CN102089086B - 改进的细分筛 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种筛屏框架，该筛屏框架被适配为在一个振动器中使用并且金属丝网有待附装到该筛屏框架上，该筛屏框架包括一个外部周边以及在该周边的相对区域之间延伸的多个塑料肋材，该框架被安排为使得当被安装在它被适配的振动器中时，一部分相对区域被夹持在位，而一部分相对区域不被夹持，同时对被夹持部分每单位长度的塑料肋材的数目大于未被夹住部分的每单位长度的塑料肋材的数目；并且本发明涉及一种振动器，该振动器包括至少一个这样的筛屏框架。

Description

改进的细分筛

发明领域

本发明涉及细分筛，这些细分筛在使用时被安装在一个振动器上以便从液体中分离出固体物，并且具体是在钻探石油或天然气时从井下带上的液体钻探泥浆中分离出固体物。

发明背景

从液体中有效地分离出固体物是一个普遍的技术问题。实现这一点的最实用且最鲁棒的方法之一仍然是使用筛子、或筛屏将固体物从液体和固体的混合物中筛出。

当钻探石油和/或天然气时，使用合成的钻井液体或泥浆。由于这些泥浆的制造是相对昂贵的，一旦经过使用，典型地将它们在一个过程中回收，这个过程包括从泥浆中筛出岩石、页岩以及其他岩屑。这涉及使用所谓振动器，这种振动器上安装了一个或多个细分筛，这种细分筛由一个筛屏框架组成，该筛屏框架上展开并固定了一层或多层的编织的金属丝网或筛屏。在使用中，振动器使这个或这些细分筛振动，以辅助这个筛分过程。

为了使这些细分筛能够经受这种过程的严苛情况，它们必须具有一定的刚性并且是很难磨损的。这已经导致一种细分筛的设计，该细分筛具有一个筛屏框架，该筛屏框架具有多个加强“肋材”。筛屏框架的一种常见设计是矩形的，它包括一个外部矩形周边，其每个边都通过多个肋材连接到它的对边。这样一种设计导致了多个矩形开口。典型地，筛屏不仅被附装到矩形周边上并且还被附装到这些肋材上，以便提供该筛屏到框架上的更好的附着并且延长它的寿命。

在使用中，该周边的长边经常被夹持在位，而短边是未被夹持的。该液体/固体混合物的总体流量的方向是基本上平行于这些被夹持的边的。

该矩形开口被安排为使得这些矩形开口的长边基本上是平行于穿过该筛屏的液体/固体混合物的总体流量的方向。这是因为大家认为，当这些固体物穿过一个肋材时将会减慢，于是要穿过的横向肋材更少，固体运动的不稳定性将更小。这具有的效果是在被夹持的边之间延伸的每单位长度的塑料肋材的数目小于在未夹持的边之间延伸的每单位长度的塑料肋材的数目。

鉴于事实上细分筛是被人工操作进入位置的，此类筛屏框架已经有一段时间是由塑料材料制成的以便减轻重量。塑料筛屏框架的一种常见设计是通过包括一种金属丝结构来进行加强，该金属丝结构被嵌入塑料矩形周边以及肋材安排之中。

然而，尽管采取了这些措施来提供足够的刚性，诸位发明人已经发现在振动器中典型涉及的振动运动并没有通过该筛屏框架成功地传递到所附着的筛屏上。已经观察到了筛屏的过度运动(被称为“抖动”)，它能导致不稳定的固体运输和过早的筛屏损坏。

发明概述

本发明涉及一种筛屏框架，该筛屏框架被适配为在一个振动器中使用并且编织的金属丝网有待附装其上，该筛屏框架包括一个外部周边以及在该周边的相对区域之间延伸的多个塑料肋材，该框架被安排为使得当被安装在它被适配的振动器上时，一部分相对区域被夹持在位而一部分相对区域未被夹持，同时被夹持部分的每单位长度的塑料肋材的数目大于未被夹持部分的每单位长度的塑料肋材的数目。

诸位发明人已经发现，比起在未被夹持部分之间延伸，安排更大密度的塑料肋材在被夹持的部分之间延伸，提供了增加的刚性但没有必然地增加该筛屏框架的重量。

优选地，该框架具有由四条边组成的一个周边，例如是矩形的，这些塑料肋材在两对的边之间延伸，从而形成了多个矩形开口。

在一个优选的实施方案中，该筛屏框架具有附装在其上的一个金属丝网，该金属丝网包括多个正交金属丝的一个网络，其中间隔远小于这多个肋材之间的间隔。

在使用中，根据本发明的至少一个框架被它安装于其中的振动器强迫以一种上下的方式振动。然后，使有待被分离的液体/固体混合物穿过该至少一个根据本发明的框架，通常是从该矩形周边的一边到其对边。这种垂直振动运动通常还伴有在该液体/固体混合物的穿行方向上的侧向运动。这种侧向运动可以是与该垂直运动同相的以便产生该框架的一种斜向运动，从而当该框架向上移动时在与穿行的液体/固体混合物的方向总体上相同的方向上移动。可替代地，该侧向运动可以与该垂直运动不同相的，例如用以提供该框架的一种椭圆运动。因此，当该框架向下移动时，该框架在与穿行的液体/固体混合物总体上相反的方向是移动。该框架的该运动可以适宜地与垂直方向成大约45°的角。

如果该框架是矩形的，那么优选地将它沿其长边夹持以便增加刚性。

最常见地是在使用中该框架的侧向振动运动平行于该矩形框架的被夹持的边，这样使得固体的流动也平行于这些被夹持的边。然而，还有可能的是在使用中该侧向振动运动与这些被夹持的边是正交的。

这个周边优选地由塑料(例如GRP塑料)制成，并且具有一定厚度，该厚度从该上表面向该下表面延伸是从3到8cm。为了简单起见，这些塑料肋材优选是由与该周边相同的材料制成、并且优选地同样具有基本上相同的厚度，从而对该框架提供一个明确限定的上表面和一个下表面。

当是矩形时，该周边可以包括具有如从40到100cm的长边以及具有如从20到70cm长度的短边、并且将具有选定的尺寸从而合适地安装到它被适配而用于其中的特定振动器中。

在一个优选的实施方案中，该框架沿它的长边被夹持并且该固体流是平行于这些被夹持的边的。因此，固体将必须穿过比现有技术更大数目的横向肋材。然而，已经出人意料地发现，这并没有使得固体的运动显著地更加不稳定。

典型地，被夹持部分之间的每单位长度的塑料肋材的数目与未被夹持部分之间的每单位长度的塑料肋材的数目的比率是从1.1∶1到10∶1，优选地从1.5∶1到5∶1，更优选地从2∶1到4∶1。

在被夹持的边之间延伸的肋材的数目可以是从15至30个每米，而在未被夹持的边之间延伸的肋材的数目可以是从3至15个每米。

为了进一步增加它的刚性，该筛屏框架还可以包括在该周边的相对的被夹持的区域之间延伸的至少一个金属肋材。

已经发现具有更多的金属肋材给出了增加的刚性，然而是以增加的重量。

因此优选地，该框架包括从一至五个金属肋材，优选为从二至四个金属肋材。已经发现三个金属肋材提供了一个最佳的刚性并且没有过度增加重量。

这些金属肋材的末端理想地被定位于该周边材料上或在其内以给出最佳的刚性。然而，如果采用了另一种材料来将这些金属肋材连接到周边上，这些末端可以比周边短一小段距离。总体上，该至少一个金属肋材将横越它在其间延伸的这些相对区域间的距离的至少90％。

该至少一个金属肋材同样从上表面向该下表面延伸。优选地，该至少一个金属肋材延伸了从上表面到下表面的距离的从50％到100％，更优选地从60％到90％。

该至少一个金属肋材典型地是直的并且具有一个恒定的矩形截面。在该上下表面之间延伸的该矩形截面的边的长度优选地远远大于该矩形截面的短边。在截面中具有短的边、或“薄”的肋材减轻了重量而并没有显著地减小刚性。典型地，该至少一个金属肋材在厚度上小于1.0厘米。

因此，本发明中使用的的一个金属肋材的典型尺寸是50cmx5cmx0.5cm。

该至少一个金属肋材能够以其本身的形式来使用，或者优选地，它可以被包覆于周围的塑料材料中。优选地，它被包覆在与形成这些塑料肋材相同的塑料材料中并且这样使得被包覆的金属肋材的尺寸基本上、或者精确地与这些塑料肋材的尺寸相同。

优选地，该至少一个金属肋材具有多个孔。这不仅减轻了重量而没有显著地影响刚性，而且如果希望的话，还在包覆这些金属肋材时有助于熔化的塑料通过。该至少一个金属肋材可以由任何适当的金属制成，例如钢。

在一个优选实施方案中，这些塑料肋材中的一些或全部是用内部的金属丝加强的。优选地，这些金属丝在这些肋材的内部全长延伸，而结束在该周边处或该周边内。这些金属丝的末端可以被穿过周边材料的一个另外的金属丝连接，从而形成被包覆在塑料肋材和周边材料中的一个金属丝网结构。

在另一个改进中，该金属丝网可以具有一个第二层的金属丝网结构，这样使得两条金属丝穿过至少一些塑料肋材，一条金属丝在另一条之上。如果存在的话，该第二层是位于该第一层上方并且典型地刚性连接到其上。被弯曲来形成隔离件并且被适配为安装在上下金属丝结构之间的多段金属丝长度可以被焊接或以别的方式结合到该上下金属丝上，以便在其间延伸并且维持这两层金属丝的所希望的分离。这些隔离件优选地完全包含在形成这些肋材的塑料材料之中。

在一个优选实施方案中，该至少一个金属肋材取代了一个或多个加强金属丝、并且被连接到该金属丝网结构上并且优选地还被连接到该第二层金属丝网结构(如果存在的话)上。

在另一个方面中，本发明涉及一种振动器，该振动器包括至少一个根据本发明的、被夹持在位的筛屏框架。

本发明还涉及从一种液体/固体混合物中分离出固体物的一种方法，该方法包括使用至少一个根据本发明的、在一个振动器中被夹持在位的筛屏框架。

附图说明

现在将通过举例参照以下附图对本发明进行说明，在附图中：

图1是一个已知筛屏的一部分的分解透视图。

图2是被夹持在位的一个已知筛屏的透视图。

图3是根据本发明的一个筛屏框架的透视图。

图4是根据本发明使用的含多个金属肋材的一种金属丝框架结构的透视图。

具体实施方式

图1示出了一个已知的筛屏框架10，展示了三层的编织金属丝网12的分解图。框架10包括利用两层金属丝16加强的多个塑料肋材14的一个正交阵列。这些肋材与矩形周边18的一部分整体性地形成。

图2示出了一个已知的筛屏框架20，该筛屏框架包括一个塑料矩形周边22以及多个塑料肋材24的一个正交阵列。周边22在它的长端被多个夹具26夹持。可以看出，在被夹持的边之间延伸的每单位长度的塑料肋材的数目小于在未被夹持的边之间延伸的每单位长度的塑料肋材的数目。

图3示出了根据本发明的一个筛屏框架30。如在图2中，该筛屏框架包括一个具有四条边34、35、36、37的塑料矩形周边32，以及多个塑料肋材38的一个正交阵列。周边32在它的长端被多个夹具39夹持。然而，与图2中示出的筛屏相比，可以看出，在被夹持的边35、37之间延伸的每单位长度的塑料肋材的数目大于在未被夹持的边34、36之间延伸的每单位长度的塑料肋材的数目。

图4示出了一个金属丝结构40，它可以被包覆在塑料材料中以便形成根据本发明的筛屏框架。该结构40包括多个钢丝42，它们结合在一起并且被安排来形成一个上部阵列44和一个下部阵列46。多个隔离件48在上下阵列上被焊接至金属丝上以维持所希望的分离距离。三个金属肋材50被放置在上下阵列之间并且被焊接至其上。在该金属肋材50中提供了多个孔52，以便减轻重量并且在塑料包覆过程中允许塑料的流动。

参考图3，在使用中，这些夹具39沿箭头33指示的方向振动，并且伴有一种向上和向下的同相的运动，这样该框架在平行于被夹持的边并且与箭头33的方向成45°角的方向上振动。可替代地，该侧向运动可以是与该垂直运动不同相的，从而产生了长轴与箭头33的方向成45°角的一种椭圆运动。

该液体/固体混合物(未出示)也可以在平行于被加持的边的方向上并且在箭头33的方向上穿越该框架的上表面。

Claims (7)

1.一种振动器，包括至少一个筛屏框架，所述筛屏框架被适配为在所述振动器中使用以便从液体/固体混合物中分离出固体物并且编织的金属丝网有待附装到该筛屏框架上，该筛屏框架包括一个外部周边以及在该周边的相对区域之间延伸的多个塑料肋材，该筛屏框架被安排为使得当安装在它被适配的所述振动器中时，这些相对区域的一部分被夹持在位，而这些相对区域的一部分不被夹持，同时对于被夹持的部分每单位长度的塑料肋材的数目大于未被夹持的部分每单位长度的塑料肋材的数目，其中筛屏框架沿着平行于被夹持的边的方向振动，并且液体/固体混合物平行于被夹持的边穿过筛屏框架的上表面；

其中该筛屏框架进一步包括一到五个金属肋材，所述金属肋材在该周边的相对的、被夹持的区域之间延伸；并且

其中所述金属肋材是包覆在塑料材料中的，并形成为包覆在塑料材料中的金属丝网结构的一部分。

2.根据权利要求1所述的振动器，其中该筛屏框架具有一个矩形的周边，这些塑料肋材在两对相对区域之间延伸，因此形成了多个矩形开口。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的振动器，其中在被夹持部分之间的每单位长度的塑料肋材的数目与未被夹持部分之间的每单位长度的塑料肋材的数目的比率是从1.1:1到10:1。

4.根据权利要求1所述的振动器，该筛屏框架具有从二到四个金属肋材。

5.根据权利要求1所述的振动器，其中所述金属肋材横越了它在其间延伸的相对区域之间的距离的至少90％。

6.根据权利要求1所述的振动器，其中所述金属肋材延伸了从上表面到下表面的距离的50％到100％。

7.根据权利要求1所述的振动器，其中所述金属肋材具有多个孔。