EA019269B1 - Усовершенствованное сито для просеивания - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к ситовой раме, приспособленной для использования в виброустановке для отделения твёрдой фазы от смеси жидкость/твердое и к которой прикрепляется тканая проволочная сетка, содержащей внешний периметр и множество рёбер, проходящих между противоположными участками периметра, при этом рёбра очерчивают верхнюю горизонтальную поверхность, к которой прикрепляется сито, где по меньшей мере одно ребро проходит вниз от верхней поверхности под углом, отклоняющимся от вертикали, и к виброустановке, включающей по меньшей мере одну такую ситовую раму.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к ситам для просеивания, которые при использовании устанавливаются на виброустановку, для отделения твердой фазы от жидкой фазы и, в частности, отделения твердой фазы от жидкого бурового раствора, поднимаемого из нисходящей скважины при бурении для добычи нефти или газа.

Предпосылки к созданию изобретения

Эффективное отделение твердой фазы от жидкой фазы - это широко распространенная техническая проблема. Одним из наиболее практичных и надежных в эксплуатации способов достижения этого остается использование решета или сита для отсеивания твердой фазы от смеси жидкости и частиц песка.

При бурении для добычи нефти и/или газа используется синтетический буровой раствор или глинистый раствор. Поскольку этот глинистый раствор относительно дорог в производстве, то после использования его обычно восстанавливают в процессе, включающем отсеивание камня, сланцевой глины и другой пустой породы из раствора. Это включает использование так называемой виброустановки, имеющей одно установленное сито для просеивания или более, состоящее из ситовой рамы, имеющей один или более лист тканой проволочной сетки, или сита, натянутого и закрепленного на ней. При использовании виброустановка вызывает колебание сита или сит для просеивания, помогая процессу просеивания.

Для того чтобы эти сита для просеивания могли выдержать тяжелые условия такого процесса, они должны иметь определенную жесткость и быть очень износостойкими. Результатом этого стала конструкция сита для просеивания, имеющего ситовую раму, которая имеет множество ребер жесткости. Обычная конструкция ситовой рамы - прямоугольная, включающая внешний прямоугольный периметр, при этом каждая сторона соединена с противоположной ей стороной множеством ребер, вместе образующим верхнюю поверхность и нижнюю поверхность. В результате такой конструкции получается множество прямоугольных отверстий. Чаще всего, сито прикрепляется не только к прямоугольному периметру, но также к ребрам для обеспечения лучшего прилегания сита к раме и продления его срока службы. Верхняя поверхность и нижняя поверхность горизонтальны и параллельны друг другу, при этом ребра проходят вниз между поверхностями, ортогонально по отношению к поверхностям (то есть вертикально).

Ввиду того факта, что сита для просеивания помещаются на место вручную, эти ситовые рамы уже на протяжении определенного времени выполняются из пластмассовых материалов для уменьшения веса. Обычная конструкция пластмассовой ситовой рамы усиливается включением конструкции из металлической проволоки, встроенной в пластмассовый прямоугольный периметр, и расположением ребер.

Однако несмотря на принятые меры по обеспечению достаточной жесткости, нынешние изобретатели обнаружили, что колебательное движение, наиболее часто присутствующее в виброустановках, нерезультативно передается ситовой рамой к прикрепленному ситу. При этом наблюдается чрезмерное движение сит, известное как биение, результатом чего может быть неравномерная транспортировка твердой фазы и преждевременный выход сита из строя.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение относится к ситовой раме, приспособленной для использования в виброустановке для отделения твердой фазы от смеси жидкость/твердое и к которой должна прикрепляться тканая проволочная сетка, при этом ситовая рама включает внешний периметр и множество ребер, проходящих между противоположными участками периметра, при этом ребра очерчивают верхнюю горизонтальную поверхность, к которой должно прикрепляться сито, где по меньшей мере одно ребро проходит вниз от верхней поверхности под углом, отклоненным по вертикали.

Когда рама устанавливается в виброустановку определенного типа и устанавливается в правильной ориентации, она фиксируется по меньшей мере на двух сторонах периметра. При использовании вызывается колебание рамы под углом к верхней поверхности, при этом свойство наклонности ребер увеличивает жесткость рамы без обязательного увеличения веса из-за свойства наклонности рамы. Ее предпочтительно приспосабливают для установки в виброустановку в особой ориентации для предотвращения неправильной установки.

Предпочтительно у рамы имеется периметр, состоящий из четырех прямых сторон, например прямоугольный, при этом ребра, проходящие между обеими парами противоположных участков, образуют множество прямоугольных отверстий, а верхняя и нижняя поверхности параллельны одна другой.

В предпочтительном варианте осуществления ситовая рама имеет проволочную сетку, прикрепленную к ней, включающую плетение взаимно перпендикулярных проволок с шагом интервала намного меньшим, чем шаг интервала между множеством ребер.

При использовании вызывается колебание рамы согласно изобретению вверх и вниз (то есть ортогонально к верхней поверхности) посредством виброустановки, в которую она вставлена. Затем разделяемая смесь жидкость/твердое пропускается по меньшей мере через одну раму согласно изобретению, как правило, от одной стороны прямоугольного периметра к противоположной стороне. Такое вертикальное колебательное движение обычно также сопровождается боковым движением в направлении прохода смеси жидкость/твердое. Такое боковое движение может совпадать по фазе с вертикальным движением, производя диагональное движение рамы, перемещающееся в том же общем направлении,

- 1 019269 что и направление проходящей смеси жидкость/твердое во время движения рамы вверх. В качестве альтернативы боковое движение может не совпадать по фазе с вертикальным движением, например, для обеспечения эллиптического движения рамы. Вследствие этого, рама перемещается в общем направлении, противоположном проходящей смеси жидкость/твердое во время движения рамы вниз. Такое движение дает эффект транспортировки твердой фазы через поверхность рамы.

Ситовая рама размещается так, что данное по меньшей мере одно наклоненное ребро расположено в основном поперек направления бокового движения и отклонено на определенный угол от вертикали так, чтобы быть более точно совмещенным с направлением диагонального движения.

Нынешними изобретателями было замечено, что жесткость поперечных ребер зависит от инертности ребер в направлении диагонального движения. Наклоняя по меньшей мере одно поперечное ребро так, что оно более точно совмещается с диагональным движением, обеспечивается увеличение инертности, а следовательно, жесткости, без увеличения веса.

Рама предпочтительно устанавливается так, что данное по меньшей мере одно наклоненное ребро проходит между участками периметра, фиксирующимися в определенном месте в виброустановке. Если рама прямоугольная, тогда предпочтительно она фиксируется вдоль ее длинных сторон для увеличения жесткости. Также возможно фиксирование всех четырех сторон прямоугольной рамы.

Чаще всего, боковое колебательное движение используемой рамы параллельно фиксированным сторонам прямоугольной рамы так, что поток твердой фазы также параллелен фиксированным сторонам. Однако возможно также, чтобы используемое боковое колебательное движение было ортогональным по отношению к закрепленным сторонам.

Периметр предпочтительно выполняется из пластмасс, например из пластмасс, упрочненных стекловолокном (ОВР), и имеет толщину, идущую вверх 3-8 см. Для простоты ребра предпочтительно выполняются из того же самого материала, что и периметр, и предпочтительно они также имеют в основном одинаковую толщину, обеспечивая для рамы хорошо очерченную верхнюю поверхность и, чаще всего, также нижнюю поверхность.

Когда периметр прямоугольный, он может включать длинные стороны, имеющие длину, например, 40-100 см, и короткие стороны, имеющие длину, например, 20-70 см, и размеры выбираются такими, чтобы быть плотно установленными в определенную виброустановку, к использованию в которой он был приспособлен.

Обнаружено, что наличие большего числа наклоненных ребер дает увеличенную жесткость. Поэтому предпочтительно сито включает множество наклоненных ребер, а в предпочтительном варианте осуществления в основном все поперечные ребра представляют собой наклоненные ребра.

Идеальная ситуация, это когда ребра наклонены под таким углом, что они совмещены с направлением диагонального движения. Поэтому предпочтительно по меньшей мере одно наклоненное ребро образует угол менее 30° по отношению к направлению диагонального движения, предпочтительно менее 20°, более предпочтительно менее 10° и идеально 0°.

Наиболее часто диагональное движение происходит под углом примерно 45° к плоскости верхней поверхности. Поэтому предпочтительно данное по меньшей мере одно наклоненное ребро отклоняется от вертикали (являющейся нормалью к верхней и нижней поверхностям) на 15-75°, предпочтительно на 25-65°, более предпочтительно на 35-55° и идеально 45°.

Для дальнейшего усиления жесткости ситовая рама может также содержать по меньшей мере одно металлическое ребро, проходящее между противоположными фиксированными участками периметра.

Обнаружено, что наличие большего числа металлических ребер дает увеличенную жесткость, однако при увеличивающемся весе.

Поэтому предпочтительно рама содержит от одного до пяти металлических ребер, предпочтительно от двух до четырех металлических ребер. Обнаружено, что три металлических ребра обеспечивают хорошую оптимальную жесткость без чрезмерного увеличения веса.

Концы металлических ребер при идеальных условиях располагаются на материале периметра или внутри него для придания оптимальной жесткости. Однако концы могут быть немного короче периметра при условии, что для присоединения металлических ребер к периметру применяется другой материал. Как правило, данное по меньшей мере одно ребро проходит через по меньшей мере 90% расстояния между противоположными участками, между которыми оно проходит.

Данное по меньшей мере одно металлическое ребро также проходит от верхней поверхности к нижней поверхности. Предпочтительно данное по меньшей мере одно металлическое ребро проходит 50100% расстояния от верхней поверхности до нижней поверхности, более предпочтительно 60-90%.

Данное по меньшей мере одно металлическое ребро наиболее часто является прямым с постоянным прямоугольным поперечным сечением. Длина сторон прямоугольного поперечного сечения, проходящего между верхней и нижней поверхностями, предпочтительно намного больше, чем короткие стороны прямоугольного поперечного сечения. Наличие коротких сторон в поперечном сечении, или тонких ребер, уменьшает вес без значительного уменьшения жесткости. Наиболее часто данное по меньшей мере одно металлическое ребро составляет менее 1,0 см по толщине.

- 2 019269

Таким образом, типичный размер металлического ребра для использования в изобретении составляет 50x5x0,5 см.

Данное по меньшей мере одно металлическое ребро может использоваться в неизменном виде или предпочтительно может быть покрыто окружающим пластмассовым материалом. Предпочтительно оно покрывается таким же пластмассовым материалом, как тот, из которого образованы пластмассовые ребра, и так, что размеры покрытого металлического ребра в основном или в точности такие же, как размеры пластмассовых ребер.

Предпочтительно данное по меньшей мере одно металлическое ребро имеет множество отверстий. Это не только уменьшает вес без значительного влияния на жесткость, то также помогает прохождению расплавленной пластмассы во время покрытия металлических ребер, если это необходимо. Данное по меньшей мере одно металлическое ребро может изготовляться из любого подходящего металла, например стали.

Предпочтительно ребра выполняются из пластмассы, а некоторые, или все пластмассовые ребра усиливаются внутренней проволокой. Предпочтительно проволока проходит полностью внутрь ребер, заканчиваясь на периметре или в периметре. Концы проволоки могут быть соединены дополнительной проволокой, проходящей через материал периметра, образуя, таким образом, конструкцию проволочной сетки, заключенную в оболочку в пластмассовых ребрах и материале периметра.

При дальнейшем усовершенствовании проволочная сетка может иметь второй слой конструкции проволочной сетки, так что две проволоки проходят, по меньшей мере, через некоторые пластмассовые ребра, одна над другой. Второй слой, если он присутствует, находится над первым слоем, и обычно жестко соединен с ним. Участки проволоки, изогнутые для образования распорок и приспособленные, чтобы быть вставленными между верхней и нижней проволочными конструкциями, могут привариваться или другим образом соединяться с верхней и нижней проволокой так, чтобы проходить между ними и поддерживать необходимое разделение этих двух слоев проволоки. Распорки предпочтительно полностью заключены внутри пластмассового материала, образующего ребра.

В предпочтительном варианте осуществления первая и вторая конструкции проволочной сетки, каждая из них, представляют собой ортогональный массив проволок, размещенных таким образом, чтобы горизонтально смещаться одна по отношению к другой так, что когда они покрыты пластмассой, усиленные ребра проходят между периметром и идут вниз от верхней поверхности, под углом, отклоненным от вертикали.

С другой стороны, изобретение относится к виброустановке, содержащей по меньшей мере одну ситовую раму согласно изобретению, фиксируемую в определенном положении.

Изобретение также относится к способу отделения твердой фазы от смеси жидкость/твердое, включающему использование по меньшей мере одной ситовой рамы согласно изобретению, фиксируемой в определенном положении в виброустановке.

Теперь на примере будет описано изобретение с обращением к нижеследующим чертежам, на которых:

фиг. 1 - это покомпонентный общий вид известного сита;

фиг. 2 - это общий вид известной ситовой рамы, фиксированной в определенном положении;

фиг. 3 - это общий вид ситовой рамы согласно изобретению;

фиг. 4 - это схематический частичный вид в разрезе, показывающий поперечные ребра известной ситовой рамы в разрезе;

фиг. 5 - это схематический частичный вид в разрезе, показывающий наклоненные под углом поперечные ребра ситовой рамы согласно изобретению;

фиг. 6 - это дополнительный схематический частичный вид в разрезе, показывающий наклоненные под углом поперечные ребра ситовой рамы согласно изобретению.

Описание изобретения

Фиг. 1 показывает известную ситовую раму 10, показывая вид с пространственным разделением деталей трех слоев тканой проволочной сетки 12. Рама 10 содержит ортогональное расположение пластмассовых ребер 14 в виде сетки, усиленное двумя слоями проволоки 16. Данные ребра выполняются встроенными в часть прямоугольного периметра 18.

Фиг. 2 показывает известную ситовую раму 20, содержащую пластмассовый периметр 22 и ортогональный массив пластмассовых ребер 24. Периметр 22 фиксируется вдоль его длинных концов при помощи фиксаторов 26. Ребра вместе образуют хорошо очерченную горизонтальную верхнюю поверхность и горизонтальную нижнюю поверхность (не показана). Ребра проходят вниз от верхней поверхности к нижней поверхности в вертикальном направлении.

При использовании фиксаторы 26 колеблются вдоль направления, указанного стрелкой 28 и с совпадающим по фазе движением вверх и вниз (то есть ортогонально к верхней и нижней поверхностям), так, что рама колеблется в направлении под углом 45° к направлению стрелки 28, или с несовпадающим по фазе боковым движением, обеспечивающим эллиптическое движение с его длинной осью, расположенной под углом 45° по отношению к направлению стрелки 28.

- 3 019269

Фиг. 3 показывает ситовую раму 30 согласно изобретению, содержащую периметр 32 и ортогональный массив пластмассовых ребер, состоящий из продольных ребер 34 и поперечных ребер 36. Вместе ребра образуют верхнюю горизонтальную поверхность, к которой прикрепляется сито. Продольные ребра 34 проходят вниз в вертикальном направлении, тогда как поперечные ребра 36 проходят вниз под углом около 45° к вертикали.

При использовании фиксаторы (не показаны) колеблются вдоль направления, указанного стрелкой 38 и с совпадающим по фазе движением вверх и вниз (то есть ортогонально к верхней и нижней поверхностям), так, что рама колеблется в направлении под углом 45° по отношению к направлению стрелки 38, или с несовпадающим по фазе боковым движением, обеспечивающим эллиптическое движение с его длинной осью, расположенной под углом 45° по отношению к направлению стрелки 38. Таким образом, поперечные ребра 36 находятся на одной линии с направлением движения рамы 30.

Фиг. 4 показывает схематический частичный вид в разрезе по направлению Ы на фиг. 2. Направление движения ситовой рамы при использовании указано двухконечной стрелкой 40. Если высота ребра от верхней поверхности до нижней поверхности составляет 1,0 единиц, тогда длина данного ребра в направлении направления движения составляет 1/^2 или около 0,7. Другими словами, только 70% их высоты способствует созданию жесткости сита.

Фиг. 5 показывает схематический частичный вид в разрезе ситовой рамы, аналогично ситовой раме, показанной на фиг. 2, но где поперечные ребра 52 находятся на одной линии с направлением движения 50. Соответственно 100% длины ребер способствуют созданию жесткости сита, давая значительное улучшение в жесткости по сравнению с ситовой рамой, показанной на фиг. 2, без увеличения веса.

Фиг. 6 показывает схематический частичный вид в разрезе по линии П-П на фиг. 3. Как и на фиг. 5, поперечные ребра 52 находятся на одной линии с направлением движения 50. Однако данные ребра длиннее, чем ребра на фиг. 5, проходящие полностью между верхним и нижним участками периметра (не показано). Если длина ребер 42 на фиг. 5 составляет 1,0, тогда длина ребер 52 на фиг. 6 составляет ^2 или около 1,4, 100% которой способствуют созданию жесткости рамы. Наклоненные под углом ребра 52 согласно изобретению, следовательно, обладают в два раза большей жесткостью (1,4 по сравнению с 0,7), чем ребра в известном уровне техники, показанные на фиг. 4.

Claims (9)

1. Ситовая рама, приспособленная для использования в виброустановке для отделения твердой фазы от смеси жидкой фазы и твердой фазы с прикрепленной к ней тканой проволочной сеткой, содержащая прямоугольный внешний контур и множество пластмассовых ребер, проходящих между двумя парами противоположных участков контура с образованием множества прямоугольных отверстий и образующих верхнюю горизонтальную поверхность, к которой прикреплена сетка, при этом ситовая рама содержит по меньшей мере одно наклоненное ребро, проходящее вниз от верхней поверхности под острым углом относительно вертикали между участками контура, которые должны фиксироваться в заданном месте в виброустановке, причем при установке ситовой рамы в виброустановке в заданное место по меньшей мере одно наклоненное ребро располагается поперек бокового направления вибрации, а фактическое направление вибрации приблизительно параллельно плоскости по меньшей мере одного наклоненного ребра.

2. Ситовая рама по п.1, выполненная с возможностью фиксирования по меньшей мере на двух сторонах контура.

3. Ситовая рама по п.1 или 2, содержащая множество наклоненных ребер, в основном параллельных одно другому.

4. Ситовая рама по п.3, в которой все ребра в заданном месте в виброустановке являются наклоненными ребрами.

5. Ситовая рама по п.1, в которой по меньшей мере одно наклоненное ребро образует угол меньше 30° по отношению к направлению колебания.

6. Ситовая рама по п.5, в которой по меньшей мере одно наклоненное ребро образует угол меньше 20° по отношению к направлению колебания.

7. Ситовая рама по одному из пп.1-6, в которой по меньшей мере одно наклоненное ребро отклонено на угол 15-75° от вертикали.

8. Ситовая рама по п.7, в которой по меньшей мере одно наклоненное ребро отклонено на угол 2565° от вертикали.

9. Виброустановка, содержащая по меньшей мере одну ситовую раму по одному из пп.1-8.