СЕПАРАТОР ЖИДКОСТИ И ТВЕРДОГО МАТЕРИАЛА
LIQUID AND SOLID MATERIAL SEPARATOR

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Данная заявка испрашивает преимущество и приоритет предварительной заявки США, имеющей № 62/449385, поданной 23 января 2017 года, которая включена в данный документ посредством ссылки.
[0002] Нефтепромысловый буровой раствор, часто называемый «буровым раствором», действует как смазка для бурового долота и увеличивает скорость проникновения бурового долота. Буровой раствор закачивается через отверстие бурильной колонны в буровое долото, откуда буровой раствор выходит через различные сопла и отверстия, смазывая буровое долото. После выхода из сопел буровой раствор возвращается на поверхность через кольцевое пространство, образованное между бурильной колонной и стволом скважины. Буровой раствор также переносит выбуренную породу на поверхность, где выбуренная порода удаляется, а буровой раствор иным образом обрабатывается для дальнейшего применения.
[0003] Сепараторы материалов применяются для разделения твердых частиц разных размеров и/или для отделения твердых частиц от жидкостей. Различные отрасли промышленности применяют сепараторы для фильтрации материалов, например, нефтегазовая промышленность, пищевая промышленность, фармацевтическая промышленность и сельское хозяйство. Сепаратор материалов включает в себя вибрационный решетчатый стол, на который размещается наполненная твердым веществом жидкость и через который выходит чистая жидкость. Вибрационный сепаратор может включать в себя стол с перфорированной пластиной, фильтром или ситом. Наполненная твердым веществом жидкость размещается на питающем конце вибрационного сепаратора. Когда жидкость продвигается по длине вибрационного стола, жидкость падает через перфорации в резервуар внизу, оставляя на обратной стороне твердый материал в виде частиц. Вибрирующее действие вибрационного сепараторного стола транспортирует оставшиеся твердые частицы к разгрузочному концу сепараторного стола.
[0004] Вместо пластин или сит сепаратор материалов может включать в себя фильтровальную ленту, которая непрерывно вращается, когда на ленту размещается наполненная твердым веществом жидкость. Эти системы могут улучшить условия труда за счет снижения вибраций, шума и выбросов, которые часто связаны с вибрационным столом/ярусом сепараторов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0005] Настоящее изобретение является лучше всего понимаемым из следующего подробного описания при чтении с сопровождающими фигурами. Следует подчеркнуть, что в соответствии с общепринятой практикой в отрасли различные отличительные признаки не изображены в масштабе. Фактически, размеры различных отличительных признаков могут быть произвольно увеличены или уменьшены для ясности обсуждения.
[0006] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение по меньшей мере части примера реализации устройства согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения.
[0007] Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение по меньшей мере части примера реализации устройства согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения.
[0008] Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение по меньшей мере части примера реализации устройства в соответствии с одним или большим количеством аспектов настоящего изобретения.
[0009] Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение по меньшей мере части примера реализации устройства в соответствии с одним или большим количеством аспектов настоящего изобретения.
[0010] Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение по меньшей мере части примера реализации устройства согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения.
[0011] Фиг. 6 представляет собой схематическое изображение по меньшей мере части примера реализации устройства согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения.
[0012] Фиг. 7 представляет собой схематическое изображение примера реализации устройства, показанного на фиг. 6 согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения.
[0013] Фиг. 8 представляет собой схематическое изображение по меньшей мере части примера реализации устройства в соответствии с одним или большим количеством аспектов настоящего изобретения.
[0014] Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение по меньшей мере части примера реализации устройства в соответствии с одним или большим количеством аспектов настоящего изобретения.
[0015] Фиг. 10 представляет собой схематическое изображение по меньшей мере части примера реализации устройства в соответствии с одним или большим количеством аспектов настоящего изобретения.
[0016] Фиг. 11 представляет собой схематическое изображение по меньшей мере части примера реализации устройства согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения.
[0017] Фиг. 12 представляет собой схематическое изображение устройства, показанного на фиг. 11, на другой производственной стадии согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения.
[0018] Фиг. 13 представляет собой схематическое изображение устройства, показанного на фиг. 11 и 12, на другой производственной стадии согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения.
[0019] Фиг. 14 представляет собой схематическое изображение по меньшей мере части примера реализации устройства согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения.
[0020] Фиг. 15 представляет собой схематическое изображение по меньшей мере части примера реализации устройства согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения.
[0021] Фиг. 16 представляет собой схематическое изображение по меньшей мере части примера реализации устройства согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения.
[0022] Фиг. 17 представляет собой схематическое изображение по меньшей мере части примера реализации устройства согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0023] Следует понимать, что последующее описание предоставляет множество различных вариантов реализации изобретения или примеров для реализации различных отличительных признаков различных вариантов реализации изобретения. Конкретные примеры компонентов и устройств описаны ниже для упрощения настоящего описания. Это, конечно, всего лишь примеры и не предназначены для ограничения. Кроме того, в настоящем описании могут повторяться ссылочные позиции и/или буквы в различных примерах. Это повторение предназначено для простоты и ясности и само по себе не диктует отношения между различными вариантами реализации изобретения и/или конфигурациями, которые обсуждались. Кроме того, формирование первого отличительного признака поверх или на втором отличительном признаке в нижеследующем описании может включать в себя варианты реализации изобретения, в которых первый и второй отличительные признаки сформированы в непосредственном контакте, и также может включать в себя варианты реализации изобретения, в которых могут быть сформированы дополнительные отличительные признаки, вставляя первый и вторые признаки таким образом, что первый и второй отличительные признаки могут не находиться в прямом контакте.
[0024] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение примера реализации сепаратора 100 твердого и жидкого материала в соответствии с одним или большим количеством аспектов настоящего изобретения. Сепаратор 100 может иметь входную часть 102, через которую жидкость, несущая твердые частицы и другой материал (далее совместно именуемая «суспензией» 104), может подаваться или иным образом вводиться в сепаратор 100. Сепаратор 100 может содержать одну или большее количество непрерывных фильтровальных (например, ситовых, сетчатых) лент 106, направляемых множеством поддерживающих роликов 108. Один или большее количество роликов 108 могут приводиться в движение или вращаться с помощью двигателя (не показан), такого как электродвигатель, гидравлический двигатель, пневматический двигатель, среди прочих примеров, для перемещения (то есть вращения) фильтровальной ленты 106 вокруг роликов 108, как показано стрелками 114. Движущаяся фильтровальная лента 106 может по существу непрерывно принимать и транспортировать суспензию с загрузочного конца 110 фильтровальной ленты 106 в направлении разгрузочного конца 112 фильтровальной ленты 106, с которого твердые частицы могут быть сброшены из сепаратора 100.
[0025] Суспензия 104 в объеме настоящего изобретения может содержать жидкости, такие как углеводороды, буровой раствор, утяжелители, воду, материал для борьбы с поглощением бурового раствора и/или другие жидкости, присутствующие в стволе скважины (не показаны), такие как газ и нефть. Указанная суспензия также может содержать твердые вещества, переносимые жидкостями, такие как, например, горные породы или шламы, пыль и другие твердые частицы, присутствующие в стволе скважины. Сепаратор 100 может разделять суспензию 104 на разные части. Например, часть суспензии 104 может иметь такой размер, чтобы проходить через фильтровальную ленту 106 сепаратора 100, и может содержать жидкости и переносимые жидкостями мелкие твердотельные частицы с размером ниже предварительно заданного. Такая часть суспензии 104 упоминается в дальнейшем как жидкая часть 103 суспензии 104. Часть суспензии 104 может иметь такие размеры, чтобы транспортироваться с помощью фильтровальной ленты 106, чтобы быть сброшенными на разгрузочном конце 112 фильтровальной ленты 106 и может включать твердые частицы с размером, превышающим предварительно заданный, которые могут не проходить через фильтровальную ленту 106. Такая часть суспензии 104 упоминается далее как твердотельная часть 105 суспензии 104. Фильтровальная лента 106 может содержать один слой тканой проволочной сетки или сита или может содержать множество слоев тканой проволочной сетки или сита. Фильтровальная лента 106 может иметь отверстия предварительно заданного размера. Например, размер отверстий может быть выбран для отделения жидкой части 103 суспензии 104 от твердотельной части 105 суспензии 104. Во время операций разделения суспензии жидкая часть 103 суспензии 104 может проходить или перемещаться через фильтровальную ленту 106 в один или большее количество приемных лотков или поддонов 120, 124, в то время как твердотельная часть 105 суспензии 104 может быть заблокирована от перемещения через фильтровальную ленту 106 и может быть сброшена на разгрузочном конце 112 фильтровальной ленты 106.
[0026] Входная часть 102 может принимать суспензию 104 через трубопровод 111 для жидкости, который может быть соединен по текучей среде со стволом скважины или другим источником, содержащим суспензию 104. Трубопровод 111 может содержать гидравлический клапан 113, который может быть выборочно открыт и закрыт, чтобы обеспечить и предотвратить поток суспензии 104 в сепаратор через входную часть 102. Гидравлический клапан 113 может быть заменен или содержать клапан регулирования расхода, выполненный с возможностью прогрессивного или постепенного открывания и закрывания для управления расходом потока суспензии 104. Гидравлический клапан 113 может представлять собой или содержать, среди других примеров, шаровой кран, односедельный клапан или дисковый затвор. Входная часть 102 может представлять собой или содержать спускной лоток для материала, выполненный с возможностью приема суспензии 104, выгружаемой из трубопровода 111, и направления потока суспензии 104 на загрузочный конец 110 фильтровальной ленты 106.
[0027] Сепаратор 100 может быть дополнительно выполнен с возможностью генерировать и/или сообщать вибрационное движение фильтровальной ленте 106, чтобы способствовать отделению жидкой части 103 суспензии 104 от твердотельной части 105. Например, несбалансированный или иным образом вибрирующий двигатель (не показано) может быть соединен с рамой 101 сепаратора 100, что может придавать вибрационное движение роликам 108 и фильтровальной ленте 106, транспортирующей суспензию 104. Входная часть 102, ролики 108, двигатели и другие части сепаратора 100 может удерживаться на месте или иным образом функционально соединяться с рамой 101.
[0028] Фильтровальная лента 106 может поддерживаться или быть усиленной с помощью несущей ленты 107, которая может быть окружена или расположена под фильтровальной лентой 106. Аналогично фильтровальной ленте 106 несущая лента 107 может направляться множеством роликов 108 и тем самым перемещаться вперед или приводиться в движение двигателем, как указано стрелками 114. Несущая лента 107 может содержать цепную ленту, сито или сетку, которые по существу более жесткие и прочные, чем сито или сетка фильтровальной ленты 106. Несущая лента 107 может быть выполнена с возможностью поддерживать фильтровальную ленту 106 и уменьшать физическое повреждение фильтровальной ленты 106, вызванное растяжением, давлением, трением, которые придаются фильтровальной ленте 106 суспензией 104 во время операций разделения.
[0029] Фильтровальная лента 106 (и, возможно, несущая лента 107) может иметь наклонную часть 116, содержащую загрузочный конец 110, и горизонтальную часть 118, содержащую разгрузочный конец 112. Наклонная часть 116 может использовать силу тяжести для улучшения потока жидкой части 103 (то есть жидкости и мелких твердых частиц) суспензии 104 через фильтровальную ленту 106. Например, наклонная часть 116 может использовать силу тяжести, чтобы заставить жидкую часть 103 течь по направлению вниз вдоль фильтровальной ленты 106, собираясь на или рядом с разгрузочным концом 112 фильтровальной ленты 106, в то же время, позволяя твердотельной части 105 (то есть более крупным твердым частицам, таким как выбуренная порода) суспензии 104 перемещаться в направлении горизонтальной части 118. Подпорная стенка 115 входной части 111 или рама 101 может поддерживать суспензию 104 на загрузочном конце 110 фильтровальной ленты 106. Например, подпорная стенка 115 может свести к минимуму зазор или пространство между подпорной стенкой 115 и фильтровальной лентой 106, чтобы блокировать или уменьшить поток суспензии 104 по направлению вниз вдоль фильтровальной ленты 106 через подпорную стенку 115. Такой зазор или пространство может вмещать один или большее количество уплотнительных элементов 117, таких как прокладки, полосы, манжетные уплотнения или другие гибкие элементы, выполненные с возможностью контакта и гидравлического уплотнения в отношении подвижной фильтровальной ленты 106. Уплотнительный ролик 109 также или вместо этого может быть установлен вблизи подпорной стенки 115 и в контакте с фильтровальной лентой 106. Уплотнительный ролик 109 может сжимать фильтровальную ленту 106 перед подпорной стенкой 115 и/или блокировать или уменьшить поток суспензии 104 через зазор или пространство между подпорной стенкой 115 и фильтровальной лентой 106.
[0030] Жидкая часть 103 суспензии 104, собранная на загрузочном конце 110 или рядом с ним, может привести к повышенному давлению жидкости через фильтровальную ленту 106, что может помочь или заставить жидкую часть 103 проходить через фильтровальную ленту 106 и течь в собирающий поддон 120, как показано стрелками 122. Жидкая часть 103 затем может быть транспортирована через трубопровод 128 в емкость (например, разделительный резервуар 160, показанный на фиг. 2) или другое место назначения для дальнейшей обработки и последующей закачки в ствол скважины.
[0031] Горизонтальная часть 118 фильтровальной ленты 106 может транспортировать твердотельную часть 105 суспензии 104 и оставшуюся жидкую часть 103 в горизонтальном направлении, чтобы обеспечить дополнительное время для силы тяжести заставить оставшуюся жидкую часть 103 проходить через фильтровальную ленту 106 и течь в собирающий поддон 124, как показано стрелками 126. Жидкая часть 103, уловленная поддоном 124, может затем быть транспортирована через трубопровод 130 в емкость (например, разделительный резервуар 160, показанный на фиг. 2) или в другое место назначения для дальнейшей обработки и последующей закачки в ствол скважины. Как только твердотельная часть 105 суспензии 104 достигает разгрузочного конца 112 фильтровальной ленты 106, твердотельная часть 105 может быть сброшена с фильтровальной ленты 106 в емкость или другое место назначения (не показано) для вывоза.
[0032] Один или большее количество поддонов 120, 124 и соответствующих трубопроводов 128, 130 могут образовывать часть системы перепада давления 150, функционально связанную с сепаратором 100. Однако система перепада давления 150 может образовывать часть сепаратора 100. Система перепада давления 150 может быть выполнена с возможностью уменьшения давления воздуха на одной стороне фильтровальной ленты 106 для увеличения перепада давления на (т.е. между верхней и нижней поверхностями) фильтровальной ленте 106. Повышенный перепад давления может вынудить (то есть втягивать, всасывать) жидкую часть 103 суспензии 104 проходить через фильтровальную ленту 106 в соответствующие поддоны 120, 124 или увеличивать расход, с которым жидкая часть 103 проходит через фильтровальную ленту 106. Увеличение перепада давления через фильтровальную ленту 106 может быть вызвано, например, созданием разрежения (т.е. всасывания) в одном или большем количестве поддонов 120, 124 посредством соответствующих трубопроводов 128, 130.
[0033] Ободки или верхние края поддонов 120, 124 могут быть расположены в непосредственной близости к соответствующим нижним поверхностям фильтровальной ленты 106 (и, возможно, несущей ленты 107), когда фильтровальная лента 106 продвигается, таким образом, чтобы минимизировать зазоры или пространства между поддонами 120, 124 и фильтровальной лентой 106, чтобы минимизировать воздух, затекающий в поддоны 120, 124 через такие зазоры или вдоль областей, отличных от фильтровальной ленты 106. Зазоры между поддонами 120, 124 и фильтровальной лентой 106 могут вмещать уплотнительные элементы (не показаны), такие как прокладки, полосы, манжетные уплотнения или другие гибкие элементы, выполненные с возможностью контакта и гидравлического уплотнения в отношении подвижной фильтровальной ленты 106 и/или несущей ленты 107.
[0034] Разрежение, создаваемое в одном или нескольких поддонах 120, 124, может применяться по существу постоянно или равномерным образом и/или разрежение может применяться по существу колеблющимся или пульсирующим образом. Например, разрежение, применяемое в поддоне 120, может быть по существу постоянным, например, чтобы способствовать по существу постоянному приложению всасывания к суспензии 104, переносимой фильтровальной лентой 106. Разрежение, применяемое в поддоне 124, может быть пульсирующим (то есть, применен мгновенно или периодически с предварительно заданными интервалами), например, чтобы облегчить по существу повторяющееся мгновенное приложение всасывания к суспензии 104, переносимой фильтровальной лентой 106. Когда разрежение не применяется в поддоне 124, твердотельной части 105 суспензии, переносимой на фильтровальной ленте 106, может быть разрешено переворачиваться или вращаться, ослабляя или отделяя жидкую часть 103 (то есть мелкие твердые частицы и жидкость) суспензии 104 от твердотельной части 105 (то есть более крупных твердых частиц) суспензии 104 как при вибрации фильтровальной ленты 106. Когда разрежение снова применяется в поддоне 124, разрежение может вытягивать жидкую часть 103, расположенную на поверхности фильтровальной ленты 106, через фильтровальную ленту 106 и в поддон 124. Разрежение также может вытягивать или удалять жидкую часть 103, прилипшую к «смоченным» поверхностям твердотельной части 105 от таких поверхностей при контакте с фильтровальной лентой 106. Когда разрежение снова отключается, твердотельная часть 105, переносимая на фильтровальной ленте 106, может быть снова перевернута или подвергнута вращению за счет вибрационного воздействия для ослабления или отделения дополнительной жидкой части 103, прилипшей к твердотельной части 105, и для ориентации различных «смоченных» поверхностей твердотельной части 105 для контакта с фильтровальной лентой 106, подвергая такие поверхности воздействию разрежения. Соответственно, часть фильтровальной ленты 106 над поддоном 120 может рассматриваться как область увеличения потока жидкости, а часть фильтровальной ленты 106 над поддоном 124 может рассматриваться как область сушки выбуренной породы.
[0035] Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение сепаратора 100, показанного на фиг. 1, функционально связанного с примером варианта реализации системы перепада давления 152 согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения. Система перепада давления 152 может содержать одну или большее количество аналогичных отличительных признаков системы перепада давления 150, в том числе обозначенных одинаковыми ссылочными номерами. Система перепада давления 152 может содержать разделительный резервуар 160 для жидкости и воздуха, соединенный по текучей среде с трубопроводами 128, 130. Разделительный резервуар 160 может быть соединен по текучей среде с источником разрежения 164 посредством трубопровода 162 для жидкости. Источник разрежения 164 может представлять собой или содержать один или большее количество вакуумных генераторов Вентури с приводом от сжатого воздуха или других вакуумных генераторов или насосов, известных в данной области техники. Во время операций разделения суспензии сжатый воздух может быть направлен во впускное отверстие 163 источника разрежения 164 через трубопровод 166 и выпущен в атмосферу через выпускное отверстие 165, что приводит к образованию разрежения (то есть всасывания) во всасывающем отверстии 167 источника разрежения 164. Разрежение может быть применен в разделительном резервуаре 160 посредством трубопровода 162. Разрежение может втягивать жидкую часть 103 суспензии 104 в поддоны 120, 124 и разделительный резервуар 160, где жидкая часть 103 может осесть или собраться в его нижней части. Жидкая часть 103 может периодически сливаться через слив 168, который может быть выборочно открыт и закрыт посредством гидравлического клапана 170.
[0036] Гидравлические клапаны 172, 174 могут быть гидравлически присоединены вдоль трубопроводов 128, 130, соответственно, для управления применения разрежения в соответствующих поддонах 120, 124. Один или большее количество клапанов 170, 172, 174 могут представлять собой или содержать запорные клапаны для жидкости, которые могут быть выборочно открыты и закрыты для обеспечения и предотвращения потока жидкой части 103 суспензии 104 в разделительный резервуар 160 и из него. Однако один или большее количество клапанов 170, 172, 174 могут вместо этого представлять собой или содержать клапаны регулирования расхода, выполненные с возможностью прогрессивно или постепенно открываться и закрываться для управления расходом потока жидкой части 103 суспензии 104. Клапаны 170, 172, 174 могут представлять собой или содержать, среди других примеров, игольчатые клапаны, шаровые краны, односедельные клапаны, дисковые затворы. Каждый гидравлический клапан 170, 172, 174 может приводиться в действие дистанционно с помощью исполнительного механизма 171, 173, 175, функционально соединенного с соответствующим гидравлическим клапаном 170, 172, 174. Исполнительные механизмы 171, 173, 175 могут представлять собой или содержать электрические исполнительные механизмы, такие как соленоиды или двигатели, или жидкостные исполнительные механизмы, такие как пневматические или гидравлические цилиндры, или поворотные исполнительные механизмы. Гидравлические клапаны 170, 172, 174 также могут приводиться в действие вручную, например, с помощью ручки или рычага (не показаны).
[0037] Гидравлический клапан 170 может быть избирательно открыт и закрыт для избирательного слива жидкой части 103 суспензии 104 из разделительного резервуара 160, а гидравлические клапаны 172, 174 могут быть избирательно открыты и закрыты для избирательного применения разрежения в поддонах 120, 124 и обеспечения возможности течь жидкой части 103 в разделительный резервуар 160. Например, исполнительные механизмы 171, 173, 175 могут иметь сигнальную связь с контроллером (таким как контроллер 400, показанный на фиг. 17), который может быть выполнен с возможностью избирательного приведения в действие гидравлических клапанов 170, 172, 174 между открытым и закрытым положениями. Указанный контроллер может, например, заставить гидравлический клапан 172 оставаться по существу непрерывно открытым для применения разрежения в поддоне 120 по существу постоянным или равномерным образом, как описано выше. Контроллер может, например, заставить мгновенно или периодически открывать гидравлический клапан 174 с заданными интервалами, чтобы применить разрежение в поддоне 124 по существу с колебаниями или пульсацией, как описано выше.
[0038] Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение сепаратора 100, показанного на фиг. 1, функционально связанного с примером варианта реализации системы перепада давления 154 согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения. Система перепада давления 154 может содержать один или большее количество аналогичных отличительных признаков систем перепада давления 150, 152, в том числе обозначенных одинаковыми ссылочными номерами. Вместо источника разрежения 164 система перепада давления 154 может содержать источник разрежения 180, соединенный по текучей среде с трубопроводом 162 для жидкости. Источник разрежения 180 может представлять собой или содержать один или большее количество эжекторов с жидкостным приводом или других вакуумных генераторов или насосов с жидкостным приводом. Сопло 182 источника разрежения 180 может быть соединено по текучей среде с источником жидкости под давлением через трубопровод 184 для подачи жидкости, а диффузор 186 источника разрежения 180 может быть соединен по текучей среде с местом назначения жидкости через трубопровод 188 для выпуска жидкости. Источник жидкости под давлением может представлять собой или содержать жидкостной насос 192, соединенный по текучей среде с емкостью 190 для жидкости через всасывающий трубопровод 194. Пункт назначения жидкости может представлять собой или содержать емкость 190 для жидкости.
[0039] Во время операций разделения суспензии жидкость, перекачиваемая насосом 192, может направляться соплом 182 в диффузор 186 и через него, что приводит к созданию разрежения (то есть всасывания) во всасывающем отверстии 196 источника разрежения 180. Разрежение может быть применено в разделительном резервуаре 160 посредством трубопровода 162. Разрежение может втягивать жидкую часть 103 суспензии 104 в поддоны 120, 124 и разделительный резервуар 160, где жидкая часть 103 может оседать или накапливаться на его дне. Некоторое количество жидкой части 103, поступившей в разделительный резервуар 160, может находиться в воздухе во время операций разделения суспензии и остаться в воздухе внутри разделительного резервуара 160. Такие частицы в воздухе (например, пыль, туман) могут всасываться в источник разрежения 180 через трубопровод 162, как указано стрелкой 161. Оказавшись внутри источника разрежения 180, находящиеся в воздухе частицы могут втягиваться и захватываться жидкостью внутри или ниже по потоку от диффузора 186 и переноситься жидкостью в емкость для жидкости 190. Фильтр 198 может быть присоединен вдоль трубопровода 188 или другой части системы перепада давления 154 для фильтрации или сбора частиц жидкой части 103 суспензии 104, захваченной жидкостью. Жидкость, используемая для приведения в действие источника разрежения 180, может представлять собой или содержать жидкость, среди других примеров, такую как вода, масло, раствор рассола.
[0040] Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение сепаратора 200 и системы перепада давления 202, функционально связанной с сепаратором 200, в соответствии с одним или большим количеством аспектов настоящего изобретения. Сепаратор 200 может содержать один или большее количество аналогичных отличительных признаков сепаратора 100, показанного на фиг. 1-3, включая обозначенные одинаковыми ссылочными номерами. Система перепада давления 202 может содержать один или большее количество аналогичных отличительных признаков систем перепада давления 150, 152, 154, показанных на фиг. 1-3, включая обозначенные одинаковыми ссылочными номерами.
[0041] В отличие от сепаратора 100, сепаратор 200 может быть выполнен с возможностью по меньшей мере частичного отделения фильтровальной ленты 106 от несущей ленты 107, когда ленты 106, 107 продвигаются во время операций разделения. Например, сепаратор 200 может содержать дополнительные поддерживающие ролики 204, выполненные с возможностью направления фильтровальной ленты 106 от несущей ленты 107 и тем самым для отделения фильтровальной ленты 106 от несущей ленты 107. Ролики 204 могут быть расположены ниже или иным образом на таком расстоянии от роликов 108, которое может позволить фильтровальной ленте 106 быть значительно длиннее, чем несущая лента 107. Увеличение длины фильтровальной ленты 106 увеличивает совокупную площадь поверхности фильтровальной ленты 106, что может способствовать увеличению распределения износа фильтровальной ленты 106 и тем самым способствовать увеличению срока службы фильтровальной ленты 106. Отделение фильтровальной ленты 106 от несущей ленты 107 может также предоставить возможность независимого натяжения фильтровальной ленты 106 и несущей ленты 107.
[0042] Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение сепаратора 200 и системы перепада давления 202, показанной на фиг. 4, согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения. Как показано на фиг. 5, ориентация фильтровальной ленты 106 может быть перевернутой или обратной, как указано цифрой 206, что может предоставить возможность двунаправленного потока (то есть прохождение, фильтрацию) жидкой части 103 суспензии через фильтровальную ленту 106. Реверсирование потока через фильтровальную ленту 106 может помочь освободить отверстия в сите или сетке фильтровальной ленты 106, которые могут забиваться мелкими твердыми частицами суспензии 104. Инвертирование фильтровальной ленты 106 может также удвоить площадь поверхности фильтровальной ленты 106, которая принимает и несет суспензию 104, способствуя усиленному распределению износа, испытываемому фильтровальной лентой 106, и тем самым способствуя увеличенному сроку службы фильтровальной ленты 106. Фильтровальная лента 106 может быть перевернута 206 между соседними роликами 204.
[0043] Фильтровальная лента 106 может быть перевернута, например, путем отсоединения или открытия петли фильтровальной ленты 106 для образования противоположных концов фильтровальной ленты 106, скручивания одного конца фильтровальной ленты 106 на 180 градусов и соединения концов. Получающаяся петля по существу имеет форму полосы Мебиуса. Фиг. 6-9 представляют собой увеличенные изображения части примеров вариантов реализаций фильтровальной ленты 106, показанной на фиг. 1-5 в соответствии с одним или большим количеством аспектов настоящего изобретения.
[0044] Ссылаясь теперь на фиг. 6 и 7, фильтровальная лента 106 может содержать противоположные концы 210, 212, соединенные вместе узлом застежки типа «молния» 214 для образования бесконечной или непрерывной петли в соответствии с одним или большим количеством аспектов настоящего изобретения. Откидная створка или пластина гибкого герметизирующего материала 216 может быть соединена с концом 210 таким образом, что герметизирующий материал 216 проходит вокруг или за узлом застежки типа «молния» 214. Герметизирующий материал 216 может защищать узел застежки типа «молния» 214 от контакта с суспензией 104, включая твердотельную часть 105 (то есть более крупные твердые частицы), которая может заклинить или иным образом повредить узел застежки типа «молния» 214. Герметизирующий материал 216 может быть соединен с концом 210 фильтровальной ленты 106 на ведущей стороне 218 узла застежки типа «молния» 214. Ведущая сторона 218 узла застежки типа «молния» 214 ориентирована в направлении движения фильтровальной ленты 106, обозначенной стрелкой 114.
[0045] Ссылаясь теперь на фиг. 8, фильтровальная лента 106 может содержать противоположные концы 210, 212, соединенные вместе узлом застежки типа «молния» 220, чтобы образовать бесконечную или непрерывную петлю в соответствии с одним или большим количеством аспектов настоящего изобретения. Узел застежки типа «молния» 220 может содержать противоположные удлиненные взаимозамыкающие элементы 222, 224, каждый из которых соединен с соответствующим концом 210, 212 фильтровальной ленты 106 и содержит множество соответствующих петель 226, 228, которые могут быть соединены вместе посредством пальца 229, проходящего через соответствующие наборы петель 226, 228 для соединения противоположных концов 210, 212 фильтровальной ленты 106.
[0046] Ссылаясь теперь на фиг. 9, фильтровальная лента 106 может содержать противоположные концы 210, 212, соединенные вместе узлом застежки типа «молния» 230, чтобы образовать бесконечную или непрерывную петлю в соответствии с одним или большим количеством аспектов настоящего изобретения. Узел застежки типа «молния» 230 может содержать множество противоположных взаимозамыкающих элементов 232, 234, каждый из которых соединен с соответствующим концом 210, 212 фильтровальной ленты 106 и содержит множество соответствующих петель 236, 238, которые могут быть соединены вместе пальцем 239, проходящим через соответствующие наборы петель 236, 238 для соединения противоположных концов 210, 212 фильтровальной ленты 106.
[0047] Фиг. 10 представляет собой схематическое изображение сепаратора 200 и системы перепада давления 202, показанной на фиг. 4 и 5 согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения. Сепаратор 200 может дополнительно содержать одно или большее количество очищающих устройств фильтровальной ленты, выполненных с возможностью очистки, прочистки или иным образом удаления оставшихся твердотельной и/или жидкой частей 103, 105 суспензии 104 из фильтровальной ленты 106 после сбрасывания твердотельной части 105 суспензии 104 с разгрузочного конца 112 фильтровальной ленты 106, но до того, как добавочная суспензия 104 вводится на фильтровальную ленту 106 на загрузочном конце 210.
[0048] Сепаратор 200 может содержать чистящее сопло 240, гидравлически соединенное с источником чистящей жидкости (не показана) и выполненное с возможностью выпускания струи или потока 242 чистящей жидкости на и/или через фильтровальную ленту 106, отделенную от несущей ленты. 107. Поток 242 может подаваться на фильтровальную ленту 106 по существу непрерывно или периодически для вымывания твердотельной и/или жидкой частей 103, 105 суспензии 104, задержанных внутри или иным образом перенесенных фильтровальной лентой 106. Сепаратор 200 может дополнительно содержать механическую щетку 244, расположенную в контакте с поверхностью фильтровальной ленты 106, отделенной от несущей ленты 107. Механическая щетка 244 может быть выполнена с возможностью механического удаления оставшихся мелких твердых частиц 246, которые могут быть задержаны или иным образом перенесены фильтровальной лентой 106. Предохранительный кожух 248 может направлять вытесненные мелкие твердые частицы 246 в сторону от сепаратора 200 или другого планируемого направления.
[0049] Фиг. 11-13 представляют собой схематические изображения сепаратора 200 и системы перепада давления 202, показанной на фиг. 4, 5 и 10 во время последовательных производственных стадий для замены фильтровальной ленты 106 согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения. На фиг. 11 показан приемный ролик 250 и раздаточный ролик 252, имеющий расположенный на нем рулон новой фильтровальной ленты 254. Использованная фильтровальная лента 106 может быть открыта, позволяя соединить один конец фильтровальной ленты 106 с ленточным удлинителем 256 (возможно, ранее использованной фильтровальной лентой), расположенным на приемном ролике 250 или соединенным с ним. Фильтровальная лента 106 может быть соединена с ленточным удлинителем 256 посредством узла застежки типа «молния» 258, в то время как противоположный конец фильтровальной ленты 106 может быть соединен с новой фильтровальной лентой 254 посредством узла застежки типа «молния» 260. Как только фильтровальная лента 106 соединена с ленточным удлинителем 256 и новой фильтровальной лентой 254, приемный ролик 250 может вращаться, как указано стрелкой 264, для приема использованной фильтровальной ленты 106 и разматывания новой фильтровальной ленты 254 с раздаточного ролика 252, как указано стрелкой 266, на ролики 108, 204, как указано стрелками 268. Во время операций по замене фильтровальной ленты можно использовать мягкий прижимной ролик 262, чтобы поддерживать использованную фильтровальную ленту 106 в контакте со смежным роликом 108 и несущей лентой 107, когда вытягивается использованная фильтровальная лента 106 из сепаратора 200.
[0050] На фиг. 12 показан сепаратор 200 на последующей производственной стадии, на которой использованная фильтровальная лента 106 наматывается на приемный ролик 250, а новая фильтровальная лента 254 разматывается с раздаточного ролика 252 на ролики 108, 204. После этого узел застежки типа «молния» 260 и узел застежки типа «молния» 270 может быть расцеплен, чтобы освободить противоположные концы новой фильтровальной ленты 254, что может позволить соединить противоположные концы новой фильтровальной ленты 254. На фиг. 13 показан сепаратор 200 на последующей производственной стадии, на которой противоположные концы новой фильтровальной ленты 254 соединены посредством узла застежки типа «молния» 272 и тем самым обеспечивают готовность к началу операций разделения. Перед соединением противоположных концов новой фильтровальной ленты 254 один из концов фильтровальной ленты 254 может быть повернут на 180 градусов и затем соединен, как описано выше, чтобы облегчить перевертывание новой фильтровальной ленты 254 во время операций разделения.
[0051] Различные отличительные признаки сепараторов 100, 200 и систем перепада давления 150, 152, 154, описанных выше, могут быть применимы к многоярусным сепараторам. Фиг. 14-16 представляют собой схематические изображения примеров вариантов реализаций многоярусных сепараторов согласно одному или большему количеству аспектов настоящего изобретения.
[0052] Фиг. 14 представляет собой схематическое изображение сепаратора 302, содержащего множество сепараторных ярусов 311-314, расположенных на разных уровнях. Каждый ярус 311-314 может содержать фильтровальную ленту 316-319, проходящую и вращающуюся вокруг соответствующих роликов 320, как показано стрелками 330. Входная часть 326 может принимать суспензию и направлять суспензию на первую фильтровальную ленту 316, через которую жидкая часть суспензии может проходить дважды, чтобы отделиться от твердотельной части суспензии, которая может оставаться на поверхности фильтровальной ленты 316. Путь жидкой части суспензии, проходящей дважды через противоположные поверхности фильтровальной ленты 316, обозначен стрелкой 332. Жидкая часть суспензии, проходящая через фильтровальную ленту 316, может быть направлена на вторую фильтровальную ленту 317 второго яруса 312 через поддон 321 обратного потока, как показано стрелкой 334, в то время как твердотельная часть суспензии, остающаяся на поверхности фильтровальной ленты 316, может быть удалена с конца первого яруса 311, как указано стрелкой 336, при вращении фильтровальной ленты 316. Такой процесс может повторяться, при этом жидкая часть суспензии последовательно направляется на оставшиеся фильтровальные ленты 317-319 через соответствующие обратные поддоны 322-324, как указано стрелками 334, и проходит дважды через каждую фильтровальную ленту 317-319, как указано стрелками 332. Твердотельная часть суспензии может быть сброшена с ярусов 312-314, когда фильтровальные ленты 317-319 вращаются вокруг роликов 320, как указано стрелками 336. Ролики 320 могут приводиться в движение посредством одиночной непрерывной ленты или цепного привода 328, функционально соединенного с роликами 320 и вращающегося, как указано стрелками 338. Цепной привод 328 может быть полностью защищен от суспензии и людей-операторов.
[0053] Фиг. 14 представляет собой схематическое изображение многоярусного сепаратора 304, содержащего множество сепараторных ярусов 311-314, расположенных на разных уровнях. Сепаратор 304 может содержать один или большее количество аналогичных отличительных признаков сепаратора 302, показанного на фиг. 13, в том числе, указанных одинаковыми ссылочными номерами. Каждый ярус 311-314 может содержать фильтровальную ленту 316-319, проходящую и вращающуюся вокруг соответствующих роликов 320, как показано стрелками 330. В отличие от сепаратора 302, каждая фильтровальная лента 316-319 может приводиться в действие (то есть вращаться) независимо через соответствующий регулируемый приводной двигатель 340, который может обеспечивать возможность каждому ярусу 311-314 перемещать суспензию на скоростях и/или углах, независимых от других ярусов 311-314.
[0054] Фиг. 15 представляет собой схематическое изображение многоярусного сепаратора 306, содержащего множество сепараторных ярусов 311-314, расположенных на разных уровнях. Сепаратор 306 может содержать один или большее количество аналогичных отличительных признаков сепараторов 302, 304, показанных на фиг. 13 и 14 соответственно, включая те, которые обозначены одинаковыми ссылочными номерами. Каждый ярус 311-314 может содержать фильтровальную ленту 316-319, проходящую и вращающуюся вокруг соответствующих роликов (не показаны). Каждый ярус 311-314 может содержать все более тонкую фильтровальную ленту 316-319. Например, фильтровальная лента 316 может представлять собой или содержать привод с грубой цепной лентой, который может быть похож на цепную ленту для налипающей вязкой глины. Фильтровальная лента 317 может представлять собой или содержать ситовую ленту, имеющую размер сита в соответствии с Американским нефтяным институтом (American Petroleum Institute - API) в диапазоне от около 20 до 30. Фильтровальная лента 318 может представлять собой или содержать ситовую ленту, имеющую размер сита в соответствии с API в диапазоне от 100 до 170. Фильтровальная лента 319 может представлять собой или содержать ситовую ленту, имеющую размер сита в соответствии с API в диапазоне от 200 до 325. Каждая ситовая лента 317-319 может содержать ситовые пульсации.
[0055] Различные части устройств, описанные выше и показанные на фиг. 1-16, могут управляться или работать совместно с контроллером. Фиг. 17 представляет собой схематическое изображение по меньшей мере части примера варианта реализации контроллера 400 в сигнальной связи с одной или большим количеством частей сепараторов 100, 200, 302, 304, 306 и/или систем перепада давления 150, 152, 154, показанных на фиг. 1-16 в соответствии с одним или большим количеством аспектов настоящего изобретения. Следующее описание относится к одной или большему количеству фиг. 1-17.
[0056] Указанный контроллер 400 может быть связан с различными частями сепараторов 100, 200, 302, 304, 306 и системами перепада давления 150, 152, 154. Например, контроллер 400 может быть в сигнальной связи с исполнительными механизмами 171, 173, 175 гидравлических клапанов 170, 172, 174, роликами 108, 204, 320, насосом 192, соплом 240, щеткой 244, приемным роликом 250, различными двигателями и другими исполнительными механизмами, связанными с роликами 108, 204, насосом 192, соплом 240, щеткой 244, двигателями 340 и различными датчиками, связанными с сепараторами 100, 200, 302, 304, 306 и системами перепада давления 150, 152, 154. Для ясности эти и другие компоненты, находящиеся в связи с контроллером 400, далее будут именоваться как «оборудование датчиков и исполнительных механизмов».
[0057] Контроллер 400 может быть выполнен с возможностью принимать кодированные команды 432 от оператора-человека и сигналы, генерируемые датчиковым оборудованием, обрабатывать кодированные команды 432 и сигналы, а также передавать управляющие сигналы на исполнительное оборудование для выполнения кодированных команд 432 для реализации по меньшей мере части одного или большего количества примеров способов и/или процессов, описанных в данном документе, и/или для реализации по меньшей мере части одной или большего количества примеров систем, описанных в данном документе.
[0058] Контроллер 400 может представлять собой или содержать, например, один или большее количество процессоров, специализированных вычислительных устройств, серверов, персональных компьютеров (например, настольных, портативных и/или планшетных компьютеров), устройств в виде карманного персонального компьютера (personal digital assistant - PDA), смартфонов, интернет-устройств и/или других типов вычислительных устройств. Контроллер 400 может содержать процессор 412, такой как программируемый процессор общего назначения. Процессор 412 может содержать локальную память 414 и может выполнять кодированные команды 432, присутствующие в локальной памяти 414 и/или другом устройстве памяти. Процессор 412 может выполнять, среди прочего, машиночитаемые кодированные команды 432 и/или другие команды и/или программы для реализации примеров способов и/или процессов, описанных в данном документе. Программы, хранящиеся в локальной памяти 414, могут включать в себя программные команды или код компьютерной программы, которые при выполнении связанным процессором облегчают сепаратору 100, 200, 302, 304, 306 и системе перепада давления 150, 152, 154 выполнять примеры способов и/или процессов, описанных в данном документе. Процессор 412 может представлять собой, содержать или реализовываться одним или большим количеством процессоров различных типов, подходящих для локальной прикладной среды, и может включать в себя один или большее количество компьютеров общего назначения, компьютеров специального назначения, микропроцессоров, процессоров цифровых сигналов (digital signal processors - DSP), программируемых пользователем вентильных массивов (field-programmable gate arrays - FPGA), специализированных интегральных схем (application-specific integrated circuit - ASIC) и процессоров, основанных на архитектуре многоядерных процессоров, в качестве неограничивающих примеров. Конечно, другие процессоры из других семейств также являются подходящими.
[0059] Указанный процессор 412 может быть связан с основной памятью 417, например, может включать в себя энергозависимую память 418 и энергонезависимую память 420, возможно, через шину 422 и/или другие средства связи. Энергозависимая память 418 может представлять собой, содержать или быть реализована материальным носителем, предназначенным для долговременного хранения информации, таким как память с произвольным доступом (random access memory - RAM), статическая память с произвольным доступом (static random access memory - SRAM), синхронная динамическая память с произвольным доступом (synchronous dynamic random access memory - SDRAM), динамическая память с произвольным доступом (dynamic random access memory - DRAM), динамическая память с произвольным доступом компании RAMBUS (RAMBUS dynamic random access memory - RDRAM) и/или других типов устройств памяти с произвольным доступом. Энергонезависимая память 420 может представлять собой, содержать или быть реализована материальным носителем, предназначенным для долговременного хранения информации, таким как постоянное запоминающее устройство, флэш-память и/или другие типы устройств памяти. Один или большее количество контроллеров памяти (не показаны) могут управлять доступом к энергозависимой памяти 418 и/или энергонезависимой памяти 420.
[0060] Контроллер 400 также может содержать интерфейсную схему 424. Интерфейсная схема 424 может представлять собой, содержать или реализовываться посредством различных типов стандартных интерфейсов, таких как интерфейс Ethernet, универсальная последовательная шина (universal serial bus - USB), интерфейс ввода/вывода третьего поколения (third generation input/output - 3GIO), беспроводной интерфейс, сотовый интерфейс и/или спутниковый интерфейс, среди прочих. Интерфейсная схема 424 также может содержать карту графического драйвера. Интерфейсная схема 424 может также содержать устройство связи, такое как модем или сетевая интерфейсная карта, для облегчения обмена данными с внешними вычислительными устройствами через сеть (например, соединение Ethernet, цифровую абонентскую линию (digital subscriber line - DSL), телефонную линию, коаксиальный кабель, сотовую телефонную систему, спутниковую связь и т. д.). Один или большее количество датчиков и исполнительного оборудования может быть соединено с контроллером 400 через интерфейсную схему 424, что может облегчать связь между датчиком и исполнительным оборудованием и контроллером 400.
[0061] Одно или большее количество устройств ввода 426 также может быть подключено к интерфейсной схеме 424. Устройства ввода 426 могут позволять людям-операторам вводить кодированные команды 432, включая команды управления, рабочие установки и/или другие данные для применения процессором 412. Рабочие установки могут включать, в качестве неограничивающих примеров, способ работы исполнительных механизмов 171, 173, 175 гидравлических клапанов 170, 172, 174, включая частоту или продолжительность работы. Устройства ввода 426 могут представлять собой, содержать или реализовываться, среди других примеров, с помощью клавиатуры, компьютерной мыши, сенсорного экрана, сенсорного планшета, шарового устройства ввода информации, манипулятора типа «isopoint» и/или системы распознавания голоса.
[0062] Одно или большее количество устройств вывода 428 также могут быть подключено к интерфейсной схеме 424. Устройства вывода 428 могут представлять собой, содержать или быть реализованы с помощью устройств отображения (например, жидкокристаллического дисплея (ЖКД), светодиодного (light-emitting diode - LED) дисплея или дисплея с электронно-лучевой трубкой (cathode ray tube - CRT)), принтеров и/или динамиков, среди других примеров. Контроллер 400 также может обмениваться данными с одним или большим количеством запоминающих устройств большой емкости 430 и/или съемным носителем данных 434, таких как представляющие собой или включающие дисководы гибких дисков, жесткие диски, дисководы компакт-дисков (compact disk - CD), дисководы универсальных цифровых дисков (digital versatile disk - DVD) и/или USB, и/или другие флэш-накопители, среди других примеров.
[0063] Кодированные команды 432 могут храниться в запоминающем устройстве большой емкости 430, основной памяти 417, локальной памяти 414 и/или съемном носителе данных 434. Таким образом, контроллер 400 может быть реализован в соответствии с аппаратными средствами (возможно, реализован в одной или большем количестве микросхем, включающих в себя интегральную схему, такую как ASIC), или может быть реализован в виде программного обеспечения или встроенного программного обеспечения для исполнения процессором 412. В случае встроенного программного обеспечения или программного обеспечения вариант реализации может быть предоставлен в виде компьютерного программного продукта, включая машиночитаемый носитель, предназначенный для долговременного хранения информации, или структуру хранения, включающую в себя код компьютерной программы (например, программное обеспечение или встроенное программное обеспечение) для выполнения процессором 412.
[0064] Кодированные команды 432 могут включать в себя программные команды или код компьютерной программы, которые при выполнении процессором 412 могут заставить сепаратор 100, 200, 302, 304, 306 и систему перепада давления 150, 152, 154 выполнять способы, процессы и/или процедуры, описанные в данном документе. Например, контроллер 400 может принимать, обрабатывать и записывать рабочие установки, введенные человеком-оператором, и на основании принятых рабочих установок и сигналов датчиков контроллер 400 может отправлять управляющие сигналы или информацию в исполнительный механизм 173 для управления гидравлическим клапаном 172 таким образом, чтобы разрежение применялся в поддоне 120 по существу постоянным или равномерным образом. Контроллер 400 может отправлять управляющие сигналы или информацию для исполнительного механизма 175 для управления гидравлическим клапаном 174 таким образом, что разрежение применяется в поддоне 124 по существу колеблющимся или пульсирующим образом.
[0065] Вышеизложенное описывает отличительные признаки нескольких вариантов реализации изобретения, так что специалист в данной области техники может лучше понять аспекты настоящего изобретения. Специалист в данной области техники должен понимать, что он может легко использовать настоящее изобретение в качестве основы для разработки или модификации других процессов и структур для выполнения тех же целей и/или достижения тех же преимуществ вариантов реализации изобретения, представленных в данном документе. Специалист в данной области техники также должен понимать, что такие эквивалентные конструкции не выходят за рамки настоящего изобретения и что они могут вносить различные изменения, замены и преобразования в данном документе, не отступая от сущности и объема настоящего изобретения.
[0066] Реферат в конце настоящего описания предоставлен, чтобы позволить читателю быстро выяснить природу технической сущности изобретения. Он представлен с пониманием того, что он не будет использоваться для интерпретации или ограничения объема или значения формулы изобретения.