專利名稱：用于除去沙粒和石頭顆粒的分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)新型分離裝置，借助于該裝置沙粒和石頭顆?？稍趶膸r石中的鉆井中提取液體或氣體的過程中被除去，因此，液體或氣體可被有效提取。
背景技術(shù)：
在從巖石中的鉆井中提取液體和氣體時，主要的問題在于涌出細(xì)的沙粒和石頭顆粒，而這些顆粒必須在井中已經(jīng)與要被提取的介質(zhì)分離。這個問題特別是出現(xiàn)在礦物油和天然氣的提取中，但也存在于飲用水的提取以及地?zé)岬拈_采中。
現(xiàn)有技術(shù)這種去除傳統(tǒng)上是通過例如金屬長方孔篩來實(shí)現(xiàn)，這種篩子具有多種構(gòu)造，它們采用長方孔金屬片、線編網(wǎng)篩或線纏繞的形式。利用線編網(wǎng)篩的方案在US 5，6M，560中有描述。這些篩子也由金屬支承結(jié)構(gòu)來搭載，以保持機(jī)械穩(wěn)定性。這種類型的構(gòu)造的主要缺點(diǎn)在于其低耐磨性。摩擦性的石頭顆粒導(dǎo)致產(chǎn)生很大的磨損。在US 2004/005 0217 Al和WO 2008/080402 Al中描述了使用多孔可滲透材料的分離裝置來代替金屬長方孔篩的方案。US 2004/005 0217 Al的多孔過濾材料可為金屬性的、陶瓷的或有機(jī)材料的；在WO 2008/080402 Al中，使用了多孔陶瓷材料。這兩個文獻(xiàn)中描述的方案的一個問題在于，由于它們的低斷裂韌性，多孔陶瓷材料的過濾器由于撓曲負(fù)荷(flexural loading)而趨向于斷裂。最終的彎曲強(qiáng)度通常遠(yuǎn)低于相應(yīng)實(shí)心材料的彎曲強(qiáng)度的30%，因此不足以適用于巖石中鉆井的操作條件下的機(jī)械負(fù)載。另一個問題是多孔陶瓷材料的耐摩擦性比實(shí)心陶瓷材料的耐摩擦性低得多。此外，在US 2004/005 0217 Al和WO 2008/080402 Al中描述的方案的缺點(diǎn)還在于出現(xiàn)未被占用篩子區(qū)域的非?？焖俚淖枞?。由于使用多孔陶瓷材料用于過濾器應(yīng)用時的這個問題，在固定的應(yīng)用中，過濾膜通常與循環(huán)的清潔(通過在反壓力下沖洗)一起操作。因?yàn)榕c循環(huán)的反壓力一起操作會產(chǎn)量有負(fù)面影響，沖洗間隔應(yīng)被安排得在時間上盡可能的長。發(fā)明目的雖然本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，但本發(fā)明是基于提供分離裝置的目的而作出的，所述分離裝置用于在從巖石中的鉆井中提取液體或氣體中除去沙粒和石頭顆粒，該裝置與現(xiàn)有技術(shù)中已知的分離裝置相比具有更好的耐磨性和更低的破裂趨向性，并且本發(fā)明的裝置對于酸和堿具有耐腐蝕性，并且不會出現(xiàn)未被占用過濾區(qū)域的快速阻塞。

發(fā)明內(nèi)容
上述目的是通過權(quán)利要求1和12的分離裝置以及權(quán)利要求23的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)的。 本申請的主題的優(yōu)點(diǎn)和特別優(yōu)選的改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中闡釋。根據(jù)第一個實(shí)施方式，本發(fā)明的主題是用于在從巖石中的鉆井中提取液體或氣體時除去沙粒和石頭顆粒的分離裝置，包括多個脆硬材料(brittle-hard material)的環(huán)形盤，所述環(huán)形盤一個疊加在另一個的頂部并且被支承結(jié)構(gòu)軸向包圍，所述環(huán)形盤在它們的上側(cè)具有至少三個間隔體，所述間隔體均勻地分布在所述環(huán)形盤的圓周上，所述環(huán)形盤的疊加方式使得所述間隔體分別一個位于另一個之上，并且在單個環(huán)形盤之間總是存在高度為 0. 05-lmm，優(yōu)選 0. 2-0. 5mm 的間隙。根據(jù)第二個實(shí)施方式，本發(fā)明的主題是用于在從巖石中的鉆井中提取液體或氣體時除去沙粒和石頭顆粒的分離裝置，包括多個脆硬材料的套管狀(bush-shaped)元件，所述套管狀元件一個疊加在另一個的頂部并且被支承結(jié)構(gòu)軸向包圍，所述環(huán)形盤在它們的上側(cè)具有至少三個間隔體，在所述套管狀元件中形成有切口(slit)寬度為0.05-lmm，優(yōu)選為 0. 2-0. 5mm 的切口。相似地，本發(fā)明的主題為本發(fā)明的用于在從巖石中的鉆井中提取液體或氣體的過程中去除沙粒和石頭顆粒的分離裝置的用途。本發(fā)明的分離裝置比在US 2004/005 0217 Al和WO 2008/080402 Al中描述的系
統(tǒng)在撓曲負(fù)荷下顯示出更低的破裂趨向性。本發(fā)明的分離裝置的另一優(yōu)點(diǎn)是實(shí)心的脆硬材料(特別是陶瓷材料)的使用帶來了耐磨性和耐腐蝕性。術(shù)語“實(shí)心”是指與現(xiàn)有技術(shù)的方案相反本發(fā)明的材料不是多孔的， 因而本發(fā)明所使用的材料本身不表現(xiàn)出任何過濾效果。因此，本發(fā)明的分離裝置的耐磨性和耐腐蝕性比現(xiàn)有技術(shù)中所描述的裝置好很多。本發(fā)明的分離裝置的耐腐蝕性(特別是對酸的耐腐蝕性)是重要的，因?yàn)榭赡苄枰盟醽韺⑺鼈儧_洗干凈。本發(fā)明的分離裝置的另一優(yōu)點(diǎn)在于不會出現(xiàn)未被使用的篩子區(qū)域的快速阻塞。因此，不需要如前述現(xiàn)有技術(shù)中已知的方案的情況一樣以頻繁的時間間隔來將本發(fā)明的分離裝置沖洗干凈。因此，如果需要，足以可以更長的時間間隔來將本發(fā)明的分離裝置沖洗干凈。此外，本發(fā)明的分離裝置的未被占用過濾面積比線纏繞形式的常規(guī)過濾方案(例如WO 2008/080402 Al，通常低于10% )更大。而且，本發(fā)明的分離裝置可被引入到彎曲的井中，這是與在US 2004/0050217 Al 和TO 2008/080402 Al中描述的系統(tǒng)相比的另一個優(yōu)勢。附圖
簡述本發(fā)明基于附圖來解釋，其中圖Ia-Ig顯示了本發(fā)明的第一個實(shí)施方式的環(huán)形盤的各種視圖；圖2a_2d示意性地顯示了本發(fā)明的第一個實(shí)施方式的一個疊加在另一個之上的環(huán)形盤的各種視圖；圖3a_3c顯示了本發(fā)明的第一個實(shí)施方式的一個疊加在另一個之上且被支承結(jié)構(gòu)軸向包圍的環(huán)形盤的各種視圖；圖如-c顯示了本發(fā)明的第二個實(shí)施方式的套筒狀徑向開口元件的各種視圖；并且圖5a_5c顯示了本發(fā)明的第二個實(shí)施方式的套筒狀軸向開口元件的各種視圖。發(fā)明詳述
在第一個實(shí)施方式中，本發(fā)明的分離裝置包括環(huán)形盤，所述環(huán)形盤可被輕易生產(chǎn)且具有成本效益。這些環(huán)形盤的生產(chǎn)可能通過粉末冶金或陶瓷工藝以自動量產(chǎn)方式進(jìn)行。 所述環(huán)形盤可通過被稱作網(wǎng)形工藝(net-shape process)的技術(shù)來生產(chǎn)，在該工藝中，環(huán)形盤被從粉末壓制成幾近網(wǎng)形。該技術(shù)不需要環(huán)形盤的復(fù)雜加工。在燒結(jié)工藝中某種程度上不可避免的單個環(huán)形盤的形狀與尺寸的偏差，利用本發(fā)明的分離裝置的構(gòu)造是可容忍的。圖Ia顯示了本發(fā)明的環(huán)形盤1的基本形式，環(huán)形盤1在其上側(cè)2具有均勻分布在盤的圓周上的至少三個間隔體3。圖Ib顯示沿圖Ia的B-B線的截面圖。圖Ic顯示環(huán)形盤的側(cè)視圖，間隔體被設(shè)置在Y區(qū)域。如圖If中的Y區(qū)域的放大視圖所示，間隔體3的優(yōu)選形式為球形部分。圖Id顯示沿圖Ia中A-A線的截面圖。區(qū)域X至間隔體3的放大視圖如圖Ie所示。環(huán)形盤1的上側(cè)2可被構(gòu)造成相對于盤軸呈直角或以平面或曲面向下向內(nèi)傾斜。 向下且向內(nèi)傾斜的構(gòu)造在分離裝置減少的阻塞趨向性方面是有利的。環(huán)形盤的底部4(圓形基部)優(yōu)選向下向內(nèi)傾斜，優(yōu)選如圖Ie所示內(nèi)凹地向下向內(nèi)傾斜。此處，圓形基部的半徑為R，而內(nèi)凹成形應(yīng)當(dāng)被理解為應(yīng)用之整個圓形基部。根據(jù)已知的球形軸承本身的設(shè)計(jì)原理，內(nèi)凹成形使得單個環(huán)形盤容易地避免結(jié)構(gòu)性負(fù)荷。形狀和尺寸的可能偏差可通過圓形基部的內(nèi)凹成形結(jié)合三點(diǎn)接觸而容易彌補(bǔ)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖Ie所示，環(huán)形盤的外輪廓6被構(gòu)造成具有斜邊。根據(jù)另一個優(yōu)選的實(shí)施方式，邊緣也可以是圓形的。這提供更好的邊緣保護(hù)，使邊緣免受對于脆硬材料來說至關(guān)重要的邊緣負(fù)載。本發(fā)明的環(huán)形盤的立體圖如圖Ig所示。環(huán)形盤的內(nèi)側(cè)直徑優(yōu)選小于環(huán)形盤的外側(cè)直徑的90%，更優(yōu)選小于85%，并且環(huán)形盤的徑向壁厚優(yōu)選為至少2. 5mm。環(huán)形盤的厚度優(yōu)選為2至20mm，更優(yōu)選為2至10mm。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，如例如圖Ia和圖Ig的凹槽11所示，環(huán)形盤可具有用于防止扭曲的裝置。這保證了在軸向負(fù)荷的情況下，在環(huán)形盤上不出現(xiàn)撓曲力矩，并且軸向負(fù)載總是經(jīng)由接觸點(diǎn)起作用。因此，環(huán)形盤僅處于適合于材料的壓縮負(fù)荷下。為形成本發(fā)明的分離裝置，如圖2a_2d和3a_3c所示，環(huán)形盤被軸向地一個疊加在另一個之上，并且通過支承結(jié)構(gòu)被軸向包圍。圖加顯示了本發(fā)明的環(huán)形盤疊層的正視圖。圖2b顯示沿圖加WA-A線的截面圖。當(dāng)環(huán)形盤被疊加得一個在另一個之上時，間隔體3(相對彼此以120°排布)分別一個位于另一個之上，因而軸向負(fù)載引入發(fā)生在三個間隔體的軸上。這避免了對于脆硬材料至關(guān)重要的邊緣負(fù)載，并且即使是在形狀有偏差的環(huán)形盤情況下也實(shí)現(xiàn)了在期望接觸點(diǎn)的三點(diǎn)接觸。在單個盤1之間總是形成高為0. 05-lmm，優(yōu)選為0. 2-0. 5mm的間隙。圖2c示意性地顯示了環(huán)形盤1的疊層的側(cè)視圖以及隔隙5的形成。圖2d是開口圓形疊層的立體圖。本發(fā)明的分離裝置被圖示在圖3a_3c中，其包含堆疊的環(huán)形盤，所述環(huán)形盤被支承結(jié)構(gòu)軸向包圍。此處，支承結(jié)構(gòu)的形式為穿孔支承管7。環(huán)形盤疊層可被做成任何期望的高度并且僅受支承結(jié)構(gòu)(例如穿孔支承管7)的可能的高度限制。任何期望的數(shù)量的這些分離裝置可被彼此相連并被通過常規(guī)的螺紋連接由凸緣系統(tǒng)13、14以及其間的彈性彈簧15所包圍。圖3a顯示本發(fā)明的分離裝置的正視圖。圖北顯示沿圖3a的A-A線的截面圖，圖3c是圖3a和北的開口分離裝置的立體圖。在圖3a_3c中，支撐管7被提供在外側(cè)，但它們可被設(shè)置在內(nèi)側(cè)。支撐管必須具有任何期望形狀的通道16，用于被提取的介質(zhì)通過。通道16的尺寸必須大于過濾缺口，從而本身不用作過濾器。環(huán)形盤疊層的軸向?qū)R和軸向包圍可通過支撐管得到保證。兩個或更多個疊層組件的組合可通過設(shè)置在支承管7上的凸緣14來實(shí)現(xiàn)。而且，當(dāng)分離裝置被引入到井中時以及當(dāng)它被從井中移出時產(chǎn)生的力經(jīng)由支承管7被轉(zhuǎn)移。當(dāng)支承管位于外側(cè)時，分離裝置可保護(hù)不受由井中石頭產(chǎn)生的沖擊負(fù)載的影響。位于外側(cè)的支承管暴露于來自周圍硬質(zhì)石頭顆粒的增加的磨損。但是，這相對分離裝置本身被磨損來說問題要小得多，因?yàn)橹С泄懿痪哂姓拈g隙。而且，如果需要，支承管可保護(hù)不受常規(guī)使用的磨損保護(hù)層的磨損。此外，支承管可被構(gòu)造得相對于環(huán)形盤疊層來說具有或不具有間隙。具有間隙的構(gòu)造使得更好地利用過濾區(qū)域以及更好地圍繞環(huán)形盤疊層流動。支承管7通過彈簧元件15包圍環(huán)形盤，因此避免了即使在引入到彎曲鉆井過程中也避免了過濾間隙5的變寬。彈簧元件例如可被形成為鋼彈簧或彈性體彈簧。由圖3a_3c的實(shí)施例所代表的本發(fā)明的分離裝置的基本功能在于，將從外側(cè)流進(jìn)它的具有沙?；蚴^顆粒的液體或氣體的混合物與在內(nèi)側(cè)的提取的液體或氣體流分離。大于兩個相鄰盤1之間的分離間隙5的所有顆粒被有效地與所提取的流體分離。根據(jù)環(huán)形盤1的底部4的半徑R的尺寸(見圖Ie)，前述具有球形軸承的設(shè)計(jì)原理使得分離裝置被引入到彎曲鉆井中。上述敢于單個環(huán)形盤的尺寸使得在使用期間具有高機(jī)械負(fù)載承載能力以及在生產(chǎn)過程中的良好的工藝可靠性。環(huán)形盤的寬度對于分離功能沒有決定性的影響。因此，不同尺寸都是可能的。另一方面，環(huán)形盤的高度對于未被占用過濾區(qū)域的比例是決定性的。因此，環(huán)形盤的高度是對機(jī)械負(fù)載承載能力與最大產(chǎn)量的折中。環(huán)形盤的高度應(yīng)當(dāng)適應(yīng)材料以及負(fù)載的強(qiáng)度性質(zhì)。球形軸承的半徑優(yōu)選為環(huán)形盤的外側(cè)直徑的5至50倍，更優(yōu)選為10 至40倍。球形部分行使的間隔體的半徑取決于期望的分離間隙以及環(huán)形盤的寬度，而為了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的，該半徑根據(jù)分離間隙和寬度這兩個值來獲得。通常的分離間隙的高度為 0. 2至0. 5mm并且基于要被去除的石頭沙粒的顆粒尺寸以及產(chǎn)物流體中允許的最大顆粒尺寸。分離間隙的尺寸確定對應(yīng)于被提取的流體中的允許的最大顆粒尺寸。在實(shí)際的設(shè)計(jì)實(shí)施例中，在環(huán)形盤高度總共為3mm、間隙高度為0. 4mm的情況下， 未被占用的過濾面積為13%。當(dāng)環(huán)形盤高度相應(yīng)更低時，未被占用面積的比例可增加得更多。未被占用面積的最大比例僅受環(huán)形盤的機(jī)械負(fù)載承載能力限制。而機(jī)械負(fù)載承載能力又取決于支承結(jié)構(gòu)和材料的強(qiáng)度。根據(jù)第二個實(shí)施方式，本發(fā)明的分離裝置包括多個套管狀元件，所述套管狀元件一個堆疊在另一個的頂部并且被支承結(jié)構(gòu)軸向包圍，在套管狀元件中，通過加工提供了切口。此處，切口可相對于套管軸被徑向和/或軸向排布。圖顯示了切口 9被相對套管軸徑向設(shè)置的實(shí)施方式。圖如顯示套管狀元件8的正視圖。圖4b顯示套管狀元件8的沿圖^WA-A線的截面圖。圖如顯示套管狀元件8的立體圖。如可從這些附圖中看出的，在該實(shí)施方式中，各排切口 9被相對彼此偏移設(shè)置圖fe至5c顯示套管狀元件8的不同實(shí)施方式，其中切口 10被相對套管軸軸向設(shè)置。圖如顯示這種套管狀元件8的正視圖。圖恥顯示套管狀元件8的沿圖fe WA-A線的截面圖，而圖5c顯示套管狀元件8的傾斜視圖?？煽闯?，在本實(shí)施方式的情況下，三排軸向切口 10(彼此隔開)被設(shè)置在套管的周圍。用于引入切口的合適加工方法例如是多線切割或晶圓切割。與本發(fā)明的第一個實(shí)施方式中的分離間隙的高度類似，軸向和/或徑向切口的寬度為0. 05-lmm，優(yōu)選為 0. 2-0. 5mm，小于0. 4mm的切口寬度對于保持住背部沙子(backsand)是進(jìn)一步優(yōu)選的。對應(yīng)于本發(fā)明的分離裝置的第一個實(shí)施方式的構(gòu)造，套管狀元件通過位于內(nèi)測或外側(cè)的支承管被軸向引導(dǎo)和包圍。因此，它們可以完全相同的方式被設(shè)置以得出具有任何期望高度的疊層。為了引入到彎曲鉆井中，優(yōu)選一個套管端面被內(nèi)凹成形，另一個端面外凸成形，從而使得套管狀元件能夠基于球形軸承的原理以有角方式移動。如圖4b和圖恥所示，半徑 R優(yōu)選為套管狀元件8的外側(cè)直徑的5至50倍，更優(yōu)選為10至40倍。套管的高度基于可在成形工藝中以成本有效的方式產(chǎn)生的高度。在實(shí)際的示例性實(shí)施方式中，高度例如是80mm。這樣的高度可在可靠的工藝中利用常規(guī)的壓縮粉末和軸向壓制而壓制得到。在套管狀元件的情況下，不需要間隔體，因?yàn)橐呀?jīng)引入的切口提供了篩選作用。但是，在間隔體和用于防止扭曲的裝置方面，設(shè)計(jì)可與第一種實(shí)施方式中的情況相同。具有套管狀元件的構(gòu)造與具有環(huán)形盤的構(gòu)造相比具有的優(yōu)點(diǎn)是，需要較小數(shù)量的部件來提供本發(fā)明的分離裝置。但是，主要是與環(huán)形盤相比，套管的較大強(qiáng)度某種程度上由于切口而減少，而切口是大的未被占用過濾面積所需要的。類似于環(huán)形盤的情況，在套管狀元件的情況下，未被占用過濾面積是在套管的機(jī)械負(fù)載承載能力和最大未被占用過濾面積之間的折中。在相同的機(jī)械負(fù)載承載能力下，具有環(huán)形盤的第一種實(shí)施方式中最大未被占用過濾面積大于具有套管狀元件的第二種實(shí)施方式。套管狀元件的內(nèi)側(cè)直徑優(yōu)選小于套管狀元件的外側(cè)直徑的90%，更優(yōu)選為小于 85%，并且套管狀元件的徑向壁厚優(yōu)選為至少2. 5mm。第一種實(shí)施方式中的環(huán)形盤的外側(cè)直徑和第二種實(shí)施方式中的套管狀元件的外側(cè)直徑都優(yōu)選為50-200mm。如果在環(huán)形盤或套管狀元件之間設(shè)置作為中間環(huán)的塑料膜，和/或環(huán)形盤或套管狀元件的底部被涂布塑料層，那么脆硬環(huán)形盤的機(jī)械負(fù)載和套管狀元件的機(jī)械負(fù)載可被進(jìn)一步減少。特別地，這具有減少在脆硬環(huán)形盤上的高負(fù)載的作用。因此，環(huán)形盤的高度可被減少，或者在具有相同高度的情況下，機(jī)械負(fù)載承載能力可被增加?？筛鶕?jù)溫度和提取介質(zhì)而選擇合適的塑料。例如對于低于約100°C的溫度和提取水的情況，可使用簡單的標(biāo)準(zhǔn)塑料，例如聚丙烯和聚乙烯。在溫度高達(dá)約140°C時，就需要所謂的工程塑料，例如聚酰胺或聚氧乙烯(POM)。在溫度高達(dá)約200°C且提取油或氣時，可使用所謂的高溫塑料。例如聚醚醚酮(PEEK)或聚四氟乙烯(PTFE)的材料在這些條件下仍具有良好的耐磨性。膜或涂層對磨損的耐性仍可通過利用陶瓷填料增強(qiáng)而顯著增加。環(huán)形盤或套管狀元件的脆硬材料優(yōu)選選自氧化的和非氧化的陶瓷材料、這些材料的混合陶瓷材料、添加了二次相的陶瓷材料、具有陶瓷硬質(zhì)材料部分且具有金屬結(jié)合相的混合材料、沉淀硬化的流延材料、具有原位形成的硬質(zhì)材料相的粉末冶金材料以及長纖維和/或短纖維增強(qiáng)的陶瓷材料。氧化陶瓷材料的例子為Al2O3 JrO2、多鋁紅柱石、尖晶石和混合的氧化物。非氧化陶瓷材料的例子為SiC』4C、Ti&* Si3N4。陶瓷硬質(zhì)材料例如為碳化物和硼化物(boride)。 具有金屬結(jié)合相的混合材料的例子是WC-Co、TiC-Fe和Ti&-FeNiCr。原位形成的硬質(zhì)材料相的例子是碳化鉻。纖維增強(qiáng)的陶瓷材料的例子是C-SiC。前述材料因比通常出現(xiàn)的石頭顆粒更硬而區(qū)別開來，也就是說這些材料的HV或 HRC硬度值高于周圍石頭的相應(yīng)值。同時，所有這些材料因具有比通常的未硬化的鋼合金更大的脆度而被區(qū)別開來。在這個意義上，這些材料在此文中被稱為“脆硬”。密度達(dá)到理論密度的至少90%，更優(yōu)選至少95%的材料優(yōu)選被使用，從而達(dá)到可能的最高硬度值和高耐磨性和耐腐蝕性。燒結(jié)碳化硅(SSiC)或碳化硼優(yōu)選被用作脆硬材料。這些材料不僅是耐磨的而且對通常用來沖洗分離裝置的酸(例如HCl)耐腐蝕。特別合適的是，例如，具有細(xì)晶粒微結(jié)構(gòu)(平均晶粒尺寸<5μπι)的SSiC材料，例如E9( Ceramics GmbH & Co. KG出售的EKasie F。但是，粗晶粒的SSiC材料也可被使用，例如具有雙峰微結(jié)構(gòu)的材料，優(yōu)選50至90%體積的晶粒尺寸分布構(gòu)成長度為100至1500 μ m 的棱鏡式(prismatic)片狀SiC晶體，而10至50%體積構(gòu)成長度為5至100 μ m的棱鏡形片狀 SiC 晶體(來自 ESK Ceramics GmbH & Co. KG 的EKasic C)。以下實(shí)施例用來進(jìn)一步解釋本發(fā)明。實(shí)施例1陶瓷分離裝置在一個設(shè)計(jì)的實(shí)施例中，環(huán)形過濾盤的外側(cè)直徑為100mm，內(nèi)側(cè)直徑為80mm。環(huán)形盤的高度為3mm。球形軸承的半徑R(見圖le)為2000mm。兩個相鄰環(huán)形盤之間的環(huán)形間隙總是0.4mm。在環(huán)形盤上的三個間隔體(球形部分形式)的半徑為25mm。金屬支承籠的壁厚為3mm(見圖北和3c)。未被占用過濾面積為13%。在該實(shí)施例中，分離裝置的總長度為IOOOmm ；這對應(yīng)于盤疊層中294個具有前述尺寸的盤。在該示例性的實(shí)施方式中，使用了材料SSiC(EKasic F)。
權(quán)利要求
1.用于在從巖石中的鉆井中提取液體或氣體時去除沙粒和石頭顆粒的分離裝置，所述分離裝置包括多個脆硬材料的環(huán)形盤(1)，所述環(huán)形盤(1) 一個疊加在另一個的頂部并且被支承結(jié)構(gòu)(7)包圍，盤(1)在它們的上側(cè)(2)具有均勻分布在盤(1)的圓周上的至少三個間隔體(3)，所述盤(1) 一個疊加在另一個頂部的疊加方式使得間隔體C3)分別一個位于另一個之上，并且在單個盤(1)之間總是存在高度為0. 05-lmm，優(yōu)選為0. 2-0. 5mm的分離間隙⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離裝置，所述間隔體(3)的形式為球形部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和/或權(quán)利要求2所述的分離裝置，所述環(huán)形盤⑴的上側(cè)⑵被形成為與盤軸呈直角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和/或權(quán)利要求2所述的分離裝置，所述環(huán)形盤⑴的上側(cè)⑵被形成為以平面或曲面形式向下向內(nèi)傾斜。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求的至少一項(xiàng)所述的分離裝置，所述環(huán)形盤(1)的底部(4)被向下向內(nèi)成形，優(yōu)選根據(jù)球形軸承的設(shè)計(jì)原理向下內(nèi)凹成形。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的至少一項(xiàng)所述的分離裝置，所述環(huán)形盤(1)的外邊緣(6)是傾斜的或圓形的。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的至少一項(xiàng)所述的分離裝置，所述環(huán)形盤(1)的內(nèi)側(cè)直徑小于所述環(huán)形盤(1)的外側(cè)直徑的90%。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求的至少一項(xiàng)所述的分離裝置，所述環(huán)形盤(1)的徑向壁厚為至少 2. 5mmο
9.根據(jù)前述權(quán)利要求的至少一項(xiàng)所述的分離裝置，所述環(huán)形盤(1)的厚度為2至 20mmo
10.根據(jù)前述權(quán)利要求的至少一項(xiàng)所述的分離裝置，所述環(huán)形盤(1)具有用于防止扭曲的裝置(11)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求的至少一項(xiàng)所述的分離裝置，所述支承結(jié)構(gòu)(7)包括設(shè)置在內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)的支承管。
12.用于在從巖石中的鉆井中提取液體或氣體時去除沙粒和石頭顆粒的分離裝置，所述分離裝置包括多個脆硬材料的套筒狀元件(8)，所述套筒狀元件(8) —個疊加在另一個的頂部并被支承結(jié)構(gòu)(7)軸向包圍，在套筒狀元件(8)中形成有切口寬度為0. 05-lmm,優(yōu)選為 0. 2-0. 5mm 的切口(9、10)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的分離裝置，所述切口相對于套筒軸徑向(9)和/或軸向 (10)排布。
14.根據(jù)權(quán)利要求12和/或13的分離裝置，套筒狀元件(8)的一個端面被內(nèi)凹成形， 而另一端面外凸成形，從而使得套筒狀元件(8)的疊層能夠基于球形軸承的原理而以有角度的方式移動。
15.根據(jù)權(quán)利要求5或14所述的分離裝置，球形軸承的半徑是環(huán)形盤(1)或套筒狀元件⑶的外側(cè)直徑的5至50倍。
16.根據(jù)權(quán)利要求12-15的至少一項(xiàng)所述的分離裝置，套筒狀元件(8)的內(nèi)側(cè)直徑小于套筒狀元件(8)的外側(cè)直徑的90%。
17.根據(jù)權(quán)利要求12-16的至少一項(xiàng)所述的分離裝置，套筒狀元件(8)的徑向壁厚為至少 2. 5mm。
18.根據(jù)權(quán)利要求12-17的至少一項(xiàng)所述的分離裝置，支承結(jié)構(gòu)(7)包括設(shè)置在內(nèi)側(cè)和 /或外側(cè)的支承管。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求的至少一項(xiàng)所述的分離裝置，環(huán)形盤(1)或套筒狀元件(8)的脆硬材料選自氧化的和非氧化的陶瓷材料、這些材料的混合陶瓷材料、添加了次級相的陶瓷材料、具有陶瓷硬質(zhì)材料部分且具有金屬結(jié)合相的混合材料、沉淀硬化的流延材料、具有原位形成的硬質(zhì)材料相的粉末冶金材料以及長纖維和/或短纖維增強(qiáng)的陶瓷材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的分離裝置，所述脆硬材料的密度為理論密度的至少90%。
21.根據(jù)權(quán)利要求19和/或20所述的分離裝置，所述脆硬材料為燒結(jié)碳化硅(SSiC) 或碳化硼。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求的至少一項(xiàng)所述的分離裝置，塑料膜被設(shè)置在環(huán)形盤(1)或套筒狀元件(8)之間作為中間環(huán)和/或環(huán)形盤或套筒狀元件的底部被涂布塑料層。
23.前述權(quán)利要求的至少一項(xiàng)所述的分離裝置用于在從巖石中的鉆井中提取液體或氣體的過程中去除沙粒和石頭顆粒的用途。
全文摘要
根據(jù)第一個實(shí)施方式，本發(fā)明涉及一種在從巖石中的鉆井中提取液體或氣體時取出沙粒和石頭顆粒的分離裝置，該裝置包括多個脆硬材料的環(huán)形盤，該環(huán)形盤一個疊加在另一個的頂部并被支承結(jié)構(gòu)軸向包圍。盤在它們的上側(cè)具有均勻分布在盤的圓周上的至少三個間隔體，所述盤一個疊加在另一個頂部的疊加方式使得間隔體分別一個位于另一個之上，并且在單個盤之間總是存在高度為0.05-1mm，優(yōu)選為0.2-0.5mm的分離間隙。根據(jù)第二個實(shí)施方式，本發(fā)明涉及在從巖石中的鉆井中提取液體或氣體時去除沙粒和石頭顆粒的分離裝置，所述分離裝置包括多個脆硬材料的套筒狀元件，所述套筒狀元件一個疊加在另一個的頂部并被支承結(jié)構(gòu)軸向包圍，在套筒狀元件中形成有切口寬度為0.05-1mm，優(yōu)選為0.2-0.5mm的切口。
文檔編號E21B43/08GK102216558SQ200980146002
公開日2011年10月12日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者阿明·凱瑟 申請人:Esk陶瓷有限兩合公司