ARQUEO PREFERENCIAL SOBRE TAMICES COMPUESTOS CAMPO DE LA INVENCIÓN Las modalidades reveladas en la presente son concernientes en general con sacudidores de campo petrolero. Más en particular, las modalidades reveladas en la presente son concernientes con aparatos y métodos para tamices pre-tensionados para sacudidores de campo petrolero.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El fluido de perforación de campo petrolero, llamado frecuentemente "lodo", sirve para múltiples propósitos en la industria. De entre sus muchas funciones, el lodo 1 de perforación actúa como lubricante para enfriar los trépanos de perforación giratorios y facilitar velocidades de corte más rápidas. Comúnmente, el lodo es mezclado en la superficie y bombeado en el fondo de pozo a alta presión al trépano de perforación a través de una perforación de la columna de sondeo. Una vez el lodo llega al trépano de perforación, sale a través de varias boquillas y compuertas en donde lubrica y enfria el trépano de perforación. Después de salir a través de las boquillas, el fluido "gastado" regresa a la superficie a través de un ánulo formado entre la columna de sondeo y el barreno perforado. Un propósito significativo del lodo de perforación es transportar los cortes a lo lejos del trépano de perforación en
el fondo del barreno a la superficie. A medida que un trépano de perforación pulveriza o raspa la formación de roca en el fondo del barreno, piezas pequeñas de material sólido son dejadas atrás. El fluido de perforación que sale de las boquillas en el barreno actúa para agitar y transportar las partículas sólidas de roca y formación a la superficie dentro del ánulo entre la columna de sondeo y el barreno. Por consiguiente, el fluido que sale del barreno del ánulo es una suspensión de cortes de formación en lodo de perforación. Antes de que el lodo pueda ser reciclado y re-bombeado a través1 de las boquillas del trépano de perforación, las partículas cortantes deben ser removidas. Los aparatos en uso hoy en día para remover cortes y otras partículas sólidas del lodo de perforación son denominados comúnmente en la industria como "sacudidores de esquisto". Un sacudidor típico es mostrado en la Figura 1.' En los sacudidores típicos, una ¦ tamiz 102 es asegurado desprendiblemente a la máquina sacudidora vibrante 100. Con el tamiz o múltiples tamices asegurados en su lugar, se forma una bandeja con las paredes laterales paralelas opuestas 103 1 del sacudidor 100. El lodo de perforación, junto con cortes de perforación y desechos, es depositado encima del tamiz 102 en un lado. El tamiz 102 se hace vibrar a una alta frecuencia u oscilación por un motor o motores por el propósito de seleccionar o separar materiales colocados sobre el tamiz ??2.
El líquido y partículas finas pasarán a través de tamiz 102 por la fuerza de la gravedad y serán recuperados debajo del mismo. i
Las partículas sólidas mayores de un cierto tamaño migran y i vibran a través del tamiz 102 o tamices en donde son removidas. Los elementos de filtración anexados para al tamiz 102 pueden definir adicionalmente la partícula sólida más grande capaz de pasar a través del mismo. Debido al diseño convencional de y métodos , de instalación para tamices pre-tensionados, el sellado entre , el bastidor de tamiz y el lecho del sacudidor puede ser insuficiente para impedir que el fluido de perforación se desvíe del bastidor de tamiz y/o elemento de filtración. Así, existe la necesidad de un tamiz sacudidor sin arqueo excesivo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un aspecto, las modalidades reveladas en la presente son concernientes con un tamiz de sacudidor para anexión a un lecho del sacudidor, el tamiz de sacudidor incluye un bastidor de tamiz que tiene por lo menos un tamiz de malla anexado al lado superior del bastidor de tamiz, en donde el bastidor de tamiz es preferiblemente arqueado antes de anexión del tamiz de malla al bastidor de tamiz. En otros aspectos, las modalidades reveladas en la presente son concernientes con un método de manufactura de un tamiz de sacudidor, el método incluye proveer un molde de
bastidor de tamiz que tiene un eje neutro, colocar la estructura reforzante en el bastidor de tamiz por encima del eje neutro del molde del bastidor de tamiz, inyectar un material en el molde del bastidor de tamiz para formar un bastidor de tamiz que tiene un eje neutro, y remover el bastidor de tamiz del molde, en donde el material se- contrae debajo del eje neutro del bastidor de tamiz. '
En otros aspectos, las modalidades reveladas en lia presente son concernientes con un método de manufactura de un tamiz de sacudidor, el método incluye maquinado de un arco preferencial a un molde del bastidor de tamiz e inyectar i un material en el molde del bastidor de tamiz, colocar la estructura reforzante en el bastidor de tamiz, inyectar un material en el molde del bastidor de tamiz y formar un bastidor de tamiz, y enfriar el bastidor de tamiz antes de hacer mover el bastidor de tamiz del molde del bastidor de tamiz, en donde el bastidor de tamiz incluye un arco preferencial. Otros aspectos y ventajas de la invención se hapán evidentes a partir de la siguiente descripción y las reivindicaciones adjuntas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es un sacudidor vibratorio del arte previo. La Figura 2 es un tamiz de sacudidor con un bastidor
de tamiz y tamiz de malla de alambre de acuerdo con modalidades de la presente revelación. La Figura 3A es una vista en conjunto de un bastidor de tamiz antes de la instalación del tamiz de malla de acuerdo con .métodos convencionales. La Figura 3B es una vista en conjunto de un bastidor de tamiz después de la instalación del tamiz de malla de acuerdo con métodos convencionales. La Figura 4A es una vista de montaje de un bastidor de tamiz antes de la instalación del tamiz de malla dé acuerdo con modalidades de la presente revelación. '
La Figura 4B es una vista de montaje de un bastidor de tamiz después de la instalación del tamiz de malla de acuerdo con modalidades de la presente revelación. La 5? es una vista seccional de un molde del bastidor de tamiz antes de la inyección de un material de bastidor de tamiz al molde del bastidor de tamiz de acuerdo con métodos convencionales. ¡
La Figura 5B es una vista seccional de un bastidor de tamiz después de la inyección de un material' de bastidor de tamiz al molde del bastidor de tamiz de acuerdo con métodos convencionales. La Figura 6A es una vista seccional de un molde del bastidor de tamiz antes de la inyección de un material de bastidor de tamiz al molde del bastidor de tamiz de acuerdo con
modalidades de la presente revelación. La Figura 6B es una vista seccional del bastidor de tamiz después de la remoción del molde del bastidor de tamiz de la Figura 6? de acuerdo con modalidades de la presente' revelación. La Figura 7A és una vista en perspectiva de un bastidor de tamiz con un arco preferencial a lo largo de la i longitud del bastidor de tamiz de acuerdo con modalidades de la presente revelación. La Figura 7B es una vista en perspectiva de un bastidor de tamiz con un arco preferencial a lo largo del ancho del bastidor de tamiz de acuerdo con modalidades de la presente revelación .
DESCRIPCIÓN DETALLADA En un aspecto, las modalidades reveladas en la presente son concernientes con tamices compuestos o tamices combinados pre-tensionados para un sacudidor de campo petrolero. Más específicamente, las modalidades reveladas en la presente son concernientes con métodos para la. manufactura de tamices de sacudidor compuestos pre-tensionados. Refiriéndose a la Figura 2, las modalidades reveladas en la presente incluyen en general un bastidor de tamiz 202 y por lo menos un elemento de filtración 208 anexado al bastidor de tamiz 202. El bastidor de tamiz 202 puede ser formado a
partir de cualquier material y mediante cualquier método conocido en el arte. En ciertas modalidades, el bastidor de tamiz 202 puede ser un bastidor compuesto formado de una sub-estructura de bastidor que incluye vigas de acero de alta resistencia, que tiene una sección transversal hueca, y vástagos de acero de alta resistencia 204. La sub-estructura de I bastidor puede estar encerrada en un bastidor externo de plástico reforzado de vidrio de alta resistencia 206, en donde la sub-estructura del bastidor forma parte . tanto de elementos transversales y/o nervaduras transversales (no mostrada) . El material compuesto puede incluir plástico de alta resistencia, mezclas de plástico de alta resistencia y vidrio, vástagos de acero reforzados con plástico de alta resistencia y alta resistencia a .la tracción, y cualquier combinación de los mismos. Aquel de habilidad ordinaria en el arte apreciará que la sub-estructura del bastidor y el bastidor externo puede ser formado de cualquier configuración y a partir de cualquier material o combinación de materiales conocidos en el arte. Alternativamente, el bastidor de tamiz 202 puede ser formado mediante moldeo por inyección, moldeo por inyección auxiliada por gas, extrusión y/o cualquier otro proceso conocidos en , el arte. , En modalidades que utilizan moldeo por inyección, un material fundido es inyectado a alta presión a un molde que tiene una forma inversa de una rejilla deseada. El molde puede
ser formado mediante un fabricante de herramientas o fabricante de molde de metales (por ejemplo, acero o aluminio) y maquinado a precisión para formar elementos más pequeños, más detallado's . Una vez que · el molde es llenado con material fundido, se permite que el material fundido se cure o solidifique y es luego retirado del molde. La rejilla puede ser rellenada con cualquier material fundido conocido para aquel de habilidad ordinaria en el arte. Procesos adicionales de formación de bastidores compuestos son revelados en la solicitud de patente estadounidense No. 11/859,223, cedida al cesionario presente e incorporada plenamente en la presente por referencia. Todavía refiriéndose a la Figura 2, el elemento ¡de filtración 208 puede incluir, por ejemplo, una malla, una tela de tamiz fina, combinaciones de los mismos, y/o cualesquier otros materiales conocidos para aquel de habilidad ordinaria en el arte. Además, los elementos de filtración 208 pueden ser formados a partir de por ejemplo plástico, metales, aleaciones, fibra de vidrio, compuestos y/o politetrafluoroetileno . En ciertas modalidades, múltiples capas de elementos de filtración 208 pueden ser usadas, y en tales elementos de filtración 1 de múltiples capas 208, elementos de filtración 208 con perforaciones de tamaño diferente pueden ser usados. En tanto que se anexa el elemento de filtración 208 al bastidor compuesto 202, el elemento de filtración 208 puede ser pre-tensionado. El elemento de filtración 208 puede luego ser
anexado al bastidor de tamiz 202 por ejemplo mediante estacado térmico, soldadura ultrasónica, sujeción mecánica, adhesi n química y/o pegado térmico. Aquel de habilidad ordinaria en el arte apreciará que el elemento de filtración 208 puede s'er anexado al bastidor de tamiz 202 con cualquier método conocido en el arte. ¡
Refiriéndose a la Figura 3A, se muestra una vista tde montaje, de un tamiz de sacudidor 300 antes de la instalación ¡de i un tamiz de malla de alambre 310 sobre un bastidor de tamiz 320. El tamiz de sacudidor 300 incluye un bastidor de tamiz 320 que es fabricado mediante moldeo de una estructura termoplástica e incluye además un tamiz de malla de alambre 310 que es estirado y fundido sobre el bastidor de tamiz 320. El bastidor de tamiz 320 es inicialmente de manera sustancial plano e incluye una rejilla de alambre soldada integral (204 en la Figura 2) para proveer resistencia, también como estabilidad térmica para el bastidor de tamiz 320, que puede ser sometido a altas temperaturas cuando la malla de' alambre 310 es fundida al mismo. , Refiriéndose ahora a la Figura 3B, se muestra una vista del montaje de tamiz de sacudidor 300 después del estiramiento y fusión del tamiz de malla de alambre 310 sobre el bastidor de tamiz 320. El tamiz de malla alambre 310 puede ser tensado sobre un accesorio de estiramiento (no mostrado) y I fundido sobre el bastidor de tamiz 320 utilizando una placa
caliente u otros dispositivos conocidos para aquellos experimentados en el arte. Cuando la tensión es tomada del accesorio de estiramiento, el tamiz de malla de alambre 310 puede "retornar elásticamente" provocando un arco en ;el bastidor de tamiz 320 como se muestra. En tamices de sacudidor en donde se requiere un sello en una periferia del lado í inferior o . en donde puede haber soporte estructural sobre el í lado inferior en el centro del tamiz de sacudidor, el arco puede impedir que se obtenga un sello apropiado. Además, debido a que la periferia del tamiz del sacudidor puede no asentiar apropiadamente en un lecho de tamiz de sacudidor, se puede presentar vibraciones en exceso o sacudimiento en estas áreas debido a las fuerzas vibratorias del sacudidor. Por consiguiente, un método para formar un tamiz de sacudidor para controlar el arqueo o para proveer un arco ¦ preferencial del tamiz de sacudidor es ahora descrito. Refiriéndose a la Figura 4A, se muestra una vista del montaje de un tamiz de sacudidor 400, de acuerdo con la instalación de la malla de tamiz de alambre 410 sobre el i bastidor de tamiz 420, de acuerdo con modalidades de la presente revelación. El bastidor de tamiz 420 puede inicialmente ser moldeado con un arco preferencial incorporado al mismo. Como se usa en la presente, el arco preferencial puede ser definido como un arco inicial e intencional incorporado al bastidor de tamiz 420 para compensar la tensión í
I
provocada por la malla de tamiz de alambre 410 una vez liberada de la máquina de estiramiento. Una vez que la malla de tamiz de alambre 410 ha sido liberada de la máquina de estiramiento, las j fuerzas de retorno elástico de la malla de tamiz de alambre tensionado 410 puede jalar el bastidor de tamiz arqueado 420 de regreso hacia una configuración más plana o llana como se muestra en la Figura 4B. j
Como se describe anteriormente, la tendencia del i material de bastidor de tamiz a encoge'rse o contraerse después ? del enfriamiento y el moldeo puede ser usada para configurar un arco preferencial' en el bastidor de tamiz. Como se describe previamente, el proceso de moldeo requiere' un plástico fundido u otro material apropiado sea inyectado a un molde o cavidad de molde. Después de inyectar el material plástico, el molde es luego enfriado, usualmente vía caminos de agua maquinados en la herramienta de molde, de tal manera que la parte puede ser manipulada después de la remoción del molde. Debido a que la forma es formada a una alta temperatura y luego enfriada, el I plástico puede naturalmente desear contraerse debido a sus propiedades de expansión/contracción térmicas ' naturales . Cuando la parte' es retirada de las restricciones del molde, entonces está libre de contraerse. í
Refiriéndose a la Figura 5A, se muestra una vista seccional de un molde del bastidor de tamiz convencional 500 antes de la inyección del material de bastidor para formar el
bastidor de tamiz. Una estructura de acero 502 es colocada en el molde 500 por encima y debajo de un eje neutro 504 antes de inyectar el material plástico. El eje neutro 504 puede ser definido como el eje que pasa a través del centro geométrico del molde de bastidor de tamiz 500. La estructura de acero 502 proporciona resistencia adicional también como estabilidad térmica al bastidor de tamiz cuando es formado, que es sometido a altas temperaturas cuando el tamiz de malla es fundido sobre i el mismo. La Figura 5A muestra la geometría casi simétrica de la estructura de acero 502 por encima y debajo del eje neutro 504 del molde del bastidor de tamiz 500. Refiriéndose ahora a la Figura 5B, se muestra una vista seccional de un bastidor de tamiz 510 después de hab!ef sido removido del molde del bastidor de tamiz 500 (Figura 5A) . En procesos de moldeo existentes, la cantidad de contracción observada puede ser muy pequeña debido a que la estructura [de acero 502 colocada en' el bastidor de tamiz 510. La estructura de acero 502 impide que el material de bastidor 506 se contraiga tanto como lo haría sin la estructura de acero agregada 502, lo que significa que cualesquier contracciones del material de bastidor 506 puede ser iguales o cercanas a iguales por encima y debajo del eje neutro 504. Debido a la colocación de la estructura de acero 502, la contracción del material de bastidor 506 puede ser restringida igualmente por encima y debajo del eje neutro 504, lo que da como resultado un
bastidor de tamiz moldeado sustancialmente plano 510. Refiriéndose ahora a la Figura 6A, se muestra una vista seccional de un molde del bastidor de tamiz 600 antes de inyectar material plástico para formar el bastidor de tamiz de acuerdo con modalidades de la presente revelación. La estructura de acero 602, u otro material de refuerzo apropiadb, es colocada en el molde 600 por encima del eje neutro 604 antes de inyectar material plástico. En ciertas modalidades, un I método de prueba y error para determinar la colocación apropiada de la estructura de acero 602 en un bastidor de tamiz para inducir un cierto arco preferencial puede ser usado como se entiende por aquellos experimentados en el arte. Refiriéndose a la -Figura 6B, se muestra una vista seccional de un bastidor de tamiz 610 después de haber sido removido del molde del bastidor de tamiz 600 (Figura 6A) , de acuerdo' con modalidades de la presente revelación. Como se muestra, la contracción natural del material plástico en combinación con la colocación de la estructura de acero, ctea un arco preferencial en el bastidor de tamiz 610 después que es removido del molde 600. La contracción del material plástico por encima del eje neutro 604 es restringida por la colocación i de la estructura de acero 602 cerca de la parte superior del molde, en tanto que el material debajo del eje neutro 604 eStá libre para contraerse debido a la carencia de la estructura , de acero 602 en esta región. La colocación desigual de la
estructura de acero 602· por encima y debajo del eje neutro 6D4 es así usada para inducir el arco preferencial. 1
En modalidades alternativas, el arco preferencikl puede inicialmente estar diseñado como parte del bastidor de í tamiz moldeado. El molde o herramienta de moldeo usado para formar el bastidor de tamiz puede ser maquinado para incorporar el arco preferencial. Como tal, el molde puede estjar configurado para producir un bastidor de tamiz con el arco preferencial. Además, la estructura de acero que forma la rejilla reforzante interna puede ser maquinada o formada en la forma preferiblemente arqueada y colocada en el molde del bastidor de tamiz antes de inyectar el material plástico, or consiguiente, la herramienta de molde, puede ya estar configurada con el arco preferencial requiriendo solamente que el material plástico sea inyectado. Después que el material 'es enfriado, el bastidor de tamiz puede ser removido de ¡la herramienta de molde con un arco preferencial moldeado-. En todavía modalidades adicionales, se puede usar una combinación de las modalidades ya descritas . Una herramienta de molde usada para formar el bastidor de tamiz puede ser maquinada para incorporar el arco preferencial con ¡la estructura de acero para formar la rejilla reforzante interna también maquinada para formar el arco preferencial. La estructura de acero puede luego ser colocada en el molde del bastidor de tamiz solamente por encima del eje neutro antes; de
inyectar el material plástico para formar el bastidor de tamiz. El bastidor de tamiz moldeado puede luego ser removido del molde y la contracción natural del material plástico crea jun arco preferencial en el bastidor de tamiz. La contracción del l material plástico por encima del eje neutro es restringida por la colocación de la estructura de acero en la parte superior, I en tanto que el material de bajo del eje neutro está libre paira contraerse debido a la carencia de la estructura de acero ¡en esta región. La colocación desigual de la estructura de acero por encima y debajo del eje neutro es usada para inducir el arco preferencial. Refiriéndose ahora a la Figura 7A, se muestra en una vista en perspectiva de un bastidor de tamiz de acuerdo Con modalidades de la presente revelación. Como se muestra, en ciertas modalidades, el bastidor de tamiz 720 puede estar configurado de tal manera que el bastidor de tamiz preferiblemente es arquea a lo largo de la longitud del bastidor de tamiz solamente. Refiriéndose ahora a la Figura 7B, se muestra una vista de componentes del bastidor de tamiz ;de acuerdo con modalidades de la presente revelación que muestra el arco preferencial a lo largo de un ancho 722 de bastidor ide tamiz 720 solamente. En todavía modalidades adicionales, el bastidor de tamiz puede estar configurado para tener el arco preferencial a lo largo tanto de la longitud como el ancho (no mostrado) . El bastidor de tamiz puede estar configurado
teniendo un arco preferencial como se describe en varias modalidades anteriormente dependiendo de los requerimientos de i i sellado, requerimientos estructurales del conjunto de sacudidor o tamiz, u otros conocidos para aquellos experimentados en el arte. Después que el bastidor de tamiz se ha enfriado y i contraído, el arco preferencial es formado en el bastidor de tamiz. El tamiz de malla de alambre puede luego ser aplicado al estirarlo y fundirlo sobre el bastidor de tamiz. Como se describe anteriormente, cuando el accesorio de estiramiento usado para estirar el tamiz de malla de alambre es removido del tamiz de malla de alambre, la tensión en la malla puede provocar que el tamiz se arquee. Sin embargo, en modalidades reveladas en la presente, debido . al arco preferencial inicial en el bastidor de tamiz, el bastidor de tamiz puede ser forzado a una configuración más plana o arco ligeramente convexo. Un arco convexo del bastidor de tamiz puede ser definido como cuando el bastidor de tamiz es ajustado sobre el lecho del sacudidor, el bastidor de tamiz será arqueado "hacia arriba" hacia el centro, creando más de una configuración de "domo". En i modalidades reveladas en la presente, cuando es montado, el bastidor de tamiz puede tener una configuración plana a ligeramente convexa cuando es anexado al lecho del sacudidor. En modalidades alternativas, el conjunto de tamiz puede ser anexado en una configuración cóncava en la cual el bastidor ¡de
tamiz es arqueado "hacia abajo" hacia el centro, formando más de un "tazón". Además, el bastidor de tamiz puede estar configurado con una superficie de sellado alrededor de un perímetro para formar un sello con el lecho del sacudidor correspondiente. Ventajosamente, las modalidades de la presente revelación para el conjunto de tamiz pueden proveer un método para usar la contracción natural y arqueo consecuencial del bastidor de tamiz compuesto. Al usar el arco preferencial, un conjunto de tamiz puede ser configurado para i proveer un sellado apropiado entre el conjunto de tamiz y el bastidor de sacudidor, y por consiguiente reducir o impedir que materiales pasen alrededor del perímetro del tamiz. Además, el arco preferencial puede proveer una asentamiento mejorado y más seguro entre el conjunto de tamiz y el bastidor del sacudidor, impidiendo mediante esto sacudimiento excesivo y vibraciones durante la operación. Cualquier reducción .en vibraciones excesivas entre el 'conjunto de tamiz, y el bastidor de sacudidor pueden también reducir el desgaste sobre componentes e incrementar la vida de todo el conjunto de sacudidor. En tanto que la presente revelación ha sido descrita con respecto a un número limitado de modalidades, aquellos experimentados en el arte, teniendo el beneficio de esta revelación, apreciarán que otras modalidades pueden ser ideadas que no se desvían del alcance de la revelación como se describe en la presente. Así, el alcance de la revelación debe estar limitado solamente por las reivindicaciones adjuntas.