CN102264483B - 改进的细分筛 - Google Patents

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Abstract

在此提供了一种筛屏框架,该筛屏框架被适配为用于一个振动器中以便从液体/固体混合物中分离出固体、并且其上有待附装编织的丝线网,该筛屏框架包括限定了多个开口(10)、或单元格的多个相交的狭长构件(12),其中至少一个突出部(26)以狭长肋的形式部分地横过每一开口(10)而延伸。

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,并且具体是在钻探石油或天然气时从井下带上的液体钻井泥中分离出固体。
发明背景
被用于从合成基钻井泥中除去岩屑(例如岩石和页岩)的细分筛结合了多层编织的丝线网以从该合成泥中分离出岩屑。该筛屏在振动器内振动并且该筛网经受了来自这种振动和泥浆以及岩屑的磨损。因为筛网失效而更换单个的筛屏是费时间的并且推迟了泥浆的回收。为了改进在其中任何给定的筛屏保持是可操作性的时间段,典型地将该筛屏分为任何数目的、该筛网被结合在其上的矩形开口或单元格。如果一个给定单元格上的筛网失效了,那么可以将这一单元格封堵,留下该筛屏的剩余部分发挥作用。这允许延长该筛屏的操作寿命,其中一个区域中的筛网的失效并不损害该筛网的剩余部分的完整性。
该筛屏的使用寿命需要尽可能的长。筛屏的重量、这些单元格的大小以及筛网的暴露面积全都影响了在该筛屏需要被整体更换前在一个给定时间内可以回收多少钻井泥。
发明概述
本发明涉及一种筛屏框架,该筛屏框架被适配为用于振动器中以便从液体/固体混合物中分离出固体并且其上有待附装编织的丝线网,该筛屏框架包括限定了多个开口、或单元格的多个相交的狭长构件,其中至少一个突出部部分地横过至少一个开口而延伸,由此在被附装时来支撑筛网。在使用中,覆盖该开口的筛网被该开口所限定的区域内的突出部所支撑。这减小了该筛网上的应力,因此减小了它的磨损速度、并且改进了该筛网的操作寿命。同时现有技术中的筛屏已经使用整体性的多个部分突肋来再分这些开口并且因此支撑该筛网,这些筛屏因为它们典型地是由模制的塑料材料制造的而在制造过程中遭受翘曲,并且当该模制的筛屏冷却时,这些再分突肋不同地收缩至该筛屏的剩余部分,因此引起翘曲。通过有一个突出部部分地横过该开口而延伸、并且因此在一端是自由的,翘曲得以避免,同时仍旧提供了额外的支撑来减小磨损。
典型地至少一个突出部将部分地横过每一开口而延伸,这样在使用中对于覆盖每一开口或单元格的筛网都提供了额外的支撑。
优选地这些突出部与这些相交的狭长构件是整体地形成的,从而在部分地横过该开口而延伸时从那些构件上悬臂伸出。因此每一突出部都具有被固定到一个长形构件的一部分上并且从其上延伸的一端以及一个自由端。
为了提供额外的支撑,可以提供两个或更多个部分地横过每一开口而延伸的突出部。
如将要理解的,可以采用不同的几何安排使得多个突出部可以从一个开口的一侧延伸、可以从相对侧或相邻侧延伸。已经发现从每一开口的相对侧延伸的一个突出部(这样对于每一开口存在两个突出部)是特别有益的,但是牢记了该开口需要具有一个基本上自由的区域来筛分钻井泥这个要求,则可以提供更多个突出部。
令人希望地是将使多个突出部在位置上是错开的以便在单元格内的多个间隔开的位置处支撑筛网。如果这些突出部从一个开口的相对侧延伸,在对这些突出部的长度进行选择以确保它们间隔开一个小的空隙,因为不然的话在制造过程中会发生翘曲。
在突出部被提供在一个开口的相对侧上时,典型地每一突出部至少横过该开口的一半而延伸、并且因此至少为长度L/2,其中L为平行于该突出部的开口的一个壁的长度。
这些突出部优选是狭长的指状物或突肋,典型地具有贯穿该框架而使用的一种共同形状。然而,可以使用处于部分椭圆形、部分圆形或梳状结构形式的突出部。
现在将通过参照附图并通过举例对本发明进行说明,在附图中:
图1是一个开口或单元格的透视图,该开口或单元格是在一个现有技术的细分筛内的多个此种单元格之一;
图2是根据本发明的一个实施方案、结合了一个截短的突肋的一个开口或单元格的透视图;
图3是根据本发明的一个第二实施方案的一种细分筛内的一个开口或单元格的透视图;并且
图4至6涉及关于多个具有不同尺寸以及不同的截短肋组合的单元格所进行的多个模拟试验。
详细说明
图1详细地示出了一种现有技术的细分筛的一个开口或单元格10,其一般类型在EP 1444056中进行了披露,在其中该筛屏包括一个矩形框架,在该框架内通过钢丝14的一个网格而加强的相交狭长肋12的一个网格将过滤面积分为多个开口或单元格10的一个正交阵列。此类筛屏是通过塑料模制方法将筛网拉伸越过该框架并且固定到其上而制成的,这样每一开口或单元格都与一个筛网区域相关联。
为了延长该覆盖每一单元格10上的筛网的寿命,已知的是用一个薄的突肋16再分该单元格10,该薄突肋是主突肋12的深度的一半,突肋16具有与最短壁20相关联的单元格的短跨距。半深度的突肋16横跨在壁20的顶部并且支撑了覆盖该具体单元格10的筛网,因此将与该筛网相关联的荷载应力减小了大约6倍、并且改进了该筛网的磨损特征。然而关于此类筛屏的模制可能出现困难。在模制过程中,将GRP塑料材料在高温(大约250℃)下注入该框架的一个模具之中。在冷却时,该塑料材料收缩,其中这种收缩受到了加强钢丝14的抵抗。然而这些更薄的半深度突肋16并不具有任何加强物并且是自由收缩的。因为它们在该框架的中心轴线24之上,所以这种收缩倾向于使该框架翘曲。
图2和图3示出了根据本发明的细分筛的实施方案,如图1一样只详细示出了一个单元格。一般该筛屏内的所有单元格都是相同的,单元格的一种个规则阵列构成了该筛屏。
在图2中,一个与突肋12整体地模制成的截短突肋26从该单元格的短壁20上悬臂伸出,部分地横过单元格10、平行于较长壁22而延伸。该部分的或截短的突肋26大约是突肋12的主要加强壁20的深度的一半,其中突肋26的最上部是与短壁和长壁20、22的最上部在同一平面内。该截短的突肋26至少横过该单元格的一半而延伸、并且因此具有的长度是至少一半L/2,其中L是长边22的长度。当模制发生时,该截短的突肋26自由收缩并且自身缩回而不在该单元格的另一边的壁上拉动,并且因此避免了该框架翘曲的趋势。在使用中,该框架上荷载的筛网被该单元格所限定的区域内的截短的突肋26所支撑。
部分突肋的其他安排是有可能的,并且图3示出了另一种安排,其中多个部分突肋分别在该单元格的相对的短壁中在短壁20的从上到下路程的约1/3处形成。这些突肋部分地横过该单元格跨度而延伸,但希望的话可以横过该跨度多于一半而延伸。这样一种安排将该丝布中的应力减小了6倍,因此改进了磨损特征。
在ANSYS工作台建模软件中进行分析以确定丝布中的应力和偏转是如何随单元格大小以及部分突肋的不同构型而变化的。在固体边缘中产生了如图4中示出的六种不同的试验单元格结构1、2、3、2.1、2.2和2.3,其中该丝布被理想化为具有0.25mm厚度的薄的固体。黑色区代表在有限元模型中被刚性地支撑的丝布多聚物结合。1、2和3是具有87mm的共同筛目长度以及变化的筛目宽度的矩形单元格,其中是筛目宽度对于1是是27mm、对于2是40mm并且对于3是54mm。2.1、2.2和2.3是具有与2相同的尺寸的单元格,即筛目长度为87mm并且筛目宽度为40mm,但是分别具有一个、两个或三个突出的突肋。
当模制时,对每一单元格模型施加1g的荷载,这样丝布的无支撑材料相对于被刚性支撑的结构而加速。这给出了如下表1中概述的结果,这些结果在图5(是显示了每一单元格的应力的一张图)以及图6(是显示了每一单元格的偏转的一张图)中示出。
 开放面积(mm2)   说明   试验   应力(Mpa)   偏转(mm)
 2349   27X87   1   0.028   0.00002380
 3480   40X87   2   0.047   0.00009370
 3480   40X871臂   2.1   0.037   0.00006500
 3320   41X872臂   2.2   0.022   0.00001470
 3300   42X873臂   2.3   0.014   0.00000695
 4698   54X87   3   0.114   0.00041390
表1:在1g荷载下的应力和偏转
如从图5和6中可见,一般随着未加强的单元格的大小增加(单元格1、2和3),应力/偏转也增加。随着应力和偏转增加,该筛网的磨损增加并且单元格寿命减小。
在对于一个给定的单元格大小将伸出的突肋结合到单元格结构中时,见2、2.1、2.2和2.3,随着突肋的数目从0增加到3,应力和偏转减小。因此可见,用多个部分突肋来加强该单元格抵消了增加单元格大小的缺点,并且对于给定的单元格大小,随着添加多个部分突肋,单元格寿命增加。可以看到添加部分突肋的益处从2个部分突肋至3个部分突肋是持平的,所以转至四个部分突肋将受益更小,尤其是在考虑到这些突肋对穿过筛屏的泥浆流的堵塞效应时。
随着应力和偏转减小,所以单元格的寿命增加了。将试验2.2与试验1相比,对于开放筛目对比空白区域(试验1具有83.3%的开放筛目,试验2.2为82.9%)的相似百分比,2.2经历了更小的应力和偏转。试验2.3经历了甚至更小的应力和偏转,但是可用的开放筛目的量(80.9%)被减小。添加的部分突肋越多,被堵塞的筛目也越多,从而减小了穿过该筛子的流速。
这些模拟结果证实了通过用部分突肋进行的局部单元格加强,增加单元格寿命是可实现的。每一单元格的部分突肋的最佳数目可能是两个,因为在减小应力和偏转的意义上用于增加数目的部分突肋的可用筛目面积减小趋向于比额外的突肋的益处更重要。

Claims (9)

1.一种筛屏框架,该筛屏框架被适配为用于一个振动器中以便从液体/固体混合物中分离出固体,并且该筛屏框架上附装有编织的丝线网,该筛屏框架包括限定了多个开口或单元格的多个相交的狭长构件,其中至少一个突出部部分地横过至少一个开口而从一狭长构件的一部分延伸。
2.根据权利要求1所述的筛屏框架,其中至少一个突出部部分地横过每一开口而延伸。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的筛屏框架,其中这些突出部与这些相交的狭长构件是整体形成的以便从那些狭长构件上悬臂伸出。
4.根据权利要求1所述的筛屏框架,其中两个或更多突出部部分地横过每一开口而延伸。
5.根据权利要求4所述的筛屏框架,其中这些突出部在位置上是错开的,由此在使用中在该开口内的多个间隔开的位置处支撑所述丝线网。
6.根据权利要求1所述的筛屏框架,其中一个突出部从一个开口的一侧延伸,或者其中多个突出部从一个开口的一侧、或者从相对侧、或者从相邻侧延伸。
7.根据权利要求1所述的筛屏框架,其中一个突出部从每一开口的相对侧延伸,这样对于每一开口存在两个突出部。
8.根据权利要求4所述的筛屏框架,其中每一突出部至少横过该开口的一半而延伸。
9.根据权利要求1所述的筛屏框架,其中这个或这些突出部是狭长的指状物或突肋。
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