MX2011000389A - Criba mejorada. - Google Patents

Abstract

El invento se refiere a un bastidor de criba destinado a utilizarse en un separador por agitación para separar sólidos de una mezcla líquido/sólidos y al que ha de unirse una tela metálica, que comprende un perímetro exterior y una pluralidad de costillas que se extienden entre regiones opuestas del perímetro, definiendo las costillas una cara superior horizontal, a la que ha de unirse una criba, en el que al menos una costilla se extiende hacia abajo desde la cara superior formando ángulo con respecto a la vertical, y a un separador por agitación que comprende, por lo menos, un bastidor de criba de esta clase.

Description

CRIBA MEJORADA Campo de la Invención El invento se refiere a cribas que, en uso, están montadas en un separador por agitación para separar sólidos de líquidos y, en particular, para separar sólidos de lodos de perforación líquidos provenientes de un pozo cuando se perfora en busca de petróleo o de gas.

Antecedentes de la Invención El separar sólidos de líquidos en forma eficaz constituye un problema técnico generalizado. Uno de los métodos más prácticos y robustos de conseguir esto sigue siendo el uso de un tamiz o criba para separar los sólidos de la mezcla de líquido y sólidos.

Cuando se perfora en busca de petróleo y/o de gas, se utilizan lodos o fluidos de perforación sintéticos. Dado que estos lodos son relativamente caros de fabricar, una vez utilizados se les recupera, típicamente, mediante un proceso que incluye cribar las rocas, los esquistos y otros desechos del lodo. Esto supone el uso de un denominado separador por agitación que lleva montadas una o más cribas constituidas por un bastidor de criba con una o más capas de tela metálica o criba, estiradas sobre aquél y aseguradas al mismo. En uso, el separador por agitación hace vibrar a la o a las cribas para facilitar el proceso de cribado.

Con el fin de que tales cribas sean capaces de soportar los rigores de un proceso de esta clase, deben poseer una cierta rigidez y ser muy resistentes al desgaste. Ello ha dado como resultado un diseño de criba con un bastidor de criba que tiene una pluralidad de "costillas" de refuerzo. Un diseño común de bastidor de criba es rectangular y comprende un perímetro rectangular exterior cada uno de cuyos lados está conectado al lado opuesto mediante una pluralidad de costillas que forman, juntas, una cara superior y una cara inferior. Tal diseño ofrece una pluralidad de aberturas rectangulares. Típicamente, la criba no sólo está unida al perímetro rectangular sino, también, a las costillas para proporcionar una mejor adherencia de la criba al bastidor y prolongar su vida útil. La cara superior y la cara inferior son mutuamente horizontales y paralelas, extendiéndose las costillas hacia abajo entre las caras, ortogonalmente a ellas (es decir, verticalmente) .

En vista del hecho de que las cribas son colocadas en su sitio a mano, algunas veces dichos bastidores de criba se han fabricado de material plástico para reducir su peso. Un diseño común de bastidor de criba de plástico está reforzado por la inclusión de una estructura metálica de alambre, empotrada en el perímetro rectangular de plástico y en la disposición de costillas.

Sin embargo, a pesar de las medidas adoptadas para proporcionar una rigidez suficiente, los presentes inventores han encontrado que el movimiento de vibración típicamente inherente de los separadores por agitación, no es transmitido de manera satisfactoria por el bastidor de la criba a la criba asociada. Se ha observado un movimiento excesivo de las cribas, denominado "batido" que puede tener como consecuencia un transporte errático de los sólidos y el fallo prematuro de la criba.

Sumario de la Invención El presente invento se refiere a un bastidor de criba destinado a utilizarse en un separador por agitación para separar los sólidos de una mezcla liquido/sólidos y al que ha de unirse una tela metálica, que comprende un perímetro exterior y una pluralidad de costillas que se extienden entre regiones opuestas del perímetro, definiendo las costillas una cara horizontal superior a la que ha de unirse una criba, en el que al menos una costilla se extiende hacia abajo desde la cara superior en un ángulo desplazado respecto de la vertical .

Breve Descripción de las Figuras de la Invención El invento se describirá ahora, a modo de ejemplo, con referencia a las siguientes figuras, de las que: la figura 1 es una vista en perspectiva, en despiece ordenado, de parte de una criba conocida; la figura 2 es una vista en perspectiva de un bastidor de criba conocido, sujeto en posición; la figura 3 es una vista en perspectiva de un bastidor de criba de acuerdo con el invento; la figura 4 es una vista esquemática, en sección parcial, que muestra costillas transversales de un bastidor de criba conocido, en sección; la figura 5 es una vista esquemática, en sección parcial, que muestra las costillas transversales en ángulo de un bastidor de criba de acuerdo con el invento; la figura 6 es otra vista esquemática, en sección parcial que muestra las costillas transversales en ángulo de un bastidor de criba de acuerdo con el invento.

- - Descripción Detallada de las Figuras de la Invención La figura 1 ilustra un bastidor de criba 10 conocido y muestra una vista, en despiece ordenado, de tres capas de tela metálica 12. El bastidor 10 comprende una agrupación ortogonal de costillas de plástico 14 reforzadas con dos capas de alambres 16. Las costillas están formadas de una pieza con parte de un perímetro rectangular 18.

La figura 2 muestra un bastidor de criba 20 conocido, que comprende un perímetro de plástico 22 y una agrupación ortogonal de costillas de plástico 24. El perímetro 22 está sujeto por sus extremos largos mediante órganos de fijación 26. Las costillas forman, juntas, una cara superior horizontal perfectamente definida y una cara inferior horizontal (no representada) . Las costillas se extienden hacia abajo desde la cara superior hasta la cara inferior, en dirección vertical.

En uso, los órganos de sujeción 26 vibran desplazándose en la dirección indicada por la flecha 28 y con un movimiento en fase hacia arriba y hacia abajo (es decir, ortogonal a las caras superior e inferior) , de modo que el bastidor vibre en una dirección que forma un ángulo de 45° con la dirección de la flecha 28, o con un movimiento lateral fuera de fase que se convierte en un movimiento elíptico, formando el eje largo de la elipse 45° en la dirección de la flecha 28.

La figura 3 muestra un bastidor de criba 30 de acuerdo con el invento que comprende un perímetro 32 y una agrupación ortogonal de costillas de plástico consistente en costillas longitudinales 34 y costillas transversales 36. Las costillas forman, juntas, una cara superior horizontal, a la que ha de unirse una criba. Las costillas longitudinales 34 se extienden hacia abajo en dirección vertical mientras que las costillas transversales 36 se extienden hacia abajo formando un ángulo de 45°, aproximadamente, con la vertical.

En uso, órganos de sujéción (no mostrados) vibran en la dirección indicada por la flecha 38 y con un movimiento en fase hacia arriba y hacia abajo (es- decir, ortogonalmente a las caras superior e inferior) , de modo que el bastidor vibre en una dirección que forma 45° con la dirección de la flecha 38, o con un movimiento lateral, fuera de fase, que se convierte en un movimiento elíptico formando el eje largo de la elipse un ángulo de 45° con la dirección de la flecha 38. Así, las costillas transversales 36 están en línea con la dirección de movimiento del bastidor 30.

La figura 4 muestra una vista esquemática en sección parcial mirando en la dirección I-I de la figura 2. La dirección de movimiento del bastidor de la criba, en uso, se indica mediante la flecha de doble cabeza 40. Si la altura de la costilla, desde la cara superior a la cara inferior, es de 1,0 unidades, entonces la longitud de la costilla en la dirección de movimiento es de 1/V2 o 0,7 aproximadamente. Dicho de otro modo, solamente el 70% de su altura contribuye a la rigidez de la criba.

La figura 5 muestra una vista esquemática en sección parcial de un bastidor de criba similar al representado en la figura 2, pero en el que las costillas transversales 52 están alineadas con la dirección de movimiento 50. En consecuencia, el 100% de la longitud de las costillas contribuye a la rigidez de la criba, consiguiéndose una mejora significativa de la rigidez con respecto al bastidor de criba ilustrado en - - la figura 2, sin incremento alguno del peso.

La figura 6 muestra una vista esquemática en sección parcial mirando en la dirección II-II de la figura 3. Como en la figura 5, las costillas transversales 52 están alineadas con la dirección de movimiento 50. Sin embargo, las costillas son más largas que las de la figura 5, extendiéndose completamente entre las regiones superior e inferior 'del perímetro (no mostrado) . Si la longitud de las costillas 42 de la figura 5 es de 1,0, entonces la longitud de las costillas 52 de la figura 6 es de 2 o, aproximadamente, 1,4, el 100% de la cual contribuye a la rigidez del bastidor. Las costillas 52 en ángulo de acuerdo con el invento son, por tanto, el doble de rígidas (1,4 en comparación con 0,7) que las de la técnica anterior, como se muestra en la figura 4.

Descripción Detallada de las Modalidades Representativas de la Invención Cuando se monta el bastidor en un separador por agitación de tipo particular y se le dispone en la orientación correcta, se le sujeta en al menos dos lados del perímetro. En uso, se hace vibrar el bastidor en ángulo con la cara superior, aumentando la naturaleza inclinada de las costillas la rigidez del bastidor sin incrementar necesariamente el peso debido a la naturaleza en ángulo del bastidor. De preferencia, está destinado a montarse en .el separador por agitación con una orientación particular a fin de impedir su montaje incorrecto.

Preferiblemente, el bastidor tiene un perímetro que consiste en cuatro lados rectos, por ejemplo, rectangular, extendiéndose las costillas entre ambos pares de regiones opuestas para formar una pluralidad de aberturas rectangulares y siendo las caras superior e inferior mutuamente paralelas.

En una realización preferida, el bastidor de la criba tiene una malla de alambre unida a él, que comprende una red de alambres ortogonales con una separación mucho menor que la existente entre la pluralidad de costillas.

En uso, se hace que el bastidor de acuerdo con el invento vibre hacia arriba y hacia abajo (es decir, en dirección ortogonal a la cara superior) por el separador por agitación en que está montado. La mezcla liquido/sólidos que ha de someterse a separación es hecha pasar entonces por dicho al menos un bastidor de acuerdo con el invento, en general desde un lado del perímetro rectangular hacia el lado opuesto. Este movimiento vertical de vibración va acompañado también, usualmente, por un movimiento lateral en la dirección de paso de la mezcla líquido/sólidos. Este movimiento lateral puede estar en fase con el movimiento vertical a fin de producir un movimiento en diagonal del bastidor, movimiento que se produce en la misma dirección general en que se realiza el paso de la mezcla líquido/sólidos cuando el bastidor se mueve hacia arriba. Alternativamente, el movimiento lateral puede estar fuera de fase con respecto al movimiento vertical, por ejemplo para proporcionar un movimiento elíptico del bastidor. En consecuencia, el bastidor se desplaza en la dirección general opuesta a la del paso de la mezcla líquido/sólidos cuando el bastidor se mueve hacia abajo. Este movimiento tiene como efecto transportar los sólidos a través de la superficie del bastidor .

El bastidor de la criba está dispuesto de tal modo que dicha al menos una costilla en ángulo sea sustancialmente transversal a la dirección de movimiento lateral, y forma ángulo con respecto a la vertical con el fin de alinearse más estrechamente con la dirección del movimiento diagonal.

Los presentes inventores han observado que la rigidez de las costillas transversales depende de la inercia de las costillas en la dirección del movimiento diagonal. Disponiendo al menos una costilla transversal en ángulo de forma que esté más estrechamente alineada con el movimiento en diagonal, se consigue una mayor inercia y, por tanto, una mayor rigidez, sin aumentar el peso.

El bastidor está dispuesto, de preferencia, de tal manera que dicha al menos una costilla en ángulo se extienda entre regiones del perímetro que han de fijarse en posición en el separador por agitación. Si el bastidor es rectangular entonces, preferiblemente, se sujeta a lo largo de sus lados largos para conseguir una mayor rigidez. Es posible, también, que se sujeten los cuatro lados del bastidor rectangular.

Más comúnmente, en uso, el movimiento de vibración lateral del bastidor tiene una dirección paralela a los lados sujetos del bastidor rectangular, de manera que la circulación de los sólidos sea, también, paralela a los lados fijados. Sin embargo, también es posible que, en uso, el movimiento de vibración lateral sea ortogonal a los lados suj etos .

El perímetro se hace, de preferencia, de plástico, por ejemplo de plástico GRP, y tiene un grosor, en dirección vertical, de desde 3 a 8 cm. Para simplificar, las costillas están hechas, preferiblemente, del mismo material que el perímetro y, también preferiblemente, tienen sustancialmente el mismo grosor, dotando al bastidor de una cara superior y, típicamente, también una cara inferior, bien definidas.

Cuando es rectangular, el perímetro puede comprender lados largos con una longitud de, por ejemplo, entre 40 y 100 cm y lados cortos con una longitud de, por ejemplo, de entre 20 y 70 cm, y tendrá dimensiones seleccionadas con el fin ajustar apretadamente en el separador por agitación particular en el que esté destinado a utilizarse.

Se ha encontrado que el disponer de más costillas en ángulo proporciona una rigidez incrementada. De preferencia, por tanto, la criba comprende una pluralidad de costillas en ángulo y, en una realización preferida, sustancialmente todas las costillas transversales son costillas en ángulo.

Idealmente, las costillas formarán ángulo de manera que estén alineadas con la dirección del movimiento en diagonal. Por tanto, preferiblemente, dicha al menos una costilla en ángulo subtiende un ángulo inferior a 30° con la dirección del movimiento en diagonal, de preferencia menor de 20°, más preferiblemente menor de 10° e, idealmente, de 0o.

Más comúnmente, la dirección del movimiento en diagonal formará aproximadamente 45° con el plano de la cara superior. Por tanto, preferiblemente, dicha al menos una costilla en ángulo está inclinada respecto de la vertical (perpendicular a las caras superior e inferior) en un ángulo de entre 15° y 75°, de preferencia de 25° a 65°, más preferiblemente de desde 35° a 55° e, idealmente, de 45°.

Para incrementar aún más la rigidez, el bastidor de la criba puede comprender, también, al menos una costilla de metal que se extienda entre regiones opuestas, sujetas, del - - perímetro .

Se ha encontrado que el contar con más costillas de metal proporciona una rigidez incrementada a costa, no obstante, de un mayor peso.

Por tanto, preferiblemente, el bastidor comprende de una a cinco costillas de metal, preferiblemente de dos a cuatro costillas de metal. Se ha encontrado que tres costillas de metal proporcionan una rigidez óptima sin incrementar excesivamente el peso.

Los extremos de las costillas de metal están situados, idealmente, en o dentro del material del perímetro en una pequeña distancia, siempre que se emplee otro material para conectar las costillas de metal al perímetro. Generalmente, dicha al menos una costilla de metal abarcará por lo menos el 90% de la distancia existente entre las regiones opuestas entre las que se extiende.

Dicha al menos una costilla de metal se extiende, también, desde la cara superior hasta la cara inferior. Preferiblemente, dicha al menos una costilla de metal se extiende entre el 50% y el 100% de la distancia existente entre la cara superior y la cara inferior, más preferiblemente del 60% al 90%.

Dicha al menos una costilla de metal es, típicamente, recta, con una sección transversal rectangular constante. La longitud de los lados de la sección transversal rectangular que se extienden entre las caras superior e inferior es, de preferencia, mucho mayor que la de los lados cortos de la sección transversal rectangular. El hecho de tener lados cortos en sección transversal, o costillas "delgadas", reduce el peso sin que ello suponga una reducción significativa de la rigidez. Típicamente, dicha al menos una costilla de metal tiene un grosor de menos de 1,0 cm.

Así, unas dimensiones típicas para una costilla de metal para uso en el invento son 50 cm x 5 cm x 0,5 cm.

Dicha al menos una costilla de metal puede utilizarse por sí sola o puede estar envuelta, toda ella, en material plástico. De preferencia, está revestida con el mismo material plástico que forma las costillas de plástico y de manera que las dimensiones de la costilla metálica revestida sean, sustancial o exactamente, la mismas que las de las costillas de plástico.

Preferiblemente, dicha al menos una costilla de metal tiene una pluralidad de agujeros. Esto, no sólo reduce el peso sin afectar significativamente a la rigidez sino que, también, facilita el paso del plástico fundido cuando se revisten las costillas de metal, si así se desea. Dicha al menos una costilla de metal puede estar hecha de cualquier metal adecuado, por ejemplo, acero.

Preferiblemente, las costillas están hechas de plástico y algunas o todas las costillas de plástico están reforzadas con alambres internos. Preferiblemente, los alambres se extienden por todo el interior de las costillas, terminando en o cerca del perímetro. Los extremos de los alambres pueden conectarse mediante otro alambre que corra a través del material del perímetro, formándose así una estructura de malla de alambre envuelta en las costillas de plástico y en el material del perímetro.

Según otro refinamiento, la malla de alambre puede tener una segunda capa de estructura de malla de alambre de manera que dos alambres corran a través de, por lo menos, - - algunas de las costillas de plástico, uno por encima de otro. La segunda capa, de estar presente, está por encima de la primera capa y, típicamente, está rígidamente conectada a ella. Tramos de alambre doblados para formar separadores y destinados a montarse entre las estructuras de alambre superior e inferior, pueden soldarse o unirse de otro modo a los alambres superiores e inferiores con el fin de extenderse entre ellos y mantener la separación deseada de las dos capas de alambres. Preferiblemente, los separadores están contenidos en su totalidad dentro del material plástico que forma las costillas.

En una realización preferida, cada una de las estructuras de malla de alambre primera y segunda está constituida por una agrupación ortogonal de alambres dispuestos de modo que estén horizontalmente desplazados unos con respecto a otros, de tal manera que, cuando están envueltos en plástico, las costillas reforzadas se extiendan entre el perímetro y se extiendan hacia abajo desde la cara superior desplazadas en ángulo con respecto a la vertical.

En otro aspecto, el invento se refiere a un separador por agitación que comprende, al menos, un bastidor de criba de acuerdo con el invento, sujeto en posición.

El invento se refiere, también, a un proceso de separación de sólidos a partir de una mezcla líquido/sólidos, que comprende emplear al menos un bastidor de criba de acuerdo con el invento, sujeto en posición en un separador por agitación.

Claims (1)

1. REIVINDICACIO ES Un bastidor de criba destinado a utilizarse en un separador por agitación para separar sólidos de una mezcla liquido/sólidos y al cual ha de unirse una tela metálica, que comprende un perímetro exterior y una pluralidad de costillas que se extienden entre regiones opuestas del perímetro, definiendo las costillas una cara horizontal superior a la que ha de unirse una criba, en el que al menos una costilla se extiende hacia abajo desde la cara superior formando ángulo con respecto a la vertical. Un bastidor de criba de acuerdo con la reivindicación 1, cuyo bastidor tiene un perímetro rectangular, extendiéndose las costillas de plástico entre ambos pares de regiones opuestas, formando así una pluralidad de aberturas rectangulares. Un bastidor de criba de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que está destinado a montarse en un separador por agitación de un tipo particular y sujeto en al menos dos lados del perímetro. Un bastidor de criba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha al menos una costilla en ángulo se extiende entre regiones del perímetro que han de sujetarse en posición en el separador por agitación. Un bastidor de criba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende una pluralidad de costillas en ángulo, sustancialmente paralelas entre si. Un bastidor de criba de acuerdo con la reivindicación 5, en el que todas las costillas que tienen una orientación particular son costillas en ángulo. Un bastidor de criba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que está destinado a montarse en el separador por agitación, con una orientación particular de forma que, en uso, dicha al menos una costilla en ángulo sea transversal a la dirección lateral de vibración y esté alineada con la dirección real de vibración más estrechamente de lo que lo estaría una costilla nocional que se extendiese verticalmente desde la cara superior. Un bastidor de criba de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicha al menos una costilla en ángulo subtiende un ángulo de menos de 30° con la dirección de vibración. Un bastidor de criba de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicha al menos una costilla en ángulo subtiende un ángulo de menos de 20° con la dirección de vibración . Un bastidor de criba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha al menos una costilla en ángulo forma un ángulo de entre 15° y 75° con la vertical. Un bastidor de criba de acuerdo con la reivindicación 10, en el que dicha al menos una costilla en ángulo forma un ángulo de entre 25° y 65° con la vertical. Un separador por agitación que comprende, al menos, un bastidor de criba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.