CN101218041A - 用于油田滤网的模制端盖 - Google Patents

Abstract

一种在从钻探流体中移除固体物质的与泥浆振动筛一起使用的滤网(100)，所述滤网包括：滤板(102)，所述滤板具有多个穿孔(108)；多个夹紧孔(130)；和一对模制端盖(132a，132b)，该对模制端盖连接到滤板(102)上，其中每一个端盖(132a，132b)构造成将夹紧孔(130)与多个穿孔(108)隔离。

Description

用于油田滤网的模制端盖

技术领域

本发明一般涉及用于油田泥浆振动筛的替换滤网。更特别地，本发明涉及用于油田泥浆振动筛滤网的端盖。

背景技术

油田钻探流体，通常被称作“泥浆”，在工业中用于多种目的。在其很多功能中，钻井泥浆作为润滑剂以冷却旋转钻机的钻头，并且有助于切割速度更快。典型地，泥浆在表面混合并且通过钻杆柱的孔以高压向下泵送到钻头。一旦泥浆到达钻头，就通过各种喷嘴和孔口排出，在各种喷嘴和孔口处泥浆润滑和冷却钻头。在通过喷嘴排出之后，所述“精疲力竭的”流体(或泥浆)通过形成在钻杆柱与所钻井眼之间的环面返回到表面。

此外，钻探泥浆提供静液压柱，或压头，以便防止正在钻探的井出现“井喷”。如果地层内的增压沉积物被后压(breeched)，所述静液压抵销地层压力由此防止泥浆喷出。产生钻探泥浆柱的静液压的两个因素是柱本身的高度(或深度)(即，从井眼的表面到底面的垂直距离)和使用的流体密度(或其倒数，比重)。根据将要钻探的地层的类型和结构，将各种填充剂和润滑剂混入钻探泥浆以便获得恰当混合物。典型地，以“磅”记录钻探泥浆的重量，“磅”是磅/每加仑的缩写。一般来说，增加溶解在泥浆基体中的填充剂溶质的量能够产生更重一些的钻探泥浆。如果所述钻探泥浆太轻将不能避免地层喷出，如果钻探泥浆太重将过度侵入地层。因此，必须花费大量时间和仔细考虑以便确保最佳泥浆混合物。因为泥浆测定和混合过程费时且花费高，钻探工和服务公司为了不断使用，宁愿回收返回的钻探泥浆并且重复使用返回的钻探泥浆。

所述钻探泥浆的另一个重要目的是将岩屑从钻孔底部的钻头运送到钻孔表面。当钻头粉碎或刮削钻孔底部的岩层时，留下很多固体材料的碎料。从在钻头上的喷嘴处退出的钻探流体(或钻探泥浆)用于搅拌岩石和地层的固体颗粒并且将其在钻杆柱和钻孔之间的环面内运送到表面。因此，从环面排出钻孔的流体是一种在钻探泥浆内融入地层岩屑的浆体。在将所述泥浆重复利用和再次通过钻头的喷嘴向下泵送之前，必须要移除所述岩屑颗粒。

现今，在工业中用于将岩屑和其它固体颗粒从钻探泥浆中移除的装置一般被称为“泥浆振动筛”。泥浆振动筛是振动的筛状台，返回的脏钻探泥浆放置在其上并且干净的钻探泥浆通过其流下。典型地，泥浆振动筛是具有广泛穿孔的滤网底部的倾斜台。返回的钻探泥浆在顶部沉积且当钻探泥浆沿斜面朝向下端行进时，流体通过穿孔落到下面的容器，并将固体颗粒材料留下。泥浆振动筛的倾斜角度与振动动作的组件使得剩下的固体颗粒流动直到它们从泥浆振动筛台的下端落下。优选地，泥浆振动筛台的振动量和倾斜角度被调整以适应各种钻探泥浆流速和钻探泥浆中的颗粒百分比。在流体通过泥浆振动筛的穿孔的底部之后，它可以或者直接返回以在钻孔中使用，被存储以便测量和评估，或者它可以通过另外的设备部件(例如干燥振动器、离心机或小尺寸泥浆振动筛)以进一步移除较小的岩屑。

因为泥浆振动筛典型地连续使用，任何修理操作和相关的停工期被尽可能地最小化。通常，泥浆振动筛的滤网(固体通过其从钻探泥浆分离)随着时间过去会磨坏并需要更换。因此，泥浆振动筛滤网典型地构造成可以被容易和快速地移除和更换。一般地，通过仅仅松动几个螺栓，滤网就可以从振动筛组件中取出来并在几分钟内更换。尽管存在很多类型和尺寸的滤网，它们通常是相同的设计样式。典型地，滤网包括穿孔的板基部，金属筛孔或其它穿孔的滤器覆盖层放置在板基部上。穿孔的板基部一般提供结构支撑并允许流体通过它，同时金属筛孔覆盖层限定能够通过它的最大固体颗粒。尽管很多穿孔的板基部一般是扁平地或稍微弯曲的形状，但是应该理解的是，替代地，可以使用这样的穿孔的板基部，该板基部具有延伸过它的多个波纹状或锥体形状的沟道。理论上，锥体形状的沟道提供了用于流体固体分离过程的另外的表面面积，从而起到引导固体沿其长度朝向泥浆振动筛的端部移动的作用，在泥浆振动筛的端部处，固体被排出。

典型的泥浆振动筛滤网在滤网的相对的端部包括多个压紧孔。这些孔优选地位于滤网的将紧靠泥浆振动筛的壁的端部，允许泥浆振动筛的夹紧保持器将滤网夹紧并固定在适当位置。然而，因为它们邻近滤网的工作表面，夹紧孔必须被覆盖以防止返回的钻探泥浆中的固体通过夹紧孔绕开滤器筛孔。为防止这种绕开，端盖组件被放置在滤网的每一个端部以覆盖夹紧孔。当前，这些盖构造成将金属盖延伸过夹紧孔并将密封环连接到其上以接触泥浆振动筛的相邻壁。此外，环氧树脂塞设置在端盖的每一端以防止流体通过端盖的侧面与夹紧孔连通。

尽管当前的滤网端盖是有效的，但是它们结构复杂并且制造相当费时且昂贵。因此，工业上非常需要不昂贵且不复杂的端盖。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种构造成与泥浆振动筛一起使用的滤网包括：滤板，所述滤板具有多个穿孔，所述多个穿孔以阵列布置在第一端和第二端之间，其中所述多个穿孔构造成大体上防止大于设计的筛孔径的颗粒通过滤板。所述滤网也包括在滤板上邻近第一端和第二端的多个夹紧孔，其中所述多个夹紧孔构造成允许泥浆振动筛的对应的多个夹紧保持器通过它们接合以将滤板保持在适当位置。所述滤网还包括一对模制端盖，该对模制端盖在第一端和第二端连接到滤板上，其中每一个模制端盖构造成覆盖夹紧孔并将夹紧孔与多个穿孔隔离。

根据本发明的另一方面，一种构造成与泥浆振动筛一起使用的滤网包括：滤板，所述滤板具有多个穿孔，所述多个穿孔以阵列布置在第一端和第二端之间，其中所述多个穿孔构造成大体上防止大于设计的筛孔径的颗粒通过滤板。所述滤网也包括在滤板上邻近第一端的多个夹紧孔，其中所述多个夹紧孔构造成允许泥浆振动筛的对应的多个夹紧保持器接合通过它们以将滤板保持在适当位置。所述滤网还包括模制端盖，该模制端盖在第一端连接到滤板上，其中该模制端盖构造成覆盖夹紧孔并将夹紧孔与多个穿孔隔离。所述滤网进一步包括刮片，所述刮片一体形成到该模制端盖上，其中所述刮片构造成接触泥浆振动筛的内表面以防止钻探流体绕过滤板。

根据本发明的又一方面，一种与用于泥浆振动筛的滤网一起使用的端盖包括：底面，所述底面构造成连接到滤网的安装端。所述端盖还包括背面，所述背面构造成紧靠泥浆振动筛的内表面，其中一体形成的刮片向上并远离背面延伸以接触泥浆振动筛的内表面，从而防止钻探流体绕过滤网。所述端盖也包括纵向盖表面，所述纵向盖表面从底面的前端延伸到邻近一体形成的刮片的背面，其中所述盖表面构造成防止钻探流体与夹紧孔连通。所述端盖进一步包括在端盖的相对端上的两个端面，每一个端面连接底面、背面和纵向盖表面，其中所述底面、背面、纵向盖表面和两个端面构造为模制的单个构件。

根据本发明的再一方面，一种构造成与泥浆振动筛一起使用以从钻探流体中移除固体物质的滤网包括：滤板，所述滤板具有多个穿孔，所述多个穿孔以阵列布置在第一端和第二端之间，其中所述滤板包括靠近第一端和第二端中的每一个的向上大致90度的弯曲件。所述滤网也包括在第一端和第二端中的每一个处、位于滤板上的在多个穿孔与大致90度的弯曲件之间的多个夹紧孔。所述滤网还包括一对端盖，每一个端盖从滤板上靠近多个穿孔的位置延伸到在大致90度弯曲件之上的位置，且在第一端和第二端处在夹紧孔之上延伸。所述滤网进一步包括多个可更换的端塞，每一个端塞构造成插入到由滤板、大致90度的弯曲件以及端盖形成的插口内，其中模制端塞构造成将夹紧孔与多个穿孔隔离。

通过下面的描述和所附的权利要求，本发明的其它方面和优点将变得明显。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的泥浆振动筛滤网组件的等距视图；

图2是图1中泥浆振动筛滤网组件的端盖的侧视图；

图3是图1中泥浆振动筛滤网组件的第一端塞的等距视图；

图4是图1中泥浆振动筛滤网组件的第二端塞的等距视图；

图5是根据本发明的可选实施例的泥浆振动筛滤网组件的侧视图；

图6是图5中泥浆振动筛滤网组件的端盖的等距视图；和

图7是图6中的端盖的等距视图。

具体实施方式

首先参照图1，显示了根据本发明的第一实施例的油田泥浆振动筛滤网100。滤网100具有滤板102，所述滤板102在第一端104与第二端106之间延伸。多个穿孔108在第一端104与第二端106之间形成阵列110。细筛孔(没有示出)覆盖穿孔108，110，从而流过滤网100的浆体中大于指定的筛孔径的固体颗粒将不能通过。操作中，将滤网100安装到泥浆振动筛(没有示出)内，并且从钻孔返回的钻探泥浆在流动方向F上冲流过滤网100，从而钻探流体通过筛孔覆盖孔108、110，且固体被分离出来。优选地，所述泥浆振动筛是倾斜的从而留在滤网100上的固体继续沿滤网表面“流动”直到它们从滤板102的边112落到漏斗、传送带、或其它收集装置上。

现在参照图2，图2显示了滤网100的第二端106的放大侧视图。虽然没有详细示出滤网100的第一端104，应该理解的是，第一端104可以包含与在第二端106内发现的大体上相同的部件。虽然第一端104和第二端106在结构和组成上可以不同，应该理解的是，现今在生产和使用中的大多数泥浆振动筛被布置成滤网100的两端104、106同等地能够从机器的任何一侧安装和拆除。

尽管如此，第二端106仍然详细显示了根据本发明的实施例的滤网100的一端的结构。特别地，在第二端106上，将滤板102大体上弯曲90度的角度以形成弯曲部分114，所述弯曲部分114从滤板102向上延伸出几英寸。虽然建议滤板102和弯曲部分114由可锻金属材料构造，应该理解的是，也可以使用不可变形的材料。特别地，复合材料或聚合材料可以用于滤板102并且构造有在适当位置模制或铸造的弯曲部分114。

然后，纵向端盖116从滤板102延伸到弯曲部分114的上部。优选地，纵向端盖116在滤板102上开始，尽可能地接近穿孔108的阵列110而没有覆盖穿孔108。纵向端盖116的通道沿大体上类似直角三角形之斜边的路径从滤板102到弯曲部分114，只是沿所述路径可以形成一个或更多弯曲。可选地，手柄118可以连接到纵向端盖116以便于在泥浆振动筛内抬起和放置滤网100。

如图所示，刮片120一般位于纵向端盖116和弯曲部分114的交叉处，从滤板102向上并且远离滤板102延伸。刮片120优选地由适于密封用途的柔韧材料(例如，腈)构造并且如图所示被压缩在弯曲部分114与垫板122之间。虽然显示垫板122为独立元件，应该理解的是，垫板122可以构造成纵向端盖116的弯曲部分。刮片120用于接触泥浆振动筛的邻近滤网100安装的内壁，从而没有流体材料可以绕开滤网100流到弯曲部分114后面。

将滤板102、纵向端盖116、垫板122、和弯曲部分114支撑在适当位置的紧固件124、126与刮片120一起工作，以便在纵向端盖116与弯曲部分114之间形成滤板102的隔离区域128，所述隔离区域128与流过滤网100的流体隔离。多个夹紧孔130典型地位于滤板102上的区域128的内部并且构造成允许泥浆振动筛的夹紧保持器(没有示出)在使用时将滤网100夹紧并保持在适当位置。虽然根据所用泥浆振动筛的式样和类型可以改变夹紧孔130的具体的几何结构和尺寸，应该理解的是，位于滤网100的区域128内的任何物体将与流过穿孔108的阵列110的流体隔离。

最后，端塞132被插入到由滤板102、弯曲部分114、和纵向端盖116的边形成的插口开口内。端塞132(在图3和4中更为详细地显示)优选地由注模的尿烷(urethane)构造，但也可以使用本领域普通技术人员所知的任何材料或制造方法。简要参照图3，图3显示了第一端塞132A。第一端塞132A为适合插入到如图2的第二端106上所示的插口开口内的类型和几何结构。第二端塞132B(图4中示出)是塞132A的对应“镜”像，第二端塞132B适于接合在第一端104内，或接合在第二端106的相对侧(没有示出)内。尽管如此，端塞132A、132B构造成插入在端104、106上由滤板102、弯曲部分114、和纵向端盖116形成的插口开口内。由此，端塞132A、132B防止钻探流体从滤网100的端部与区域128内的夹紧孔130接触。端塞132A、132B可以构造成通过与周围元件的过盈配合而保持在适当位置，或可以使用铆钉、螺栓、螺丝钉、销、或任何技术领域中已知的其它紧固件将其紧固在适当位置。任选地，紧固件凹槽134(在图4中标示的)可以定位在端塞132内以便使紧固件能够将端塞132夹紧和保持在适当位置。又任选地，液压密封件(没有示出)可以围绕端塞132A、132B的周边定位以便作为流体侵入的附加障碍物。如果安装液压密封件，所述液压密封件可以是平垫片或圆O环型。可选地，可以将液体或凝胶体类型的粘合剂或垫圈化合物施加到端塞132A、132B上，从而一旦凝固或硬化，化合物就可以作为液压密封件。

现在参照图5，图5显示了根据本发明的第二实施例的油田泥浆振动筛的滤网200。与图1和2中的滤网100相似，图5的滤网200包括滤板202、第一端204、第二端206、和在第一端204与第二端206之间的多个孔208。滤网200与滤网100不同的是，单个模制的端盖250用于覆盖在每端204、206上的夹紧孔230(图7中所示)，而不是覆盖多个部件。参照图6，所述模制端盖250显示为具有端表面252、纵向端盖表面254、背面256、和底面258的单个模制部件。整体刮片220从背面256向上并且远离背面256延伸。

参照图7，图中更为详细地显示了模制端盖250。端盖250显示为优选地由聚合材料或弹性体材料构造的单个整体注模的部分。虽然显示了单个整体注射模制聚合成分，应该理解的是，端盖250可以由在技术领域中已知的任何数量的材料形成。在图7中，显示端盖250在其底面258通过多个紧固件224连接到滤板202的顶部。显示紧固件224为铆钉，但是可以是螺丝钉、螺栓、销、或在技术领域中已知的任何其它紧固件。在通过紧固件224将端盖250固定在适当位置的情况下，通过滤网200(在F方向)的钻探流体将不会与隐藏在下面的夹紧孔230连通。

如同图1和2的滤网100一样，刮片220防止流体绕过滤网组件200。然而，与图1和2中的刮片120不同，图5至7中的刮片220使用模制端盖250的剩余部分模制并且没有进行机械连接。因此，优选地，尽管不是必要地，由柔韧性足以适合刮片220的材料(具有相应的计示硬度)构造模制端盖250。可选地，模制端盖250可以构造成二元部件，藉此具有相对软的硬度的第一材料(例如，腈)用于模制刮片220和相对硬的硬度的第二材料(例如，氨基申酸乙酯(urethane))用于模制支撑表面252、254、256、和258。又可选地，可以选择单一材料用于模制端盖250，藉此计示硬度是可变的，由此刮片220比端盖250的支撑件柔软。这种合成物可以通过在刮片220部分中添加软化添加剂或通过对端盖250进行不同的热处理而形成。不管材料成分如何，模制端盖250有效地覆盖夹紧孔230并使泥浆振动筛的内表面接合刮片220。

有利地，因为模制端盖250包括其自身的背面256，与图1和2中的滤板102的弯曲部分114相似的在滤板202中的90度弯曲件不再需要。如此，用于与端盖250一起制造的滤网200相较于以前可以更加简单地制造并且消耗材料更少。而且，因为模制端盖250跨过滤网200的第二端206的整个宽度，用于模制端盖250的一个设计可适于使用在滤网200的第一端204上或第二端206上。相反，图1-4中的端塞132必须制造为两种样式，一种用于纵向端盖116的每一端。使用模制端盖250使得滤网200的制造商能够存储单个部分(250)而不是两个分离的部分(132A和132B)。任选地，提升和定位手柄218可以直接紧固到端盖250上以允许滤网200被容易地提升(或取出)和重新放置在泥浆振动筛内。

而且，尽管在本申请中披露的滤网均为平板种类，应该理解的是，本发明的端塞132和模制端盖250可相似地与波状或锥体形状滤网一起使用。波状或锥体形状滤网与平板滤网不同在于它们的滤板(102、202)不是连续的平板，而是相反，包括多个纵向锥体形状的沟道，钻探泥浆通过所述沟道流动。锥体形状的滤网具有增加暴露到流动的泥浆的过滤面积并且帮助移除的固体移动到滤网的排出端的优点。因此，跨过滤网100、200的第一端(104、204)和第二端(106、206)之间的距离的滤板102、202的构造不太重要，只要夹紧孔130、230与流动的钻探泥浆隔离。

尽管已经参照有限数量的实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员借助该说明将理解：可以设计出部偏离在此披露的本发明的保护范围的其它实施例。因此，本发明的保护范围应该仅仅由所附的权利要求所限定。

Claims (22)

1.一种构造成与泥浆振动筛一起使用的滤网，所述滤网包括：

滤板，所述滤板具有多个穿孔，所述多个穿孔以阵列布置在第一端和第二端之间，所述多个穿孔构造成大体上防止大于设计的筛孔径的颗粒通过滤板；

在滤板上邻近第一端和第二端的多个夹紧孔，所述多个夹紧孔构造成允许泥浆振动筛的对应的多个夹紧保持器接合通过它们以将滤板保持在适当位置；和

一对模制端盖，该对模制端盖在第一端和第二端连接到滤板上，每一个模制端盖构造成覆盖夹紧孔并将夹紧孔与多个穿孔隔离。

2.根据权利要求1所述的滤网，进一步包括：

刮片，所述刮片一体形成到至少一个模制端盖上，其中所述刮片构造成接触泥浆振动筛的内表面以防止钻探流体绕过滤板。

3.根据权利要求2所述的滤网，其中所述刮片与所述模制端盖包括相同的材料。

4.根据权利要求3所述的滤网，其中所述刮片和所述模制端盖具有不同的计示硬度。

5.根据权利要求2所述的滤网，其中所述刮片和所述模制端盖包括不同的材料。

6.根据权利要求2所述的滤网，其中所述刮片包括腈。

7.根据权利要求1所述的滤网，其中所述模制端盖包括尿烷。

8.根据权利要求1所述的滤网，其中所述滤板大体上为平板。

9.根据权利要求1所述的滤网，其中所述滤板包括平行于第一和第二端的多个锥体形状的弯曲件。

10.根据权利要求1所述的滤网，其中所述模制端盖包括连接到其上的提升手柄。

11.根据权利要求1所述的滤网，其中模制端盖通过由铆钉、螺钉、螺栓和销组成的紧固件的组中的一个连接到滤板上。

12.一种构造成与泥浆振动筛一起使用的滤网，所述滤网包括：

滤板，所述滤板具有多个穿孔，所述多个穿孔以阵列布置在第一端和第二端之间，所述多个穿孔构造成大体上防止大于设计的筛孔径的颗粒通过滤板；

在滤板上邻近第一端的多个夹紧孔，所述多个夹紧孔构造成允许泥浆振动筛的对应的多个夹紧保持器通过它们接合以将滤板保持在适当位置；

模制端盖，该模制端盖在第一端连接到滤板上，其中该模制端盖构造成覆盖夹紧孔并将夹紧孔与多个穿孔隔离；和

刮片，所述刮片一体形成到该模制端盖，其中所述刮片构造成接触泥浆振动筛的内表面以防止钻探流体绕过滤板。

13.根据权利要求13所述的滤网，其中所述模制端盖包括连接到其上的提升手柄。

14.一种与用于泥浆振动筛的滤网一起使用的端盖，所述端盖包括：

底面，所述底面构造成连接到滤网的安装端；

背面，所述背面构造成紧靠泥浆振动筛的内表面，其中一体形成的刮片向上并远离背面延伸以接触泥浆振动筛的内表面，从而防止钻探流体绕过滤网；

纵向盖表面，所述纵向盖表面从底面的前端延伸到邻近一体形成的刮片的背面，其中所述盖表面构造成防止钻探流体与夹紧孔连通；和

在端盖的相对端上的两个端面，每一个端面连接底面、背面和纵向盖表面；

其中所述底面、背面、纵向盖表面和两个端面构造为模制的单个构件。

15.根据权利要求14所述的端盖，其中所述底面围绕滤网的夹紧孔。

16.根据权利要求14所述的端盖，其中所述模制的单个构件由聚氨酯制造。

17.根据权利要求14所述的端盖，其中所述单个模制构件构造为具有不同的计示硬度。

18.根据权利要求17所述的端盖，其中所述一体形成的刮片具有比底面、背面、纵向盖表面和两个端面更低的计示硬度。

19.一种构造成与泥浆振动筛一起使用以从钻探流体中移除固体物质的滤网，所述滤网包括：

滤板，所述滤板具有多个穿孔，所述多个穿孔以阵列布置在第一端和第二端之间，所述滤板靠近第一端和第二端中的每一个包括向上大致90度的弯曲件；

位于在多个穿孔与第一端和第二端中的每一个处的大致90度的弯曲件之间的滤板上的多个夹紧孔；

一对端盖，每一个端盖从滤板上靠近多个穿孔的位置延伸到在大致90度弯曲件之上的位置，且在第一端和第二端处在夹紧孔之上延伸；和

多个可更换的端塞，每一个端塞构造成插入到由滤板、大致90度的弯曲件以及端盖形成的插口内，其中模制端塞构造成将夹紧孔与多个穿孔隔离。

20.根据权利要求19所述的滤网，其中所述可更换的端塞由模制的聚氨酯构造。

21.根据权利要求19所述的滤网，其中所述可更换的端塞包括用于帮助将夹紧孔与多个穿孔隔离的多个密封件。

22.根据权利要求19所述的滤网，其中所述可更换的端塞通过从由铆钉、螺钉、螺栓和销组成的组中选择的紧固件固定到插口内。

Images