在所述筐的排料端的第二形状。有利的是，所述筐具有位于进入端和排出端之间的中间区域，所述筐的运动剖面包括在进料端的窄椭圆形以及在中间区域的中等椭圆形，在排料端的宽椭圆形。
优选的是，所述至少一个筛面具有可激励识别装置(energizableidentification apparatus)，用于读取所述可激励识别装置并且基于所述读取向所述控制装置发送信号的读取装置，当接收到基于筛子装置特性的信号并对其进行处理时，所述控制装置可自动地关闭所述振动分离器。有利的是，所述泥浆振动筛或它的筐进一步包括位于电磁振动装置上的可激励识别装置以便识别所述振动装置。优选的是，所述泥浆振动筛进一步包括或形成装备有读取装置的整套装置，所述读取装置用于读取可激励识别装置并且基于所述读取向所述控制装置发送信号。
优选的是，所述筐由合成物质制成，所述底座由钢制成。
本发明还提供了一种处理进入到振动分离器中的物质的方法，所述方法包括将物质进给到振动分离器中的步骤，所述振动分离器包括底座，可移动地安装到底座上并且用于支撑用于处理引入到振动分离器中的物质的筛子装置的筐，筛子装置由所述筐支撑，所述物质流到筛子装置上以便处理，至少部分筛子装置不向下倾斜，连接于所述筐以便振动所述筛子装置和筐的电磁振动装置，用于驱动所述电磁振动装置的驱动装置，和用于控制所述驱动装置和电磁振动装置的控制装置，处理振动分离器中的物质，利用控制装置控制电磁振动装置。
优选的是，所述振动分离器包括连接于所述筐的角度调节装置，所述方法进一步包括用所述角度调节装置调节振动筐的角度的步骤。有利的是，所述驱动装置包括以选定频率选择性地驱动所述电磁振动装置的变频驱动装置，连接于所述振动分离器以便感测表示振动分离器操作的参数从而提供与所述参数相应信号的传感器装置，所述控制装置接收来自所述传感器装置的信号，基于所述信号控制所述振动分离装置，所述方法进一步包括利用控制装置控制变频驱动装置的步骤。优选的是，所述控制装置自动地向变频驱动装置发送信号以便改变电磁振动装置的频率从而改变施加到所述筐上的力。
有利的是，其中包含物质的筐具有固有的共振频率，当物质流经所述筐时所述控制装置保持所述固有共振频率。当所述筐满载和空载时，所述振动分离器支撑在弹簧上的部分的固有共振频率将改变。馈送进入所述控制装置中的反馈系统改变电磁振动装置的速度以便与振动分离器的支撑于弹簧部分的共振频率相匹配。
优选的是，所述控制装置控制所述驱动装置以便去除所述筛子装置的堵塞。有利的是，基于固有共振频率，确定从振动分离器排出的固体的量。
有利的是，所述振动分离器为泥浆振动筛，所述物质为具有固体的钻井液。
本发明还提供了一种包含指令的计算机可读介质，当由计算机执行所述指令时实施用于处理引入到振动分离器中的物质的方法，所述方法包括将物质引入到振动分离器中的步骤，所述振动分离器包括底座，筛子装置，可移动地安装到底座上并支撑用于处理引入到所述振动分离器中的物质的筛子装置的筐，所述物质流到筛子装置上，至少部分筛子装置不向下倾斜，位于所述筐上以便振动所述筛子装置的电磁振动装置，驱动所述电磁振动装置的驱动装置，和控制装置，所述方法包括处理振动分离器中的物质并且利用控制装置控制所述电磁振动装置和驱动装置。
本发明同样提供了一种包括至少一个位于筐内的上部筛子装置的筛子装置，所述至少一个上部筛子装置具有流体排出端，在所述筐内位于至少一个上部筛子装置下面的至少一个下部筛子装置，流体可从至少一个上部筛子装置向下流到至少一个下部筛子装置上，和安装于至少一个上部筛子装置的流体排出端下面并且位于至少一个下部筛子装置上面的流动扩散装置，这样从至少一个上部筛子向下流动的流体流到流动扩散装置上并由此扩散。
在某些实施例中，本发明公开了一种泥浆振动筛或振动分离器，其具有底座；可移动地安装于所述底座上以便支撑用于处理在所述筐的第一端引入到振动分离器中的物质的筛子装置的筐或其他筛子安装结构；位于所述筐上的一个筛子、多个筛子、一个筛子组件或多个筛子组件或者是上倾的或者是平的和/或所述振动分离器或泥浆振动筛从输入的进料中分离流体；和至少一个用于振动所述筐或其他结构以便振动所述筛子等的电磁振动装置。
为了更好地理解本发明，借助于实施例参考下述附图，其中：
图1A为根据本发明的泥浆振动筛的透视图；
图1B为图1A中泥浆振动筛的端面视图；
图1C为图1A中泥浆振动筛的侧视图；
图1D为图1A中泥浆振动筛的顶部视图；
图1E为图1A中泥浆振动筛的部分侧视图；
图2A为根据本发明的泥浆振动筛横截面的侧视图；
图2B为根据本发明的泥浆振动筛横截面的侧视图；和
图2C为根据本发明的泥浆振动筛横截面的侧视图。
图1A到1E说明了根据本发明的泥浆振动筛1200，其包括具有流体进料罐1204的底座1202，包含固体的钻井液从进料罐1204供给到筛子组件1210中。流经所述筛子组件1210的钻井液向下流动，沿着(“上”倾的)筛子组件1210向上移动的物质(包括不需要的固体，例如钻屑)离开所述筛子组件1210的端部并且向下流动到同样“上”倾的下部筛子组件1220上。流经所述筛子组件1220的钻井液流入泥浆槽、泥浆灌或收集箱1208中，所述物质(包括不需要的固体，如钻屑)离开筛子组件1220的端部并且落入容器中或进一步的处理装置中。
所述筛子组件1210和1220可释放地安装于筐1230的平台1232和1234上。两个电磁装置1240安装在可选择地利用弹簧1244固定于底座1202上的支撑1242上。固定于安装架1246(一方面，其由合成物质制成)上的板1243由电磁装置1240吸引，所述安装架1246固定于所述筐1230上。每个电磁装置1240具有安装架1240a(一方面，其由合成物质制成)。通过给电磁装置1240施加脉冲能量(例如交流电)，所述板被快速地朝向或远离所述电磁装置1240运动，因此振动所述筐1230和所述筛子组件1210和1220。
施加到所述电磁铁上的交流电使所述磁铁和板之间产生电磁引力。输入到电磁铁的输入电流频率与所述筐的输入振动频率相同。所述筐的振幅为电磁铁的输入电流和频率、振动筐和被处理的物质的重量、弹簧或支撑筐的共振器的刚度的函数。通常，当电磁铁的输入电流增加时，所述振幅增加。当电磁铁的输入电流减少时，所述振幅减小。一方面，所述装置1240以固有的共振频率振动所述筐1230。
在所述筐1230和所述支撑1242之间连接有板簧或共振器1250以便允许所述筐1230相对于电磁装置1240具有受限的运动自由度。
控制器1260(示意性地显示，该控制器可为任何适合的已知可编程逻辑控制器(“PLC”)，变频驱动器(“VED”)(每个装置装备有一个)，或用于控制电磁装置的控制器和/或这里公开的具有控制所述电磁装置的适合装置、设备和编程的任何控制装置或控制系统)通过线路1262-1265(示意性地显示)控制所述电磁装置1240。在某些方面，所述控制器1260通过控制所述电磁装置1240来控制所述筐1230的振幅和频率。一个或多个加速度计1270测量所述筐1230的加速度并且通过电缆1266(例如多股电缆)向控制器1260提供信号。一方面，所述加速度计测量加速度并且向控制系统或PLC发送输出信号。所述控制系统或PLC包含控制所述电磁铁的参数。选择加速度调整点并且将其编程到PLC中。如果加速度计测量到加速度低于所述调整点，那么所述控制系统或PLC增加电磁铁的输入电流。如果加速度计测量到加速度高于所述调整点，那么所述控制系统或PLC将减少电磁铁的输入电流。如果加速度计测量到加速度位于调整点，那么所述控制系统或PLC将保持之前的电磁铁输入电流。这样，由于这种闭环加速度控制，所述泥浆振动筛可在负荷下(和在变化的负荷下)以恒定的加速度工作，一方面在负荷下以恒定的固有共振频率工作。
在某些方面，所述系统借助负载弹簧或共振器以筐的固有频率工作。在系统的共振下操作所述振动筛大大减少了驱动所述系统所需要的输入能量。某些常规的振动筛以固有频率的许多倍的频率工作并且需要过多的工作能量。在固有频率下操作根据本发明的振动筛减少了能量需求并且允许使用更轻的筐。
某些常规的振动筛在固定的马达转速下工作并且具有固定的旋转质量。这在固定的频率下产生了固定的力。没有钻井泥浆附加质量的筐在额定加速度下工作。当钻井泥浆加入到所述筐时，系统质量增加了，但是所述驱动力保持不变。结果是加速度显著减小。加速度是确定振动筛性能和流体处理能力的主要因素。对于常规振动筛来说，为了能够在宽的载荷范围内操作，一些筐被设计得与它们处理的载荷相比特别沉重。这有助于减少随着载荷增加加速度减小的影响。然而，高于系统固有频率工作的沉重的筐需要特别大的输入功率。即使对于沉重的振动筐，在外加加重钻井泥浆的情况下，一些常规的振动筛也可能损失高达25％的额定加速度。
在某些情况下，根据本发明的振动筛改变电磁铁的输入频率以便与所述系统的固有频率相匹配。因此，当更多的质量被加入到具有钻井泥浆的系统中时，所述PLC能够自动确定新的更低的固有频率。另外，在某些情况下，来自加速度计的反馈被PLC利用以便改变到电磁铁的电流并且维持恒定的加速幅度。所述振动筛的电磁铁可由典型的输入电流函数和叠加的高频信号驱动以部分地去除筛子的堵塞。这同样可由具有典型输入电流函数的异相驱动完成。由于增加筛子的重量改变了系统的固有频率，因此该频率可被测量以便有助于确定振动筛排出的钻屑重量。代表所述系统固有频率的信号被发送到PLC和/或计算排出固体总量的计算机中。一方面，由于所述振动筛自动变成固有频率，因此可以指示所述质量(固体，液体，加上任何其他物质)。所述系统的固有频率可通过获取(质量除以刚度的)平方根计算，其中所述质量为总振动质量(一个筛子或多个筛子加上筐加上筛子硬件加上固体加上液体的质量)，所述刚度为沿着振动方向的共振器的当量弹簧刚度(例如，如果使用了四个，则为4)。由于所述系统的刚度不变，因此当流动开始和当流动进行时，所述固有频率的任何变化都是由于筛子上增加的质量造成的。当(位于振动筛的排出端的)最后的筛子或出口的筛子被计算时，可以假定筛子上的大部分质量被排出并且可被认为表示排出的固体。
在一个实施例中，所述控制器(PLC或计算机)包括两个控制回路。一个控制回路通过改变施加到磁铁上的电压并且测量来自加速度计的表示加速度的信号来控制加速度。另一个控制回路控制所述频率以便保持输入功率与输出加速度的最低比率。为了发现所述系统的固有频率，所述控制器在预计包含所述固有频率的给定范围内扫描磁铁频率。对于相同的输入产生最大加速度的频率为固有频率。频率控制回路尽力将所述频率维持在固有频率。一旦发现固有频率，如果输入功率与输出加速度的比率减小，那么所述控制器将调低所述频率，直到发现保持相同加速度所需要的输入功率最小的频率。
提供具有一个、两个或多个电磁振动器的振动分离器或泥浆振动筛，所述振动分离器或泥浆振动筛具有一个、两个或多个大体水平的筛子和/或一个、两个或多个向上倾斜的筛子，这些都在本发明的范围内。
图2A示意性地显示了根据本发明的具有流动扩散装置1310的泥浆振动筛1312。图2A以及图2B和图2C中的所述流动扩散装置可为美国专利US6868972中公开的任何流动扩散装置。从上部筛子1316的出口端1311流出的流体冲击所述流动扩散装置1310。如果在适当位置没有所述流动扩散装置1310，那么来自上部的流体将冲击下部筛子1320上的区域1315。筐1324支撑所述筛子。所述流动扩散装置1310(如同对于任何这样的装置所具有的情况)被固定到所述筐1324上。除了固定到所述筐1324之外或代替固定到所述筐，所述流动扩散装置1310还可被连接到上部筛子、下部筛子、或者两者上。所述流动扩散装置1310具有一个或一系列孔1318，所述孔允许流体通过并向下流到下部筛子1320上。
振动装置1322(示意性地显示；这里所公开的任何电磁振动装置)振动安装有上部筛子1316和下部筛子1320的筐1324。待处理的流体被引入到泥浆振动筛1312的池端1326中。流体从两个筛子向下流入到收集箱1328中。分离出的物质从下部筛子1320的排出端1317排出。
图2B显示了根据本发明的具有流动扩散装置1330的泥浆振动筛1332。在泥浆振动筛1332的流体引入端1334引入的流体流至上部筛子1336。该流体的大部分从上部筛子1336流至中间筛子1340并且通过所述中间筛子1340流至下部筛子1342。来自中间筛子1340的端部1344的流体(见箭头，图2B中位于装置1330上部)向下流到流动扩散装置1330上，在所示实施例中，所述流动扩散装置为实心板；但是根据本发明，所述流动扩散装置可具有一个或多个孔，等等，以便流体流过。振动装置1322(如上文描述的；示意性地显示)振动设置有筛子的筛子安装筐1346。
图2C显示了根据本发明的具有流动扩散装置1350(如上文描述的)的泥浆振动筛1352，所述流动扩散装置位于上部筛子1356(其如同可为这里任何实施例中的任何筛子等，可为任何合适的已知筛子、筛子装置或一个筛子组件或多个筛子组件)的流体排出端1354下面。从端部看，所述流动扩散装置一方面具有由呈截头“V”形的平直部分1363间隔开的两个侧面1361、1362，但是在本发明的范围内，这里的任何流动扩散装置可为“V”形、“U”形、截头“V”形或截头“U”形，或者平的。一方面，侧面1361和/或侧面1362被取消了。
来自上部筛子1356的流体排出端1354的流体落入流动扩散装置1350中并且从那里向下流到下部筛子1358上(其如同可为这里任何实施例中的任何筛子等，可为任何适合的已知筛子、筛子装置或筛子组件)。一方面，在流动扩散装置1350的平的部分1363上提供有(不同直径的)流体流动孔。一方面，所有的孔具有相同的直径。一方面，流动扩散装置1350在上部筛子1356的下面延伸并且在长度上略小于位于所述流动扩散装置1350上部的上部筛子1356的宽度。振动器装置1322(示意性地显示；如上文描述的装置1322)振动固定有筛子1356和1368的筛子安装筐1366。
可用压电装置替代本发明中任何实施例所公开的任何电磁振动装置，包括但并不限制于如美国专利US6543620、US6938778和US6953122以及这些专利所引用的参考文件中公开的压电换能器和接线盘；在所述参考中涉及这些专利-为了所有目的本文完全结合所有的所述专利。为所有目完全结合在这里的是申请日为2005年10月20日、序列号名称为“具有识别装置的泥浆振动筛和筛子”、与本发明被共同拥有的美国专利申请。
结合本发明驱动装置的泥浆振动筛的特殊用途是关于PCT公开号为WO2005/105327中公开类型的泥浆振动筛，其公开了一种具有一种机构的泥浆振动筛，所述机构用于自动调节筛子倾斜度以便保持一池子包含固体的钻井液处于期望的深度。