[发明专利]直驱式竖直钻屑干燥机及制造和使用方法，以及改造钻屑干燥机的方法

说明书

一种钻屑干燥机，其包括专用于处理钻屑的离心机；与离心机连通的扭矩变换器；电机；以及与电机和扭矩变换器连通并将二者连接的驱动轴。一种处理包含液体的钻屑的方法，其包括：将钻屑引入到离心机，然后从电机提供动力以驱动离心机并使钻屑受到足以从钻屑移除至少一部分液体的离心力，其中电机通过驱动轴向离心机提供动力。一种改造使用皮带和槽轮系统的钻屑干燥机的改进方法，包括用基于驱动轴的系统代替皮带和槽轮系统。

技术领域

本发明涉及用于处理钻屑的方法和设备，并且涉及改造钻屑干燥机的方法。在另一方面中，本发明涉及用于使从钻井液回收的钻屑干燥的方法和设备，该钻井液用于钻取油气井，并且涉及改造钻屑干燥机的方法。在甚至另一方面中，本发明涉及一种通过驱动轴对干燥机提供离心力的钻屑干燥机，涉及使用这种干燥机干燥钻屑的方法，并且涉及改造钻屑干燥机的方法，在这种钻屑干燥机中，通过皮带-槽轮系统对干燥机提供离心力。在又一方面中，本发明涉及一种钻屑干燥机和用于干燥钻屑的方法，其可归类为2部I类，并且涉及用于将归类为1部I类的钻屑干燥机改造成归类为2部I类的改型钻屑干燥机的方法。

背景技术

在石油和天然气行业中使用的典型的钻屑干燥机存在固有的问题，更特别地，是在钻屑的处理中。

在石油和天然气行业中使用的标准钻屑干燥机未设计为用于在可燃性粉尘环境中操作。这主要是因为，虽然通常将石油和天然气环境认为是易燃性蒸汽和气体可能处于其中的“I类”位置，但是通常并不将其认为是可能在其中发现可燃性粉尘的“II类”位置。并且，为了进一步归类，虽然将石油和天然气行业进一步归类为“1部”I类环境(在该环境中，在正常操作条件下存在可燃浓度的危险物和/或可能由维修或设备故障而产生危险物)，但是并不将其归类为“2部”环境(在该环境中，管理、处理或使用可燃浓度的危险物，但是这些危险物通常是在封闭容器或封闭系统中，其仅可通过这种容器或系统的意外破裂或损坏而从该容器或系统泄漏)。

因此将石油和天然气行业中的固定设备(包括在干燥钻屑时使用的标准钻屑干燥机)设计为1部I类标准。然而，通过在钻屑的干燥中操作这些干燥机，在干燥机本身内产生可燃浓度的现在带来危险的2部危险的钻屑粉尘，危险被隐藏。现在将更详细地说明这一点，包括通过钻探过程和一些相关标准的讨论。

在油井或天然气井的结构中钻孔时，在钻柱的端部上布置钻头，使钻头旋转以钻出通过构造地形(formation)的钻孔。将被称为“钻探泥浆”的钻井液通过钻柱泵送至钻头以使钻头润滑。钻探泥浆还用来将由钻头产生的钻屑和其他固体通过在钻柱和钻孔之间形成的环面运送至地面。严密地控制钻探泥浆的密度以抑制钻孔坍塌并确保最佳地执行钻孔。钻探泥浆的密度影响钻头的穿透速度。通过调节钻探泥浆的密度，穿透速度以可能造成使钻孔坍塌的损害而变化。钻探泥浆还可能携带用以密封钻孔的多孔截面的堵漏材料。还可根据钻探通过的地层的类型来调节钻探泥浆的酸性。钻探泥浆尤其包含昂贵的合成油基润滑剂，因此回收并重新使用用过的钻探泥浆是正常的，但是这尤其要求从钻探泥浆移除固体。这通过处理钻探泥浆来实现。

对油气井钻孔中的钻探泥浆进行固体控制的此需求在现有技术中是众所周知的。通常，在油气井的顶部，将含有固体的泥浆引入到泥浆振动筛，其是一种通常具有一系列相对于彼此分层布置或平面配置的筛子的装置。当泥浆通过筛子时，筛子从泥浆捕获并移除固体。如果在钻孔操作过程中未从使用过的泥浆中移除钻出的固体，那么钻出的固体的再循环会在泥浆中产生粘性和凝胶问题，并且增加抽泥泵和其他用于钻孔的机械设备中的磨损。

由泥浆振动筛回收的所产生固体(在本文中叫做“钻屑”)通常包括少量页岩、砂砾、硬质黏土，或者可能已经存在于钻孔中的壳类。钻屑通常覆有或包含残余液体，例如钻探泥浆或其他可能已经存在于钻孔中的液体。钻屑和残余液体可能包含危险的环境污染物，该环境污染物在其最终处理之前将需要处理。

这些钻屑按重量计算常常包含多达20％的石油。因为环境的原因，许多国家中目前的法律/法规仅允许扔弃具有低得多的含油量的钻屑材料。因此，通常将这些带有其残余岩浆污染物的钻屑运送到干燥机以移除残余液体。非常普遍地，所使用的干燥机是竖直钻屑干燥机。