[发明专利]具有集成可膨胀密封件的合成筛网

说明书

相关申请的交叉参考

此申请要求2006年9月29日提交的美国临时专利申请 No.60/827598以及2007年9月24日提交的美国专利申请 No.11/860479的优先权，这些申请的披露结合于此作为参考。

技术领域

本发明总体涉及一种油田页岩摇动器。特别是，这里披露的实施 例涉及一种用于油田页岩摇动器的筛网框架的密封件。

背景技术

通常称为“泥浆”的油田钻探流体在该工业中用于多种目的。在 其许多应用中，钻探泥浆用作润滑剂以便冷却转动的钻头，并有助于 更快的切削速度。泥浆在地表处混合并在高压下经由钻杆的孔口在井 下泵送到钻头。一旦泥浆达到钻头，它经由多个喷嘴和孔口离开，其 中它润滑和冷却钻头。在经由喷嘴离开之后，“用过”的流体经由形 成在钻杆和钻探的井口之间形成的环体返回到地表。

另外，钻探泥浆提供流体静压力柱或压头，以便防止正在钻探的 井口“井喷”。这种流体静压力偏移地层压力，由此如果地层中的受 压沉积物裂开，防止流体喷出。有助于钻探泥浆柱的流体静压力的两 个因素是柱的高度(或深度)(即从地表到井口底部的垂直距离)和 所使用的流体的密度(或者其反比重)。根据被钻井的地层的类型和 结构，多种加重剂和润滑剂被混合到钻探泥浆中，以便获得正确的混 合物。通常，钻探泥浆重量以“磅”为单位，并以每加仑几磅喷射。 通常，增加泥浆中溶解的加重剂溶质的含量将通常产生较重的钻探泥 浆。过轻的钻探泥浆不能保护地层井喷，并且过重的钻探泥浆会过度 侵入地层。因此，花费了大量时间和精力来确保泥浆混合物是最佳的。 由于泥浆的评价和混合过程是费时和昂贵的，钻井人员和维护公司偏 爱回收返回的钻探泥浆，并使其循环以便继续使用。

钻探泥浆的另一显著的目的在于将切削物从井口底部处的钻头承 载到地表。在钻头在井口底部粉碎或刮擦岩石地层时，小片固体材料 被留下。在钻头处离开喷嘴的钻井流体在钻杆和井口之间的环体内搅 动或将固体岩石和地层颗粒承载到地表。因此，从环体离开井口的流 体是钻探泥浆内的地层切削物的浆体。在泥浆重新循环并且重新泵送 经过钻头喷嘴之前，切削颗粒必须被去除。

现在用来从钻探流体中去除切削物和其它固体颗粒的设备在本工 业中通常称为“页岩摇动器”。同样公知为振动分离器的页岩摇动器 是振动的筛网式平台，返回的用过钻探流体沉积在平台上，并且清洁 的钻探流体从中流出。通常，页岩摇动器是倾斜平台，具有大致穿孔 的过滤器筛网底部。返回的钻探流体沉积在页岩摇动器的自由端处。 在钻探流体沿着振动平台的长度运行时，流体流过穿孔到下面的储 槽，将固体颗粒材料留下。页岩摇动器平台的振动作用输送留下的固 体颗粒，直到它们离开摇动器平台的排放端为止。所述的设备是本领 域普通技术人员公知的页岩摇动器的一种形式的实例。在可选择的页 岩摇动器中，摇动器的顶部边缘会与下端相比更加相对靠近地面。在 这种页岩摇动器中，倾斜角度会需要颗粒在大致向上方向上运动。在 其它页岩摇动器中，平台不倾斜，因此，摇动器的振动作用只使得颗 粒/流体分离。无论如何，平台倾斜和/或现有页岩摇动器的设计变量 不能认为是本发明的限制。

最好是，页岩摇动器的振动量和倾斜角度可以调节以便适应不同 钻探流体的流动速度以及钻探流体中的颗粒百分比。在流体经过页岩 摇动器的穿孔底部时，它会在井口内马上返回操作，存储以便测量和 评价或者经过另外的设备(例如干燥摇动器、离心机或小尺寸页岩摇 动器)以便去除较小切削物。

由于页岩摇动器通常连续使用，任何维修操作和相关停机时间尽 可能最小。通常，固体经由其中与钻探泥浆分离的页岩摇动器的筛网 随着时间而磨损并且需要更换。因此，页岩摇动器筛网通常构造成快 速和容易拆卸和更换。通常，经由松开几个螺栓，筛网可升高离开摇 动器组件并且在几分钟内更换。虽然具有多种类型和尺寸的筛网，它 们通常具有类似的设计。通常筛网包括定位有丝网和其它穿孔过滤器 重叠物的穿孔板底部。穿孔板底部通常提供结构支承，并且使得流体 流过其中，同时丝网重叠物限定能够经过其中的最大固体颗粒。虽然 许多穿孔板底部通常是平坦的或者略微弯曲的形状，应该理解到还可 以使用具有多个延伸横过其中的波纹通道的穿孔板底部。原理上，波 纹通道为将要出现的流体-固体过程提供另外的表面面积，并且用来 沿着其长度朝着页岩摇动器去除这些固体的端部引导固体。