МНОГОПЛАТФОРМЕННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ
MULTIPLATFORM COMPLEX FOR MOVING SOLID PARTICLES

Данная заявка заявляет приоритет предварительной заявки на патент США №62195390, поданной 22 июля 2015 года, содержание которой полностью включено в данную заявку посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Технология, связанная с разведкой и добычей углеводородных флюидов, таких как нефть и газ, включает в себя множество способов бурения в пласте стволов скважин для обнаружения и извлечения углеводородных флюидов. Часто во время таких буровых работ буровую жидкость закачивают через бурильную трубу, а затем через буровое долото в ствол скважины, в основном, для очистки, смазки и охлаждения бурового долота. Перед возвратом буровой жидкости на поверхность земли она смешивается с буровой грязью и буровым шламом (далее называемыми «шламом»), таким как дробленная горная порода и глина.
На поверхности буровую жидкость обычно отделяют от шлама и повторно используют в процессе бурения перед удалением шлама, особенно когда буровая жидкость содержит масла или синтетические масла. Однако данное разделение на буровой площадке может быть неэффективным при использовании стандартного оборудование для удаления твердых частиц из бурового раствора на буровой площадке, такого как вибрационные сита для очистки бурового раствора от выбуренной породы, гидроциклоны и центрифуги, при этом значительное количество буровой жидкости может содержать шлам.
Традиционные способы удаления бурового шлама включают разгрузку в отвал, транспортировку ковша, ленточные конвейеры, винтовые (шнековые) конвейеры, а также способы промывки, при которых требуется большое количество воды. Добавление воды создает дополнительные сложности, связанные с увеличением объема и массы, загрязнением, а также проблемы, связанные с транспортировкой. Наряду с существенными изменениями в зоне буровой установки, установка конвейеров требует значительных временных и финансовых затрат. Шнековые конвейеры также содержат дополнительные компоненты, которые подлежат износу, и могут быть источником опасности из-за непосредственной близости конечностей оператора к вращающимся узлам. В некоторых случаях шлам, который остается загрязненным некоторым количеством нефти, транспортируют с буровой установки на морскую буровую установку или на берег для закачивания в толщу пород в виде пасты густой консистенции или суспензии твердых частиц в жидкости.
На некоторых площадках содержание нефти, которая остается связанной со шламом, превышает допустимые уровни для сброса за борт или утилизации на промышленных полигонах, при этом необходимо выполнить один из видов вторичной обработки. Поскольку вторичная обработка не может осуществляться на буровой площадке с использованием обычного оборудования, во многих случаях шлам собирают на буровой площадке и переносят в резервуар, например, контейнер, ящик, опрокидывающаяся вагонетка и т.п., который затем транспортируют к установке вторичной обработки бурового шлама, в которую выгружают шлам из транспортного резервуара. Погрузка транспортного резервуара обычно осуществляется с помощью гусеничного экскаватора, для которого нужен оператор.
По этой причине возникла необходимость в улучшенной системе обработки бурового шлама, для которой требуется меньшее число операторов и оборудовании, для которого требуется техническое обслуживание в минимальном объеме.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Последующие фигуры приводятся для пояснения некоторых аспектов данного изобретения и не должны рассматриваться в качестве исчерпывающих вариантов реализации изобретения. Для специалистов в данной области техники, использующих преимущества данного изобретения, будут очевидны возможные существенные модификации, изменения, а также эквиваленты формы и функций.
На Фиг. 1 проиллюстрирована схема технологического процесса в соответствии с аспектами данного изобретения.
На Фиг. 2 проиллюстрирован вид многоплатформенного комплекса для твердых частиц в соответствии с аспектами данного изобретения.
На Фиг. 3 проиллюстрирован вид многоплатформенного комплекса для шлама в соответствии с аспектами данного изобретения.
На Фиг. 4 проиллюстрирован вакуумный улавливающий контейнер и клапан с вращающимся воздушным шлюзом в соответствии с аспектами данного изобретения.
На Фиг. 5 проиллюстрирован сепаратор твердых частиц в соответствии с аспектами данного изобретения.
На Фиг. 6 проиллюстрирован выпускной резервуар в соответствии с аспектами данного изобретения.
На Фиг. 7 проиллюстрирована система гидравлического подъемника для установки в соответствии с аспектами данного изобретения.
На Фиг. 8 проиллюстрирована скважина, подлежащей бурению, и прилегающей буровой площадки в соответствии с аспектами данного изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение в целом относится к транспортировке бурового шлама и отделению твердых частиц от жидкостей, находящихся в буровом шламе.
Устройство может содержать наземную часть, содержащую: вакуумный улавливающий контейнер, содержащий цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и первое отверстие около основания конуса, второе отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и третье отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью приема шланга, подающего твердые и жидкие материалы, причем вакуумный улавливающий контейнер предотвращает попадание в вакуумную систему по меньшей мере части твердых частиц и жидкостей; клапан с вращающимся воздушным шлюзом, соединенный с первым отверстием цилиндрического сосуда; вакуумную систему, содержащую впускное отверстие, выпускное отверстие и воздуходувку, причем указанная вакуумная система закреплена на наземной части, причем впускное отверстие вакуумной системы гидравлически соединено со вторым отверстием около верхней части цилиндрического сосуда посредством вакуумной линии; и сепаратор твердых частиц, расположенный под клапаном с вращающимся воздушным шлюзом, причем сепаратор твердых частиц содержит сушильное устройство для бурового шлама, резервуар для стоков, выполненный с возможностью сбора стоков из сепаратора твердых частиц, и центробежный насос, выполненный с возможностью удаления стоков из резервуара для стоков.
Наземная часть может содержать множество платформ, причем каждый из: вакуумного улавливающего контейнера, клапана с вращающимся воздушным шлюзом, вакуумной системы и сепаратора твердых частиц расположен на или в непосредственной близости по меньшей мере одной платформы. В одном варианте реализации данного изобретения наземная часть содержит по меньшей мере три платформы, причем вакуумный улавливающий контейнер и вращающийся воздушный шлюз расположены на первой платформе, вакуумная система находится на второй платформе, а сепаратор твердых частиц расположен на третьей платформе. Устройство может дополнительно содержать расширительный вакуумный контейнер между вакуумной системой и вторым отверстием вакуумного улавливающего контейнера, причем расширительный вакуумный контейнер содержит цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и четвертое отверстие около основания конуса, пятое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда расширительного вакуумного контейнера, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и шестое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда расширительного вакуумного контейнера, гидравлически соединенное и выполненное с возможностью приема материала из второго отверстия вакуумного улавливающего контейнера. Устройство может дополнительно содержать гидравлическую подъемную систему, расположенную на наземной части, выполненную с возможностью вертикального подъема над сепаратором твердых частиц по меньшей мере одного из: цилиндрического сосуда, клапана с вращающимся воздушным шлюзом и их комбинации. Наземная часть может содержать телескопические установочные стойки, обеспечивающие регулировку высоты наземной части над опорной поверхностью. Устройство может дополнительно содержать установку для мытья под давлением. Устройство может дополнительно содержать очиститель решет. Наземная часть может быть выполнена с возможностью размещения резервуара для улавливания шлама под сепаратором твердых частиц. Устройство может дополнительно содержать выпускной резервуар, расположенный в непосредственной близости к наземной части, причем выпускной резервуар содержит цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и седьмое отверстие около основания конуса, восьмое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда выпускного резервуара, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и девятое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда выпускного резервуара, гидравлически соединенное и выполненное с возможностью приема материала из второго отверстия вакуумного улавливающего контейнера.
Способ обработки бурового шлама может включать: прием бурового шлама, содержащего твердые частицы и жидкости, в устройстве, содержащем наземную часть, причем устройство содержит: вакуумный улавливающий контейнер, содержащий цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и первое отверстие около основания конуса, второе отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и третье отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью приема шланга, подающего твердые и жидкие материалы, причем вакуумный улавливающий контейнер предотвращает попадание в вакуумную систему по меньшей мере части твердых частиц и жидкостей; клапан с вращающимся воздушным шлюзом, соединенный с первым отверстием цилиндрического сосуда; вакуумную систему, содержащую впускное отверстие, выпускное отверстие и воздуходувку, причем указанная вакуумная система закреплена на наземной части, причем впускное отверстие вакуумной системы гидравлически соединено со вторым отверстием около верхней части цилиндрического сосуда посредством вакуумной линии; и сепаратор твердых частиц, расположенный под клапаном с вращающимся воздушным шлюзом, причем сепаратор твердых частиц содержит сушильное устройство для бурового шлама, резервуар для стоков, выполненный с возможностью сбора стоков из сепаратора твердых частиц, и центробежный насос, выполненный с возможностью удаления стоков из резервуара для стоков; и отделение твердых частиц и жидких стоков в сепараторе твердых частиц.
Способ может дополнительно включать по меньшей мере одно из: высушивание твердых частиц, откачивание стоков из резервуара для стоков и их комбинацию. Способ может дополнительно включать прием материала в расширительный вакуумный контейнер, причем устройство дополнительно содержит расширительный вакуумный контейнер между вакуумной системой и вторым отверстием вакуумного улавливающего контейнера, причем расширительный вакуумный контейнер содержит цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и четвертое отверстие около основания конуса, пятое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда расширительного вакуумного контейнера, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и шестое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда расширительного вакуумного контейнера, гидравлически соединенное и выполненное с возможностью приема материала из второго отверстия вакуумного улавливающего контейнера. Способ может дополнительно включать подачу положительного давления воздуха в расширительный контейнер для разгрузки расширительного вакуумного контейнера, при этом устройство дополнительно содержит 4-ходовой клапан, гидравлически соединенный с вакуумным насосом, обеспечивая возможность подачи вакуумным насосом положительного давления воздуха в расширительный вакуумный контейнер. Способ может дополнительно включать прием материала в выпускной резервуар, причем устройство дополнительно содержит выпускной резервуар, расположенный в непосредственной близости к наземной части, причем выпускной резервуар содержит цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и седьмое отверстие около основания конуса, восьмое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда выпускного резервуара, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и девятое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда выпускного резервуара, гидравлически соединенное и выполненное с возможностью приема материала из второго отверстия вакуумного улавливающего контейнера.
Способ может дополнительно включать подъем по меньшей мере одного из: цилиндрического сосуда, клапана с вращающимся воздушным шлюзом и их комбинации в вертикальном направлении от сепаратора твердых частиц, причем устройство дополнительно содержит гидравлическую подъемную систему, расположенную на наземной части, выполненную с возможностью подъема по меньшей мере одного из: цилиндрического сосуда, клапана с вращающимся воздушным шлюзом и их комбинации в вертикальном направлении над сепаратором твердых частиц. Способ может дополнительно включать подъем по меньшей мере одного из: цилиндрического сосуда, клапана с вращающимся воздушным шлюзом, сепаратора твердых частиц и их комбинации в вертикальном направлении, причем наземная часть содержит телескопические установочные стойки, обеспечивающие регулировку высоты наземной части над опорной поверхностью. Способ может дополнительно включать очистку решета посредством очистителя решет, причем устройство дополнительно содержит очиститель решет. Очиститель решет может использоваться для очистки сеток буровых вибросит. Способ может дополнительно включать осаждение отделенных твердых частиц в резервуар для улавливания шлама, причем наземная часть выполнена с возможностью размещения резервуара для улавливания шлама под сепаратором твердых частиц. Способ может дополнительно включать размещение шланга на третьем отверстии около верхней части цилиндрического сосуда в резервуаре для бурового раствора для удаления материала из резервуара для бурового раствора.
Способ очистки резервуаров для бурового раствора может включать: прием бурового раствора из резервуаров для бурового раствора, причем указанный буровой раствор содержит твердые частицы и жидкости, в устройстве, содержащем наземную часть, причем устройство содержит: вакуумный улавливающий контейнер, содержащий цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и первое отверстие около основания конуса, второе отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и третье отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью приема шланга, подающего твердые и жидкие материалы, причем вакуумный улавливающий контейнер предотвращает попадание в вакуумную систему по меньшей мере части твердых частиц и жидкостей; клапан с вращающимся воздушным шлюзом, соединенный с первым отверстием цилиндрического сосуда; вакуумную систему, содержащую впускное отверстие, выпускное отверстие и воздуходувку, причем указанная вакуумная система закреплена на наземной части, причем впускное отверстие вакуумной системы гидравлически соединено со вторым отверстием около верхней части цилиндрического сосуда посредством вакуумной линии; и сепаратор твердых частиц, расположенный под клапаном с вращающимся воздушным шлюзом, причем сепаратор твердых частиц содержит сушильное устройство для бурового шлама, резервуар для стоков, выполненный с возможностью сбора стоков из сепаратора твердых частиц, и центробежный насос, выполненный с возможностью удаления стоков из резервуара для стоков; и отделение твердых частиц и жидких стоков в сепараторе твердых частиц. Способ может дополнительно включать возврат жидких стоков к активной операции бурения. Прием бурового раствора может осуществляться посредством шланга, проходящего от резервуара для бурового раствора к третьему отверстию около верхней части цилиндрического сосуда.
Система обработки бурового шлама может содержать: устройство обработки бурового шлама, содержащее систему для перемещения крупных твердых частиц, выполненную с возможностью сбора и обработки бурового шлама, содержащую: устройство, содержащее наземную часть, содержащую: вакуумный улавливающий контейнер, содержащий цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и первое отверстие около основания конуса, второе отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и третье отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью приема шланга, подающего твердые и жидкие материалы, причем вакуумный улавливающий контейнер предотвращает попадание в вакуумную систему по меньшей мере части твердых частиц и жидкостей; клапан с вращающимся воздушным шлюзом, соединенный с первым отверстием цилиндрического сосуда; вакуумную систему, содержащую впускное отверстие, выпускное отверстие и воздуходувку, причем указанная вакуумная система закреплена на наземной части, причем впускное отверстие вакуумной системы гидравлически соединено со вторым отверстием около верхней части цилиндрического сосуда посредством вакуумной линии; и сепаратор твердых частиц, расположенный под клапаном с вращающимся воздушным шлюзом, причем сепаратор твердых частиц содержит сушильное устройство для бурового шлама, резервуар для стоков, выполненный с возможностью сбора стоков из сепаратора твердых частиц, и центробежный насос, выполненный с возможностью удаления стоков из резервуара для стоков.
Приведенные ниже иллюстративные примеры даны с целью представить обсуждаемый в данной заявке объект изобретения в целом и не предназначены для ограничения описываемых принципов изобретения. В следующих разделах описаны различные дополнительные варианты реализации изобретения и примеры со ссылками на чертежи, на которых одинаковыми цифрами обозначены одинаковые элементы, при этом для описания иллюстративных вариантов реализации изобретения используются описания направлений, но, аналогично иллюстративным вариантам реализации, их не следует использовать для ограничения данного изобретения.
Схема технологического процесса
На Фиг. 1 проиллюстрирована схема технологического процесса в соответствии с аспектами данного изобретения, причем она не должна ограничиваться только элементами, показанными в этом примере. Устройство 100 по данному изобретению принимает буровой шлам, содержащий жидкости 110, твердые частицы 112 и воздух 114, в вакуумный улавливающий контейнер 116. Воздух 114 выходит из вакуумного улавливающего контейнера 116 через линию 118 и перемещается в вакуумный агрегат 120, из которого позже он может быть выпущен в атмосферу 122. Жидкости 110 и твердые частицы 112 проходят через клапан 124 с вращающимся воздушным шлюзом и подаются в сепаратор 126 твердых частиц. Твердые частицы 112 отделяются от жидкостей 110 и подаются из сепаратора 126 твердых частиц в улавливающий сосуд 128. Жидкости 110 направляются по линии 130 в сточный резервуар 132 для стоков. Жидкости 136 из резервуара 132 для стоков могут циркулировать для повторного использования посредством центробежного насоса 134 или могут быть закачаны в другое место 138 посредством того же центробежного насоса 134.
Многоплатформенная установка
Устройство по данному изобретению содержит компоненты, расположенные на разных платформах, основываясь на функции, простоте использования, простоте обслуживания и комбинациях всех этих особенностей. На Фиг. 2-3 проиллюстрирован неограничивающий пример многоплатформенной установки 200, 300. Вакуумный улавливающий контейнер 210 принимает твердые частицы и жидкости через фланец 212, к которому может быть присоединен всасывающий шланг (не показан). Пары и, возможно, некоторые туманные и переносящие жидкости могут перемещаться к опциональному расширительному вакуумному контейнеру 214, который также может называться сборным резервуаром для ликвидации аварийных разливов на площадке. Один или оба этих контейнера 212, 214 могут быть расположены на платформе 310 контейнера. Вакуумный агрегат 216 обеспечивает всасывание для контейнеров 212 и 214 через вакуумную линию 312. К нижней части вакуумного коллектора 210 прикреплен клапан 218 с вращающимся воздушным шлюзом. Твердые частицы и жидкости проходят через этот клапан 218 в сепаратор 220 твердых частиц. Сепаратор 220 твердых частиц может быть расположен на платформе 314 сепаратора твердых частиц. Твердые частицы из сепаратора 220 твердых частиц могут быть помещены в резервуар 316 для улавливания шлама. Жидкости из сепаратора 220 твердых частиц могут поступать в резервуар 318 для стоков. Для откачки жидкостей из резервуара 318 для стоков может использоваться центробежный насос 222. Дополнительное оборудование, которое может находиться на устройстве 200, 300, может содержать гидравлический блок 224 питания, электрический очиститель 226 решет и электрическую установку 320 для мытья под давлением. Установка 320 для мытья под давлением может использоваться для очистки всего рабочего участка и может дополнительно использоваться для очистки сеток буровых вибросит, расположенных поблизости.
Вакуумный улавливающий контейнер
Важным элементом устройства по данному изобретению является вакуумный улавливающий контейнер. Как проиллюстрировано на Фиг. 4, вакуумный улавливающий контейнер 400 содержит впускное отверстие 410 для приема твердых частиц 412 и жидкостей 414, а также воздуха. Твердые частицы 412 и жидкости 414 отделяются от воздуха 416 посредством вакуумной линии 418, которая прикреплена к отверстию 416 около верхней части вакуумного улавливающего контейнера 400. Твердые частицы 412 и жидкости 414 осаждаются на дно вакуумного улавливающего контейнера 400 и выходят через отверстие 422 в клапан 430 с вращающимся воздушным шлюзом. Для облегчения всасывания твердых частиц и жидкостей в вакуумный улавливающий контейнер 400 к впускному отверстию 410 может быть присоединен шланг (не показан).
В качестве неограничивающего примера воздух, жидкости и твердые частицы могут поступать в вакуумный улавливающий контейнер со скоростью около 46 м/с (150 фут/с). После осаждения твердых частиц и жидкостей поток воздуха замедляется примерно до 0,6-0,9 м/с (2-3 фут/с) и поступает на вакуумный агрегат с рабочим давлением около 91,4 кПа (27 дюймов ртутного столба). Твердые частицы и жидкости продолжают двигаться к клапану с вращающимся воздушным шлюзом.
Клапан с вращающимся воздушным шлюзом
Как проиллюстрировано на Фиг. 4, клапан 430 с вращающимся воздушным шлюзом прикреплен к нижнему отверстию 422 вакуумного улавливающего контейнера 400. Клапан с вращающимся воздушным шлюзом герметизирует вакуумный улавливающий контейнер, поддерживая вакуум, необходимый для всасывания твердых частиц и жидкостей в вакуумный улавливающий контейнер. Клапан с вращающимся воздушным клапаном, приводимый в действие электродвигателем, непрерывно загружает однородный поток твердых частиц и жидкостей в сепаратор твердых частиц.
Вакуумная система
Вакуумная система 216 содержит воздуходувку типа «Руте». Как проиллюстрировано на Фиг. 3, вакуумная система 216 может быть установлена на платформе около вакуумного улавливающего контейнера 210. Вакуумная система должна быть спроектирована таким образом, чтобы создавался вакуум достаточной степени для перемещения твердых частиц и жидкостей от буровой установки к вакуумному улавливающему контейнеру и через опциональный расширительный вакуумный контейнер.
3
В качестве неограничивающего примера, вакуумная система с электродвигателем мощностью 73,5 кВт (100 лошадиных сил), который приводит в действие воздуходувку типа «Руте», может создавать поток воздуха 49,6 м/мин (1750 кубических футов в минуту). Этого достаточно, чтобы создать вакуум 91,4 кПа (27 дюймов ртутного столба), обеспечивающий всасывание твердых частицы в вакуумный улавливающий контейнер через 15-ти сантиметровую (6 дюймовую) линию со скоростью около 46 м/с (150 фут/с).
Сепаратор твердых частиц
Как проиллюстрировано на Фиг. 5, устройство содержит сепаратор 500 твердых частиц. Данный сепаратор 500 твердых частиц может быть установлен на платформе 502 сепаратора твердых частиц. Сепаратор 500 твердых частиц содержит впускное отверстие 504 для приема твердых частиц и жидкостей, отверстие 506 для выпуска твердых частиц и отверстие 508 для выпуска жидкости. Платформа 502 сепаратора твердых частиц может содержать телескопические установочные стойки 510, которые обеспечивают регулировку высоты платформы 502 сепаратора твердых частиц для выравнивания при размещении различных сосудов 316 для приема твердых частиц, как проиллюстрировано на Фиг. 3.
Со ссылкой на Фиг. 2-3, сепараторы 220 твердых частиц могут поставляться как комплектный агрегат и обычно содержат сушильное устройство 220, резервуар 318 для стоков и центробежный насос 224 для удаления жидкости из резервуара 318 для стоков. Сепараторы твердых частиц также могут содержать решето. В сушильном устройстве для удаления твердых частиц и жидкостей из бурового шлама обычно используется центробежная сила.
Расширительный вакуумный контейнер/выпускной резервуар
Устройство по данному изобретению может содержать опциональный расширительный вакуумный контейнер, выполненный с возможностью ликвидации аварийных разливов на буровой площадке и дальнейшего предотвращения попадания в вакуумную систему туманов, переносящих жидкостей и твердых частиц из вакуумного улавливающего контейнера. Как проиллюстрировано на Фиг. 2-3, расширительный вакуумный контейнер 214 расположен между вакуумной системой 216 и вакуумным улавливающим контейнером 210. Расширительный вакуумный контейнер 214 может быть расположен на платформе 310 контейнера или на другой платформе. Расширительный вакуумный контейнер 210 имеет два отверстия около верхней части, одно из которых гидравлически соединено с вакуумным улавливающим контейнером 210, а другое соединено с вакуумной линией, ведущей к вакуумной системе 216. Также имеется выпускное отверстие (не показано) в нижней части расширительного вакуумного контейнера 210, которое используется для опорожнения расширительного вакуумного контейнера 210. Расширительный вакуумный контейнер 214 может содержать дополнительный фланец (не показан) около верхней части контейнера для соединения посредством шланга. Данное фланцевое соединение, как правило, меньше впускного отверстия от вакуумного улавливающего контейнера и может быть соединено посредством шланга небольшого диаметра, который может опускаться на пол буровой установки для использования при ликвидации разливов на площадке.
Расширительный вакуумный контейнер может использоваться при очищении места размещения буровой площадки с помощью промывки водой под давлением или очистки с помощью жидкой суспензии. Расширительный вакуумный контейнер, также известный как расширительный вакуумный контейнер буровой установки, может быть добавлен к вакуумному улавливающему контейнеру, чтобы обеспечить функцию промежуточного резервуара для улавливания. Данный расширительный вакуумный контейнер может содержать весь материал, подлежащий переносу, и может препятствовать прохождению материала в вакуумную систему. Как расширительный вакуумный контейнер, так и вакуумный улавливающий контейнер, могут запускаться одновременно.
Материал, подлежащий разделению, может быть перемещен в расширительный вакуумный контейнер, который выполняет функцию резервуара для временного хранения. Вакуумная система содержит 4-ходовой клапан, который можно поворачивать, чтобы вакуумный насос перенаправлял положительное давление воздуха в расширительный вакуумный контейнер, при этом осуществляя выгрузку контейнера.
Устройство по данному изобретению может также содержать выпускной резервуар, который выполняет функцию, аналогичную функции расширительного вакуумного контейнера. Выпускной резервуар расположен на земле и может быть добавлен к существующему устройству, которое не содержит расширительный вакуумный контейнер. Как проиллюстрировано на Фиг. 6, выпускной резервуар 600 содержит впускное отверстие 602, которое соединено с вакуумным улавливающим контейнером, и соединение 604 вакуумной системы, которое соединено с вакуумной линией от вакуумной системы. Выпускное отверстие 606 в основании выпускного резервуара 600 может содержать запорный клапан и используется для разгрузки выпускного резервуара 600. Выпускной резервуар 600 может содержать дополнительный фланец 610 для соединения посредством шланга. Данное фланцевое соединение 610, как правило, меньше впускного присоединения 602 от вакуумного улавливающего контейнера и может быть соединено посредством шланга небольшого диаметра, который может спускаться на пол буровой установки для использования при ликвидации разливов на площадке. Выпускной резервуар 600 может быть установлен на переносной раме 608 и может быть расположен в непосредственной близости, или прикреплен, к наземной части, содержащей вакуумный улавливающий контейнер. Выпускной резервуар может использоваться в случае, когда добавление к существующему устройству наземной части новой платформы, содержащей расширительный вакуумный контейнер, является чрезмерно дорогостоящим.
Гидравлический подъемник для установки
На платформе, где размещается вакуумный улавливающий контейнер, может использоваться гидравлическая подъемная система, приводимая в действие посредством гидравлического двигателя и гидравлического блока питания. Как проиллюстрировано на Фиг. 7, гидравлический подъемник 700 для установки содержит гидравлические цилиндры 702, установленные на платформе контейнера, удерживающие вакуумный улавливающий контейнер 710, клапан 714 с вращающимся воздушным шлюзом и опциональный расширительный вакуумный контейнер 712. Платформа содержит телескопические установочные стойки 704, которые вставляются во втулки 706 сепаратора твердых частиц. Чтобы использовать гидравлическую подъемную систему 700, клапан 714 с вращающимся воздушным шлюзом отсоединяют от фланца 708 сепаратора твердых частиц, при этом гидравлические цилиндры 702, приводимые в действие гидравлическим блоком 724 питания, поднимают платформу контейнера вверх, обеспечивая возможность выполнения технического обслуживания оборудования, такого как клапан 714 с вращающимся воздушным шлюзом или сепаратор 707 твердых частиц. Гидравлический блок 724 питания может поставляться в виде агрегата и обычно содержит резервуар для жидкости для гидросистемы и гидропоршневой насос, а также соответствующие шланги для циркуляции жидкости для гидросистемы.
Гидравлическая подъемная система обеспечивает простоту использования во время установки и технического обслуживания. С помощью гидравлической подъемной системы раму можно установить в требуемом положении, необходимом для размещения различного оборудования, расположенного под вакуумным улавливающим контейнером. Также вакуумный улавливающий контейнер можно поднимать и во время технического обслуживания. Это может значительно сократить рабочее время, необходимое для установки и планового технического обслуживания оборудования.
Очиститель решет
Как проиллюстрировано на Фиг. 2, устройство может содержать опциональный электрический очиститель 226 решет. Очиститель решет может поставляться в виде агрегата и обычно содержит чистящую щетку, шланг для распыления жидкости под высоким давлением и насос. В качестве неограничивающего примера, электрический очиститель решет может обеспечить производительность 5,68 л (1,5 галлона) жидкости в минуту под давлением 4,83 МПа (700 фунтов/квадратный дюйм) для очистки решет, расположенных на наземной части устройства, или для очистки сеток буровых вибросит на расположенной поблизости буровой установке.
Установка для мытья под давлением
Как проиллюстрировано на Фиг. 3, устройство может содержать опциональную установку 320 для мытья под давлением. Установка для мытья под давлением может поставляться в виде агрегата и обычно содержит чистящую щетку, шланг для распыления жидкости под высоким давлением и насос. В качестве неограничивающего примера, электрическая установка для мытья под давлением может обеспечивать производительность от около 0 л до около 42 л (от около 0 до около 11 галлонов) жидкости в минуту под давлением от около 0 МПа до 20 МПа (от около 0 до около 3000 фунтов/квадратный дюйм) для очистки рабочей зоны вокруг буровой установки.
Другое оборудование
Устройство может содержать другое оборудование, необходимое для выполнения функций, связанных с устройством. В качестве неограничивающего примера, устройство может содержать систему управления, выполненную с возможностью контроля или управления по меньшей мере одним из: уровнем материала в вакуумном улавливающем контейнере, уровнями текучей среды в механическом оборудовании, вакуумом на фильтрах, на точках врезки вспомогательного оборудования и их комбинациями. Для управления оборудованием, расположенным на устройстве, также может использоваться панель управления.
Использование внутри и около ствола скважины
Со ссылкой на Фиг. 8, проиллюстрирована буровая установка 40 для бурения с использованием буровой жидкости ствола 44 скважины, который проходит сквозь толщу 42 земли. На конце колонны 52 бурильных труб, содержащей несколько секций бурильной трубы, может быть установлено буровое долото 50. Бурение ствола 44 скважины может осуществляться с помощью привода вращения на поверхности посредством вращения колонны 52 бурильных труб и приложения крутящего момента и силы, обеспечивающих прохождение бурового долота 50 через ствол 44 скважины. Буровая жидкость может перемещаться через колонну 52 бурильных труб посредством одного или большего количества насосов 54. Буровая жидкость может циркулировать мимо бурового долота 50 и обратно к поверхности, как показано стрелками 46, при этом удаляя буровой шлам из ствола скважины (т.е. материал, такой как скальная порода, образующаяся при бурении). Этот шлам может направляться в резервуар 56 для бурового раствора для хранения.
При использовании вышеописанных устройств буровой шлам может быть удален из резервуара для бурового раствора с помощью шланга, соединенного с вакуумным улавливающим контейнером. Буровой шлам разделяется сепаратором твердых частиц на твердые частицы и жидкости. Жидкости направляются в резервуар для стоков, из которого их можно транспортировать за пределы площадки или возвратить на активную буровую площадку для повторного использования во время текущих буровых работ. Благодаря этому также исключается необходимость в использовании для очистки резервуаров для бурового раствора автоцистерны с вакуумным насосом и связанных с этим расходов.
Описанные устройства могут прямо или косвенно воздействовать на различное скважинное оборудование и инструменты, которые могут соприкасаться с уплотнительными устройствами во время работы. Такое оборудование и инструменты могут включать, но не ограничиваются ими, обсадную колонну ствола скважины, хвостовик ствола скважины, колонну заканчивания, вставные колонны, колонну бурильных труб, гибкую трубу, тросовую проволоку, кабель для работы с внутрискважинным инструментом, бурильную трубу, утяжеленные бурильные трубы, гидравлические забойные двигатели, забойные двигатели и/или насосы, наземные двигатели и/или насосы, центраторы для обсадной колонны, центраторы-турбулизаторы для обсадной колонны, скребки, обратные клапаны (например, башмаки, муфты, клапаны и т.д.), каротажные инструменты и связанное с ними телеметрическое оборудование, приводы (например, электромеханические устройства, гидромеханические устройства и т.д.), скользящие муфты, эксплуатационные муфты, пробки, решета, фильтры, устройства для регулирования дебита (например, устройства контроля притока, автономные устройства контроля притока, устройства контроля оттока и т.д.), соединения (например, электрогидравлические мокрые соединения, сухие соединения, индуктивные соединительные элементы и т.д.), линии управления (например, электрические, волоконно-оптические, гидравлические и т.д.), линии видеонаблюдения, буровые долота и скважинные расширители, датчики или распределенные датчики, скважинные теплообменники, клапаны и соответствующие приводные устройства, уплотнения инструментов, пакеры, цементные пробки, пробки-мосты и другие скважинные изолирующие устройства или компоненты, и т.п. Любой из этих компонентов может быть добавлен в системы, описанные в целом выше и проиллюстрированные на Фиг. 8.
Для специалиста в данной области техники будет очевидным, что устройства наземной части и способы по данному изобретению имеют ряд преимуществ. Одним из преимуществ является возможность удаления с буровой площадки шнековых конвейеров при транспортировке шлама от буровой установки. Кроме того, устройства могут использоваться для очистки резервуаров для бурового раствора во время или после завершения буровых работ. Это может исключить необходимость в использовании для очистки резервуаров для бурового раствора автоцистерны с вакуумным насосом. Кроме того, после обработки с помощью устройств буровой раствор может быть возвращен в активную буровую систему. Кроме того, при транспортировке бурового шлама для устройств не требуется использование гусеничного экскаватора и обслуживающего его оператора, при этом обеспечивается потенциальное снижение затрат и повышение безопасности.
Хотя были проиллюстрированы и описаны предпочтительные аспекты изобретения, их модификации могут быть выполнены специалистом в данной области техники без отклонения от идеи и принципов изобретения. Варианты реализации изобретения, описанные в данной заявке, приводятся исключительно в качестве примера и не предназначены для ограничения. Многие вариации и модификации изобретения, описанные в данной заявке, являются возможными и находятся в пределах объема изобретения. Использование слова «необязательно» в отношении любого элемента пункта формулы изобретения означает, что данный элемент является необходимым или в альтернативном варианте, что данный элемент не требуется. Оба варианта предназначены для охвата объема притязаний формулы изобретения.
Аспекты, описанные в данной заявке, включают:
А: Устройство, содержащее наземную часть, содержащую: вакуумный улавливающий контейнер, содержащий цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и первое отверстие около основания конуса, второе отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и третье отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью приема шланга, подающего твердые и жидкие материалы, причем вакуумный улавливающий контейнер предотвращает попадание по меньшей мере части твердых частиц и жидкостей в вакуумную систему; клапан с вращающимся воздушным шлюзом, соединенный с первым отверстием цилиндрического сосуда; вакуумную систему, содержащую впускное отверстие, выпускное отверстие и воздуходувку, причем указанная вакуумная система закреплена на наземной части, причем впускное отверстие вакуумной системы гидравлически соединено со вторым отверстием около верхней части цилиндрического сосуда посредством вакуумной линии; и сепаратор твердых частиц, расположенный под клапаном с вращающимся воздушным шлюзом, причем сепаратор твердых частиц содержит сушильное устройство для бурового шлама, резервуар для стоков, выполненный с возможностью сбора стоков из сепаратора твердых частиц, и центробежный насос, выполненный с возможностью удаления стоков из резервуара для стоков.
В: Способ обработки бурового шлама включает: прием бурового шлама, содержащего твердые частицы и жидкости, в устройстве, содержащем наземную часть, причем устройство содержит: вакуумный улавливающий контейнер, содержащий цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и первое отверстие около основания конуса, второе отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и третье отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью приема шланга, подающего твердые и жидкие материалы, причем вакуумный улавливающий контейнер предотвращает попадание по меньшей мере части твердых частиц и жидкостей в вакуумную систему; клапан с вращающимся воздушным шлюзом, соединенный с первым отверстием цилиндрического сосуда; вакуумную систему, содержащую впускное отверстие, выпускное отверстие и воздуходувку, причем указанная вакуумная система закреплена на наземной части, причем впускное отверстие вакуумной системы гидравлически соединено со вторым отверстием около верхней части цилиндрического сосуда посредством вакуумной линии; и сепаратор твердых частиц, расположенный под клапаном с вращающимся воздушным шлюзом, причем сепаратор твердых частиц содержит сушильное устройство для бурового шлама, резервуар для стоков, выполненный с возможностью сбора стоков из сепаратора твердых частиц, и центробежный насос, выполненный с возможностью удаления стоков из резервуара для стоков; и отделение твердых частиц и жидких стоков в сепараторе твердых частиц.
С: Способ очистки резервуаров для бурового раствора включает: прием бурового раствора из резервуаров для бурового раствора, причем указанный буровой раствор содержит твердые частицы и жидкости, в устройстве, содержащем наземную часть, причем устройство содержит: вакуумный улавливающий контейнер, содержащий цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и первое отверстие около основания конуса, второе отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и третье отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью приема шланга, подающего твердые и жидкие материалы, причем вакуумный улавливающий контейнер предотвращает попадание в вакуумную систему по меньшей мере части твердых частиц и жидкостей; клапан с вращающимся воздушным шлюзом, соединенный с первым отверстием цилиндрического сосуда; вакуумную систему, содержащую впускное отверстие, выпускное отверстие и воздуходувку, причем указанная вакуумная система закреплена на наземной части, причем впускное отверстие вакуумной системы гидравлически соединено со вторым отверстием около верхней части цилиндрического сосуда посредством вакуумной линии; и сепаратор твердых частиц, расположенный под клапаном с вращающимся воздушным шлюзом, причем сепаратор твердых частиц содержит сушильное устройство для бурового шлама, резервуар для стоков, выполненный с возможностью сбора стоков из сепаратора твердых частиц, и центробежный насос, выполненный с возможностью удаления стоков из резервуара для стоков; и отделение твердых частиц и жидких стоков в сепараторе твердых частиц.
D: Система обработки бурового шлама может содержать: устройство обработки бурового шлама, содержащее систему для перемещения крупных твердых частиц, выполненную с возможностью сбора и обработки бурового шлама, содержащую: вакуумный улавливающий контейнер, содержащий цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и первое отверстие около основания конуса, второе отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и третье отверстие около верхней части цилиндрического сосуда, выполненное с возможностью приема шланга, подающего твердые и жидкие материалы, причем вакуумный улавливающий контейнер предотвращает попадание в вакуумную систему по меньшей мере части твердых частиц и жидкостей; клапан с вращающимся воздушным шлюзом, соединенный с первым отверстием цилиндрического сосуда; вакуумную систему, содержащую впускное отверстие, выпускное отверстие и воздуходувку, причем указанная вакуумная система закреплена на наземной части, причем впускное отверстие вакуумной системы гидравлически соединено со вторым отверстием около верхней части цилиндрического сосуда посредством вакуумной линии; и сепаратор твердых частиц, расположенный под клапаном с вращающимся воздушным шлюзом, причем сепаратор твердых частиц содержит сушильное устройство для бурового шлама, резервуар для стоков, выполненный с возможностью сбора стоков из сепаратора твердых частиц, и центробежный насос, выполненный с возможностью удаления стоков из резервуара для стоков.
Каждый из аспектов А, В, С и D может содержать один или большее число следующих дополнительных элементов в любой комбинации: Элемент 1: наземная часть содержит множество платформ, причем каждый из: вакуумного улавливающего контейнера, клапана с вращающимся воздушным шлюзом, вакуумной системы и сепаратора твердых частиц расположены на или в непосредственной близости по меньшей мере одной платформы. Элемент 2: отличающийся тем, что наземная часть содержит по меньшей мере три платформы, причем вакуумный улавливающий контейнер и вращающийся воздушный шлюз расположены на первой платформе, вакуумная система находится на второй платформе, а сепаратор твердых частиц расположен на третьей платформе. Элемент 3: дополнительно содержащий расширительный вакуумный контейнер между вакуумной системой и вторым отверстием вакуумного улавливающего контейнера, причем расширительный вакуумный контейнер содержит цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и четвертое отверстие около основания конуса, пятое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда расширительного вакуумного контейнера, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и шестое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда расширительного вакуумного контейнера, гидравлически соединенное и выполненное с возможностью приема материала из второго отверстия вакуумного улавливающего контейнера. Элемент 4: дополнительно содержащий гидравлическую подъемную систему, расположенную на наземной части, выполненную с возможностью вертикального подъема над сепаратором твердых частиц по меньшей мере одного из: цилиндрического сосуда, клапана с вращающимся воздушным шлюзом и их комбинации. Элемент 5: отличающийся тем, что наземная часть содержит телескопические установочные стойки, обеспечивающие регулировку высоты наземной части над опорной поверхностью. Элемент 6: дополнительно содержащий установку для мытья под давлением. Элемент 7: дополнительно содержащий систему управления, выполненную с возможностью контроля или управления по меньшей мере одним из: уровнем материала в вакуумном улавливающем контейнере, уровнями текучей среды в механическом оборудовании, вакуумом на фильтрах, на точках врезки вспомогательного оборудования и их комбинациями. Элемент 8: дополнительно содержащий очиститель решет. Элемент 9: отличающийся тем, что наземная часть выполнена с возможностью размещения резервуара для улавливания шлама под сепаратором твердых частиц. Элемент 10: дополнительно содержащий выпускной резервуар, расположенный в непосредственной близости к наземной части, причем выпускной резервуар содержит цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и седьмое отверстие около основания конуса, восьмое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда выпускного резервуара, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и девятое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда выпускного резервуара, гидравлически соединенное и выполненное с возможностью приема материала из второго отверстия вакуумного улавливающего контейнера. Элемент 11: дополнительно включающий высушивание твердых частиц. Элемент 12: дополнительно включающий откачивание стоков из резервуара для стоков. Элемент 13: дополнительно включающий прием материала в расширительный вакуумный контейнер, причем устройство дополнительно содержит расширительный вакуумный контейнер между вакуумной системой и вторым отверстием вакуумного улавливающего контейнера, причем расширительный вакуумный контейнер содержит цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и четвертое отверстие около основания конуса, пятое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда расширительного вакуумного контейнера, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и шестое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда расширительного вакуумного контейнера, гидравлически соединенное и выполненное с возможностью приема материала из второго отверстия вакуумного улавливающего контейнера. Элемент 14: дополнительно включающий подачу положительного давления воздуха в расширительный контейнер для разгрузки расширительного вакуумного контейнера, при этом устройство дополнительно содержит 4-ходовой клапан, гидравлически соединенный с вакуумным насосом, обеспечивая возможность подачи вакуумным насосом положительного давления воздуха в расширительный вакуумный контейнер. Элемент 15: дополнительно включающий прием материала в выпускной резервуар, причем устройство дополнительно содержит выпускной резервуар, расположенный в непосредственной близости к наземной части, причем выпускной резервуар содержит цилиндрический сосуд с конической нижней секцией и седьмое отверстие около основания конуса, восьмое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда выпускного резервуара, выполненное с возможностью присоединения к вакуумной системе, и девятое отверстие около верхней части цилиндрического сосуда выпускного резервуара, гидравлически соединенное и выполненное с возможностью приема материала из второго отверстия вакуумного улавливающего контейнера. Элемент 16: дополнительно включающий подъем по меньшей мере одного из: цилиндрического сосуда, клапана с вращающимся воздушным шлюзом и их комбинации в вертикальном направлении над сепаратором твердых частиц, причем устройство дополнительно содержит гидравлическую подъемную систему, расположенную на наземной части, выполненную с возможностью подъема по меньшей мере одного из: цилиндрического сосуда, клапана с вращающимся воздушным шлюзом и их комбинации в вертикальном направлении над сепаратором твердых частиц. Элемент 17: дополнительно включающий подъем по меньшей мере одного из: цилиндрического сосуда, клапана с вращающимся воздушным шлюзом, сепаратора твердых частиц и их комбинации в вертикальном направлении, причем наземная часть содержит телескопические установочные стойки, обеспечивающие регулировку высоты наземной части над опорной поверхностью. Элемент 18: дополнительно включающий очистку решета посредством очистителя решет, причем устройство дополнительно содержит очиститель решет. Элемент 19: отличающийся тем, что очиститель решет используется для очистки сеток буровых вибросит. Элемент 20: дополнительно включающий осаждение отделенных твердых частиц в резервуаре для улавливания шлама, причем наземная часть выполнена с возможностью размещения резервуара для улавливания шлама под сепаратором твердых частиц. Элемент 21: дополнительно включающий размещение шланга на третьем отверстии около верхней части цилиндрического сосуда в резервуаре для бурового раствора для удаления материала из резервуара для бурового раствора. Элемент 22: дополнительно включающий возврат жидких стоков к активной операции бурения. Элемент 23: отличающийся тем, что прием бурового раствора осуществляется посредством шланга, проходящего от резервуара для бурового раствора к третьему отверстию около верхней части цилиндрического сосуда.
Многочисленные другие модификации, эквиваленты и альтернативы станут очевидными для специалистов в данной области техники после полного ознакомления с вышеприведенным описанием. Предполагается, что приведенная ниже формула изобретения будет интерпретироваться таким образом, чтобы охватывать все такие модификации, эквиваленты и альтернативы там, где это применимо.