CN101821021A - 筛夹具 - Google Patents

Abstract

一种筛夹具(400)包括被配置用于将振动筛(420)固定到振动器上的轨道(402)，所述轨道包括被配置用于接触振动筛的对应的斜切的边缘的倾斜表面，所述筛夹具还包括上保持器，所述上保持器(404)被配置用于从振动器的内壁在所述振动筛的至少一部分的上方延伸。

Description

筛夹具

技术领域

此处公开的实施例总体上涉及一种用于将振动筛固定至振动器的设备和方法。更具体地，本发明公开的内容涉及用于可移除地将振动筛固定至振动器的筛夹具。

背景技术

通常称为“泥浆(mud)”的油田钻井液在工业中用于多个目的。在其众多功能中，钻井泥浆作为滑润剂，以冷却旋转的钻头且便于更快的切割速度。典型地，泥浆在地表混合，且以高压通过钻柱的钻孔被向井下泵送至钻头。如果泥浆到达钻头，它通过各种喷嘴和排液口引出，在这些喷嘴和排液口处，它润滑并冷却钻头。在通过喷嘴引出后，“用过的”钻井液通过形成在钻柱和钻探的井眼之间的环形套筒返回地表。

而且，钻井泥浆提供柱状流体静压力或流体静压头，以避免正在被钻探的井的“井喷(blow out)”。这个流体静压力抵消地层压力，从而如果地层中的受压的堆积物裂口，则阻止钻井液的井喷。有助于钻井泥浆柱的流体静压力的两个因素是柱体本身的高度(或深度)(如从地表至井眼底部的垂直距离)和所使用的钻井液的密度(或其倒数，比重)。依赖于将被钻探的地层的类型和构造，将各种增重剂和润滑剂混合到钻井泥浆中，以获得合适的混合物。典型地，以磅每加仑的缩写“磅”表示钻井泥浆的重量。通常，增加溶解在泥浆基体中的增重剂溶质的量将产生更重的钻井泥浆。太轻的钻井泥浆不能避免地层的井喷，且太重的钻井泥浆可能过度侵入地层。因此，需要花费更多的时间和考虑，以确保泥浆混合物是最佳的。因为泥浆评估和混合过程费时且昂贵，钻探工和维修公司倾向于收回返回的钻井泥浆并为了继续使用对它进行再循环。

钻井泥浆的另一个重要目的是将岩屑从位于钻孔底部处的钻头带离至地表。当钻头磨碎或刮铲位于钻孔底部的岩层时，小片的固体材料被遗留下。引出钻头处的喷嘴的钻井液用来进行搅拌，并将在钻柱和钻孔之间的环形套筒内的岩石和地层的固体粒子运载至地表。因此，从环形套筒引出钻孔的钻井液是钻井泥浆中的地层岩屑的浆体。在所述泥浆能够被再循环和通过钻头的喷嘴被再次向下抽吸之前，必须去除岩屑微粒。

通常，振动筛组件设置到振动器的筛板上。随着时间的流逝，固体物可能聚集或积累到筛板的表面上。固体物的积累可以防止振动筛适当地位于筛中和/或在筛中对准。因此，需要将筛固定到振动器中的机构，该机构减小了固体物在其轨道上的积累。

发明内容

在一个方面中，本发明的公开内容的实施例涉及一种筛夹具，所述筛夹具包括：轨道，所述轨道被配置用于将筛固定到振动器上，所述轨道包括被配置用于接触所述振动筛的对应的斜切的边缘的倾斜表面。所述筛夹具还包括上保持器，所述上保持器被配置用于从振动器的内壁在所述筛的至少一部分的上方延伸。

在另一方面中，本发明的公开内容的实施例涉及一种筛夹持组件，所述筛夹持组件包括筛，所述筛包括沿着至少下周长的斜切的边缘；和设置到振动器的内壁上的至少两个筛夹具，每个筛夹具包括轨道，所述轨道被配置用于将筛固定到振动器上，所述轨道包括被配置用于接触所述筛的对应的斜切的边缘的倾斜表面。所述筛夹具还包括上保持器，所述上保持器被配置用于从所述振动器的内壁在所述筛的至少一部分的上方延伸。

在另一方面中，本发明的公开内容的实施例涉及一种固定振动筛的方法，所述方法包括步骤：将所述振动筛安装到连接至振动器的内壁上的至少两个筛夹具中，其中，所述安装步骤包括将振动筛的斜切的边缘与筛夹具的倾斜表面对准。

在还一方面中，本发明的公开内容的实施例涉及一种筛夹具，该筛夹具包括轨道，所述轨道被配置用于接收振动筛，所述轨道包括曲线的表面，所述曲线的表面被配置用于接触所述振动筛的对应的成圆角的边缘；和上保持器，所述上保持器被配置用于从振动器的内壁在所述振动筛的至少一部分的上方延伸。

将从下述的描述和随附的权利要求明白本发明的其它方面和优点。

附图说明

图1显示出传统的振动器设备。

图2A显示出根据本发明的公开内容的实施例的筛夹具的装配视图。

图2B显示出根据本发明的公开内容的实施例的筛夹具的横截面视图。

图2C显示出根据本发明的公开内容的可替代实施例的筛夹具的横截面视图。

图2D显示出根据本发明的公开内容的实施例的筛夹具的横截面视图。

图2E显示出根据本发明的公开内容的实施例的筛夹具的横截面视图。

图2F显示出根据本发明的公开内容的实施例的图2E中的筛夹具的透视图。

图2G显示出根据本发明的公开内容的实施例的筛夹具的横截面视图。

图3A显示出根据本发明的公开内容的实施例的将振动筛安装到筛夹具中的装配视图。

图3B显示出根据本发明的公开内容的实施例的将振动筛完全安装到筛夹具中的装配视图。

图4A显示出根据本发明的公开内容的实施例的在膨胀密封组件之前的筛夹具的端视图。

图4B显示出根据本发明的公开内容的实施例的在膨胀密封组件之后筛夹具的端视图。

图4C显示出根据本发明的公开内容的实施例的在膨胀密封组件之后筛夹具的端视图。

具体实施方式

在一个方面中，此处公开的实施例涉及一种用于将振动筛固定至振动器的设备和方法。更具体地，本发明公开的内容涉及用于振动筛的筛夹具。

参考图1，显示出振动的振动筛100。如图所示，筛102被可拆卸地固定至振动的振动器100。在筛102或多个筛被固定到适合的位置上的情况下，由振动器100的相对的且平行的侧壁103形成托盘。钻井泥浆与钻井岩屑和碎片一起沉积到筛102的一端的顶部上。为了在筛102上进行筛选或分离钻井泥浆的目的，由电机以高的频率或振荡使筛102振动。由于重力和由电机造成的加速使得液体和细的颗粒穿过筛102，且在其下面被回收。大于特定尺寸的固体颗粒迁移且振动跨过筛102，在那里他们被排出。筛102可以包括连接至筛框架(未显示)的过滤元件。过滤元件还可以限定能够从其中通过的最大的固体颗粒。

参考图2A，显示出根据本发明的公开内容的实施例的筛夹具200。可以通过本领域技术人员已知的任何方法将筛夹具200连接至振动器的内壁上，包括例如机械紧固件和/或焊接。筛夹具200可以被用于将筛220固定至振动器，其中至少一个筛夹具200定位到振动器的侧壁上。在特定的实施例中，设置到振动器的相对侧壁上的多个筛夹具200可以用于进一步地固定筛220。因此，通过将筛220插入到至少两个筛夹具200中可以将筛220安装到振动器中。

通常，筛夹具200包括被配置用于接收振动筛220的轨道202，其中轨道202包括倾斜表面203(沿着轨道202的长度向下倾斜表面)。筛夹具200还包括定位到轨道202上方的上保持器204，使得当被安装时筛220设置在上保持器204和轨道202之间。在特定的实施例中，通过直立部分207可以将上保持器204和轨道202结合到一起。在这样的实施例中，轨道202、上保持器204以及直立部分207可以一体地形成为单个部件。可替代地，轨道202、上保持器204以及直立部分207可以是分立的部件，每个被独立地连接至振动器。

振动筛220包括斜切的边缘222，该边缘对应于倾斜表面203，和被配置以接触筛夹具200的轨道202。振动筛220的斜切的边缘222可以被形成与轨道202相同地倾斜，或处于给定的公差内，使得筛220可以被筛夹具200接收。在特定的实施例中，振动筛220的斜切的边缘222可以被以略小于轨道202的角度配置，在接触区域的底部留下小的间隙。可替代地，斜切的边缘222可以具有比轨道202大的角度，这将在接触区域的顶部出留下小的间隙。此外，振动筛220的斜切的边缘222可以被一体地形成为振动筛220的一部分，或在振动筛已经处于使用中的情形下可以通过本领域技术人员已知的装置连接。

如所说明的，斜切的边缘222可以是沿着振动筛220的长度向下的一个大致连续的边缘，或可以分离成沿着振动筛220的长度间隔开的单独的较小的表面。仍然参考图2A，密封件206可以连接至上保持器204，以便密封件206位于上保持器204的底表面205和振动筛220的顶表面221之间。在特定的实施例中，密封件206可以是可膨胀的密封件、弹性密封件或本领域技术人员已知的其它密封件。可以设置密封件206以防止或减小碎片或流体绕过振动筛220。在一些实施例中，如在下文更详细地讨论的，密封件206可以帮助将振动筛220固定到上保持器204和轨道202之间。

现在参考图2B，显示出根据本发明的公开内容的实施例的筛夹具200的横截面视图。如上文所述，筛夹具200设置到振动器220上且包括具有倾斜表面203的轨道202。筛夹具202还包括上保持器204和直立部分207。筛夹具200的轨道202以角度α向下倾斜，且被配置以在被装配时接触振动筛220的对应的斜切的边缘(图2A中的参考标号222)。轨道202可以以改变的度数倾斜，如由特定的分离操作的需要确定的。在一个实施例中，轨道202可以包括在10°至50°范围内变化的角度α。在特定的实施例中，优化的轨道202可以包括约30度的角度α。因此，振动筛220的斜切的边缘222可以包括对应于轨道202的角度α的角度，使得斜切的边缘222和轨道202大致对准。因此，在一个实施例中，斜切的边缘222可以包括与水平线成10度到50度之间的范围内变化的角度。

轨道202的期望的角度α并且因此斜切的边缘222的对应的边缘可以由多个因素来确定，包括但不限于振动筛的重量、振动筛的网孔尺寸、流体体积、固体颗粒尺寸等。在特定的实施例中，轨道202和上保持器204可以是分离的部件，如在图2C中显示的。在这一实施例中，轨道202和上保持器204可以被连接至振动器220，作为分离的部件且没有直立部分。

轨道202可以被配置以为已安装的振动筛提供支座。在一个实施例中，轨道202可以是沿着筛夹具200的整个长度设置的一个坚固的表面。在轨道202显示具有矩形的横截面时，本领域普通技术人员将意识到其他的横截面几何构型是可以的，只要轨道202包括具有向下坡度的倾斜表面203即可。

在特定的实施例中，轨道202的倾斜表面203还可以包括曲线表面201，如图2G所示。在这一实施例中，轨道202可以以改变的角度倾斜，如由特定的分离的操作的需要确定的。如上文所述，轨道202可以包括在10度到50度之间的范围内变化的角度α。轨道202的曲线表面201可以是凸面的或凹面的，或可以包括直立的表面部分、凸表面部分和/或凹表面部分的组合。根据在此处公开的实施例形成的振动筛可以包括对应于轨道202的曲线表面201的成圆角的边缘。例如，在一个实施例中，如图4C所示，轨道402包括凹面的曲线表面201，筛夹持组件的振动筛420可以包括凸面的成圆角的边缘423，使得当装配时，振动筛420与轨道402对准。

通常参考图2A-2G，上保持器204可以定位到振动筛的上方，且被配置以沿向上的方向减小振动筛的移动，由此将筛保持在固定的位置上且防止碎片绕过筛。在特定的实施例中，可以沿着筛夹具200的整个长度设置上保持器204。在其他的实施例中，上保持器204可以包括沿着振动器的内壁间隔开的突出。示例性的突出可以包括设置在振动器组件的内壁上且被配置以在振动筛的至少一部分的上方延伸的杆。本领域技术人员应当理解，在不偏离此处公开的实施例的范围的情况下，用于上保持器204的可替代的配置可以被使用。

在特定的实施例中，可以使用相对较小的筛夹具200，使得可以将多筛夹具200设置到振动器的内壁上。在这样的实施例中，可以沿着振动器的长度间隔开多个筛夹具200，以便在操作期间接收筛和将筛保持在适当的位置上。

如图2D所示，连接至筛夹具200的上保持器204的密封件206可以包括多个推动按钮270或肘节(toggle)，其通过形成在筛夹具200的上保持器204中的开口突出。多个按钮270被配置以使密封件206与上保持器204对准且将密封件206固定到上保持器204上。

在可替代的实施例中，如图2E和2F所示，密封件206可以包括连接装置230，该连接装置被配置以将密封件206连接至上保持器204。在一个实施例中，可以通过本领域中任何已知的装置将连接装置230连接至密封件206的上表面231，包括例如机械紧固件和粘结剂。可替代地，连接装置230可以与密封件206一体地形成(例如单次模制或共同模制而成)。如图2F所示，沿着密封件206的上表面231的长度设置连接装置230。在一个实施例中，连接装置230沿着密封件206的整个长度延伸。在可替代的实施例中，连接装置230可以包括沿着密封件206的上表面231的长度设置在选择的位置上的一个或多个较小的连接装置。上保持器204包括被配置以接收连接装置230的对应的凹槽232，从此将密封件206连接至筛夹具200。对应的凹槽232可以与上保持器204一体地形成，或可以通过将凹槽部件273连接至上保持器204的底表面205上形成。本领域技术人员将能够理解，连接装置230和对应的凹槽232可以具有燕尾槽轮廓、球形轮廓或本领域已知的其它轮廓，使得连接装置230将密封件206连接至上保持器204。

参考图3A，根据本发明的公开内容的实施例显示出在安装期间振动筛320的装配视图。将振动筛320插入到筛夹具300中，使得振动筛320的斜切的边缘(未示出)接触筛夹具300的轨道302。参考图3B，根据本发明的公开内容的实施例显示出振动筛320的装配视图。在装配时，将振动筛320完全地插入到筛夹具300中且位于筛夹具300的轨道302上。在安装期间，硅润滑酯或其它润滑材料可以施加到轨道302或振动筛320上，用于减小摩擦，且另外地防止振动筛320的粘合。虽然图3A和3B显示出一个筛320被插入到筛夹具300中，但是本领域的普通技术人员将理解，在不背离此处公开的实施例的范围的情况下，可以通过一个或多个筛夹具300插入一个筛且进行夹持。

当振动器未处于使用中时，可以通过移除振动筛320和暴露轨道302，清洗筛夹具300。轨道302的所有表面可以通过手动擦洗，通过使用具有固体物移除流体的压力喷雾器进行清洗，或通过本领域技术人员已知的其它方法。由于向下倾斜表面的存在，在通过清洗过程使得轨道上的固体物积累变松之后，固体物可以流下来且流动离开轨道302。在固体物结块或另外地难于移除时的情况下，刮铲器(例如钢丝刷)可以用于便于移除固体物。如果固体物被变松，可以使用如上所述的清洗过程完成从轨道302移除残留的固体物。当轨道302被充分地清洗，可以再次安装振动筛320且被固定到筛夹具320中。

一起参考图4A-4C，显示出根据本发明的公开内容的实施例的被插入到具有密封元件406的筛夹具400中的振动筛420的端视图。在这一实施例中，将密封元件406安装到上保持器404的底表面405上。可以用机械紧固件、化学的粘结剂将密封元件406连接至上保持器404，例如共同模制密封元件406与上保持器404，和/或通过本领域技术人员已知的其它方法制造。在一个实施例中，可以沿着上保持器404的底表面405的周长的至少一部分设置密封元件406。在可替代的实施例中，可以沿着振动筛420的顶表面421的周长的至少一部分设置密封元件406，从而被配置以在安装筛420时接触上保持器404。

在操作期间，可以将流体通过进口(未显示)注入到可膨胀的密封元件406中，从而使得可膨胀的密封元件406膨胀，以与振动筛420的顶表面421密封接触。本领域普通技术人员将理解，流体可以是气体(例如空气)、液体或凝胶。密封元件406的膨胀可以将振动筛420向下推动到与轨道402密封接合(如在图4B和4C中具体地显示的)。因此，可以消除对典型的楔块和/或其它的筛固定机构的需要。另外，可膨胀的密封元件406可以减小或防止在振动筛420的侧面上的未过滤的钻井液的泄漏。在题目为“Composite Screen with Integral Inflatable Seal，”Brian S.Carr于2007年9月24日申请的美国专利申请序列号11/860,479中描述了可以与在此处公开的实施例一起使用的可膨胀的密封机构，由此通过参考将其全部内容并入本文中。

本领域普通技术人员将理解，在一个实施例中密封元件406可以包括一个或多个密封元件，其沿着振动筛400的顶表面或底表面404、405的周长的至少一部分设置。此外，可以由本领域已知的任意材料形成密封元件406，包括但不限于橡胶、塑料、热塑性弹性体(TPE)、泡沫、聚氯丁烯、聚丙烯、尼龙、聚酯薄膜、复合物和/或他们的任何组合。

有利地，当安装到振动器上时，本发明的公开内容的实施例可以改善筛的对准。筛夹具的轨道的倾斜表面配置可以在可膨胀的密封元件向下推到筛上时通过使得筛自中心设置，来帮助对准筛。由于振动筛的倾斜表面和重量，可以定位筛，以便在操作期间减小横向移动或筛的“游隙”。因此，筛的安装可以使得它较不受振动或摇动的影响，其否则可能移动它至不对准。另外，筛夹具中的筛的安装可以减小筛和筛夹具的疲劳，允许较长的使用振动筛。

另外地，轨道和筛的相对面对的表面的倾斜的几何构型可以防止固体物在轨道上聚集。在一些情形中，如果固体或颗粒绕过密封件，那么固体物可以积累到传统的轨道上。此外，与典型的水平的架子型的筛支撑件相反，此处公开的筛夹具的倾斜表面可以提供更容易的固体物清洗，这是因为倾斜表面的向下的坡度。同理，绕过筛的固体物可以更容易地落到轨道的倾斜表面的外面或滑到其的下面。传统的振动器中的固体物的积累可能导致筛不能适当地定位到轨道上。此外，固体物的大的积累可能导致振动筛的不希望的移动，以及泄漏、丢失流体和没有效率的分离操作。本发明的公开内容的实施例可以防止或减小这样的固体物积累，使得可以在振动器中优化地定位筛。

此外，本发明的公开内容的实施例可以有利地提供允许部件在操作期间更容易地更换和安装的特征。具体地，筛夹具可以提供连接装置，用于将密封件安装和固定到筛夹具上，同时仅可以接近振动器的一端(例如排放端)。

虽然关于有限个数的实施例描述了本发明的公开的内容，受益于这一公开内容的本领域技术人员将理解可以设计不背离如在此处描述的公开的内容的范围的其它实施例。因此，公开的内容的范围应当仅由随附的权利要求来限制。

Claims (23)

1.一种筛夹具，所述筛夹具包括：

轨道，所述轨道被配置用于接收振动筛，所述轨道包括：

被配置用于接触所述振动筛的对应的斜切的边缘的倾斜表面；和

上保持器，所述上保持器被配置用于从振动器的内壁在所述振动筛的至少一部分的上方延伸。

2.根据权利要求1所述的夹具，还包括被安装到所述上保持器的底表面上的密封件，所述密封件被配置以接触所述筛的上表面。

3.根据权利要求2所述的夹具，还包括被配置用于将所述密封件与所述上保持器连接的连接装置。

4.根据权利要求3所述的夹具，其中所述上保持器包括被配置以容纳所述连接装置的凹槽。

5.根据权利要求4所述的夹具，其中所述凹槽沿着所述上保持器的长度延伸，且所述连接装置沿着所述密封件的长度延伸。

6.根据权利要求4所述的夹具，其中当装配时所述凹槽和连接装置包括楔形轮廓。

7.根据权利要求1所述的夹具，其中所述轨道的角度包括与水平线成10度到50度之间的范围。

8.根据权利要求1所述的夹具，其中所述轨道的角度是与水平线成约30度。

9.根据权利要求1所述的夹具，其中所述振动筛的斜切的边缘包括与水平线成10度到50度之间的范围。

10.根据权利要求1所述的夹具，其中所述振动筛的斜切的边缘与水平线成约30度。

11.根据权利要求1所述的夹具，其中所述密封件包括可膨胀的密封件。

12.根据权利要求1所述的夹具，其中所述轨道和所述上保持器是一体地形成的。

13.根据权利要求12所述的夹具，其中直立部分连接所述轨道和上保持器。

14.一种筛夹持组件，所述筛夹持组件包括：

振动筛，所述振动筛包括沿着至少下周长的斜切的边缘；和

设置到振动器的内壁上的至少两个筛夹具，每个筛夹具包括：

轨道，所述轨道被配置用于接收所述振动筛，所述轨道包括：

被配置用于接触所述振动筛的对应的斜切的边缘的倾斜表面；和

上保持器，所述上保持器被配置用于从所述振动器的内壁在所述振动筛的至少一部分的上方延伸。

15.根据权利要求14所述的筛夹持组件，其中所述轨道的角度包括与水平线成10度到50度之间的范围。

16.根据权利要求14所述的筛夹持组件，其中所述轨道的角度是与水平线成约30度。

17.根据权利要求14所述的筛夹持组件，其中所述振动筛的斜切的边缘包括与水平线成10度到50度之间的范围。

18.根据权利要求14所述的筛夹持组件，其中所述振动筛的斜切的边缘与水平线成约30度。

19.根据权利要求14所述的筛夹持组件，还包括设置到所述上保持器的底表面上的密封件，所述密封件被配置以密封所述振动筛的上表面。

20.一种安装振动筛的方法，所述方法包括步骤：

将具有至少一个斜切的边缘的振动筛滑动到振动器中，所述振动器包括：

筛夹具，所述筛夹具具有轨道和上保持器，其中所述轨道被配置用于接收所述振动筛，所述上保持器被配置以从所述振动器的内壁在所述振动筛的至少一部分的上方延伸。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括：

使设置到所述上保持器上的密封件膨胀。

22.根据权利要求21所述的方法，还包括：

用所述密封件接触所述振动筛的顶表面；和

将向下的力提供到所述振动筛上。

23.一种筛夹具，所述筛夹具包括：

轨道，所述轨道被配置用于接收振动筛，所述轨道包括：

曲线的表面，所述曲线的表面被配置用于接触所述振动筛的对应的成圆角的边缘；和

上保持器，所述上保持器被配置用于从振动器的内壁在所述振动筛的至少一部分的上方延伸。

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