Усовершенствованное сито для просеивания

УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЕ СИТО ДЛЯ ПРОСЕИВАНИЯ Изобретение относится к ситовой раме, приспособленной для использования в виброустановке,к которой прикреплена тканая проволочная сетка, содержащая внешний периметр и множество пластмассовых ребер, проходящих между противоположными участками периметра, при этом рама устроена таким образом, что при ее установке в виброустановке, для которой она приспособлена,часть противоположных участков фиксируется на месте, а часть противоположных участков не фиксируется, при этом количество пластмассовых ребер на единицу длины зафиксированной части больше количества пластмассовых ребер на единицу длины незафиксированной части, а также к виброустановке, содержащей по меньшей мере одну такую ситовую раму.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ЮНАЙТЕД УАЙР ЛИМИТЕД (GB); Эм-Ай Эл.Эл.Си. (US) Область изобретения 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 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, натянутой и закрепленной на ней. При использовании виброустановка вызывает колебание сита или сит для просеивания, помогая процессу просеивания. Из US 2008/083660 известна ситовая сборка для традиционных виброустановок, содержащая ряды сит, прикрепленные к жесткой прямоугольной металлической раме, имеющей прямоугольные трубчатые элементы рамы и по меньшей мере два и не более десяти промежуточных элемента рамы. Сита включают в себя сито с мелкими ячейками, которые пропускают частицы с размером меньше заданного и не пропускают частицы выше заданного размера. Второе или глухое сито под первым ситом служит для смещения частиц, задержанных в сетке первого сита. Первое и второе сита опираются на несущий узел,содержащий первое опорное сито, более грубое, чем сито над ним, связующий слой и второе опорное сито, более грубое, чем первое опорное сито. Для того чтобы эти сита для просеивания могли выдерживать тяжелые условия такого процесса,они должны иметь определенную жесткость и быть очень износостойкими. Результатом этого стала конструкция сита для просеивания, имеющая ситовую раму, которая имеет множество "ребер" жесткости. Обычная конструкция ситовой рамы - прямоугольная, содержащая внешний прямоугольный периметр,при этом каждая сторона соединена с противоположной ей стороной множеством ребер. 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. При использовании длинные стороны периметра часто фиксируются на месте, оставляя короткие стороны незафиксированными. Направление объемного потока смеси жидкость/твердое практически параллельно зафиксированным сторонам. Прямоугольные отверстия расположены таким образом, что длинный размер прямоугольных отверстий практически параллелен направлению объемного потока смеси жидкость/твердое, проходящего через сито. Это выполнено таким образом, поскольку полагают, что твердая фаза будет замедляться при прохождении через ребра и чем меньше будет поперечных ребер, которые необходимо пройти, тем менее неустойчивым будет движение твердой фазы. В результате этого количество пластмассовых ребер на единицу длины, проходящей между зафиксированными сторонами, меньше количества пластмассовых ребер на единицу длины, проходящей между незафиксированными сторонами. В виду 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 Данное изобретение относится к ситовой раме, приспособленной для использования в виброустановке, к которой прикреплена тканая проволочная сетка, содержащей внешний периметр и множество пластмассовых ребер, проходящих между противоположными участками периметра, при этом рама устроена таким образом, что при ее установке в виброустановке, для которой она приспособлена, часть противоположных участков фиксируется на месте, а часть противоположных участков не фиксируется, при этом количество пластмассовых ребер на единицу длины зафиксированной части больше количества пластмассовых ребер на единицу длины незафиксированной части. Данными изобретателями было обнаружено, что расположение пластмассовых ребер, в целях повышения плотности проходящими между зафиксированной частью, а не между незафиксированной частью, обеспечивает повышенную жесткость без необходимости увеличения веса ситовой рамы. Предпочтительно у рамы имеется периметр, состоящий из четырех сторон, например прямоугольных, при этом пластмассовые ребра, проходящие между обеими парами сторон, образуют множество прямоугольных отверстий. В предпочтительном варианте осуществления ситовая рама имеет проволочную сетку, прикрепленную к ней и содержащую сеть ортогональных проволок, расстояние между которыми намного меньше,чем расстояние между множеством пластмассовых ребер. При использовании вызывается колебание по меньшей мере одной рамы согласно изобретению вверх и вниз 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 также сопровождается боковым движением в направлении прохождения смеси жидкость/твердое. Такое боковое движение может совпадать по фазе с вертикальным движением, производя диагональное движение рамы, перемещающееся в том же общем направлении, что и направление проходящей смеси жидкость/твердое, во время движения рамы вверх. Альтернативно, 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. Перемещение рамы для удобства осуществляется под углом 45 к вертикали. Если рама прямоугольная, тогда она предпочтительно фиксируется вдоль ее длинных сторон для повышения жесткости. Чаще всего, боковое колебательное движение используемой рамы параллельно зафиксированным сторонам прямоугольной рамы так, что поток твердой фазы также параллелен зафиксированным сторонам. Однако возможно также, чтобы используемое боковое колебательное движение было ортогональным по отношению к зафиксированным сторонам. Периметр предпочтительно выполняется из пластмасс, например из пластмасс упрочненных стекловолокном (GRP), и имеет толщину, составляющую 3-8 см и проходящую от верхней поверхности к нижней поверхности. Для простоты, пластмассовые ребра предпочтительно выполняются из того же самого материала, что и периметр, и предпочтительно также имеют практически одинаковую толщину,обеспечивая для рамы хорошо очерченную верхнюю поверхность и 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 иметь размеры, выбранные таким образом, чтобы быть плотно установленным в определенную виброустановку, к использованию в которой он приспособлен. В предпочтительном варианте осуществления рама зафиксирована вдоль ее длинных сторон и поток твердой фазы проходит параллельно зафиксированным сторонам. Таким образом, твердая фаза будет должна проходить через большее количество поперечных ребер, чем в уровне техники. Однако было внезапно обнаружено, что это не делает перемещение твердой фазы заметно более неравномерным. Обычно отношение количества пластмассовых ребер на единицу длины зафиксированных частей к количеству пластмассовых ребер на единицу длины незафиксированных частей составляет от 1,1:1 до 10:1, предпочтительно от 1,5:1 до 5:1, более предпочтительно от 2:1 до 4:1. Количество ребер, проходящих между зафиксированными сторонами, может составлять от 15 до 30 на 1 м, а количество ребер между незафиксированными сторонами, может составлять от 3 до 15 на 1 м. Для дальнейшего увеличения жесткости ситовая рама может также содержать по меньшей мере одно металлическое ребро, проходящее между противоположными зафиксированными участками периметра. Обнаружено, что наличие большего числа металлических ребер дает увеличенную жесткость, однако при увеличивающемся весе. Поэтому предпочтительно сито включает от одного до пяти металлических ребер, предпочтительно от двух до четырех металлических ребер. Было 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 пересекает 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 к 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 длина коротких сторон прямоугольного поперечного сечения. Наличие коротких сторон в поперечном сечении, или "тон-2 019235 ких" ребер, уменьшает вес без значительного уменьшения жесткости. Наиболее часто данное по меньшей мере одно металлическое ребро составляет менее 1,0 см по толщине. Таким образом, типичный размер металлического ребра для использования в изобретении составляет 5050,5 см. Данное по меньшей мере одно металлическое ребро может использоваться в неизменном виде или предпочтительно может быть покрыто окружающим пластмассовым материалом. Предпочтительно оно покрывается тем же пластмассовым материалом, из которого образованы пластмассовые ребра, таким образом, что размеры покрытого металлического ребра в основном или в точности такие же, как размеры пластмассовых ребер. Предпочтительно по меньшей мере одно металлическое ребро имеет множество отверстий. Это не только уменьшает вес без значительного влияния на жесткость, но 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 из стали. В предпочтительном варианте осуществления 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 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 по меньшей мере одно металлическое ребро занимает место усиливающей проволоки или проволок, соединяется с конструкцией проволочной сетки и предпочтительно также со вторым слоем конструкции проволочной сетки, если он присутствует. С другой стороны, изобретение относится к виброустановке, содержащей по меньшей мере одну ситовую раму согласно изобретению, зафиксированную 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, зафиксированной в определенном положении в виброустановке. Теперь изобретение будет описано посредством примера со ссылкой к нижеследующим чертежам,на которых: фиг. 1 -это покомпонентный общий вид части известного сита; фиг. 2 - это общий вид известного сита, зафиксированного в определенном положении; фиг. 3 - это общий вид ситовой рамы согласно изобретению; фиг. 4 - это общий вид конструкции проволочного каркаса, включающего металлические ребра,предназначенного для использования согласно изобретению. Фиг. 1 показывает известную ситовую раму 10, показывая покомпонентный вид трех слоев тканой проволочной сетки 12. Рама 10 включает ортогональный массив пластмассовых ребер 14, усиленный двумя слоями проволоки 16. Данные ребра выполнены объединенными с частью прямоугольного периметра 18. Фиг. 2 показывает известную ситовую раму 20, содержащую пластмассовый прямоугольный периметр 22 и ортогональный массив пластмассовых ребер 24. Периметр 22 фиксируется по его длинным концам при помощи фиксаторов 26. Можно заметить, что в результате этого, количество пластмассовых ребер на единицу длины, проходящей между зафиксированными сторонами, меньше количества пластмассовых ребер на единицу длины, проходящей между незафиксированными сторонами. Фиг. 3 показывает ситовую раму 30 согласно изобретению. Как и на фиг. 2, ситовая рама содержит пластмассовый прямоугольный периметр 32 с четырьмя сторонами 34, 35, 36, 37 и ортогональный массив пластмассовых ребер 38. Периметр 32 фиксируется по его длинным сторонам при помощи фиксаторов 39. Однако в отличие от сита, показанного на фиг. 2, можно заметить, что количество пластмассовых ребер на единицу длины, проходящей между зафиксированными сторонами 35, 37, больше количества пластмассовых ребер на единицу длины, проходящей между незафиксированными сторонами 34, 36. Фиг. 4 показывает проволочную конструкцию 40, которая может покрываться пластмассовым материалом для образования ситовой рамы согласно изобретению. Конструкция 40 включает множество стальных проволок 42, связанных вместе и расположенных так, что они образуют верхний массив 44 и нижний массив 46. Распорки 48 привариваются к проволокам как верхнего, так и нижнего массивов для поддержания необходимого разделительного расстояния. Три металлических ребра 50 располагаются между верхним и нижним массивами и привариваются к ним. В металлических ребрах 50 выполнены отверстия 52 для уменьшения веса и для того, чтобы дать возможность протекать пластмассе во время покрытия пластмассой. При использовании со ссылкой на фиг. 3 фиксаторы 39 колеблются вдоль направления указанного стрелкой 33 и с совпадающим по фазе движением вверх и вниз так, что рама колеблется в направлении,параллельном зафиксированным сторонам под углом 45 к направлению стрелки 33. Альтернативно, боковое движение может не совпадать по фазе с вертикальным движением, образуя эллиптическое движение с длинной осью, расположенной под углом 45 к направлению стрелки 33. Смесь (не показана) жидкость/твердое также проходит через верхнюю поверхность рамы в направлении, параллельном зафиксированным сторонам и в направлении стрелки 33. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Виброустановка, содержащая по меньшей мере одну ситовую раму для отделения твердой фазы от смеси жидкость/твердое, включающую в себя внешний контур и множество пластмассовых ребер,проходящих между противоположными участками контура с прикрепленной к ним тканой проволочной сеткой, при этом два противоположных участка ситовой рамы зафиксированы в установке, а другие два противоположных участка ситовой рамы не зафиксированы, причем количество пластмассовых ребер на единицу длины зафиксированных участков рамы больше количества пластмассовых ребер на единицу длины незафиксированных участков. 2. Виброустановка по п.1, в которой рама имеет прямоугольный контур, при этом пластмассовые ребра проходят между обеими парами противоположных участков, образуя, таким образом, множество прямоугольных отверстий. 3. Виброустановка по п.1 или 2, в которой отношение количества пластмассовых ребер на единицу длины зафиксированных участков рамы к количеству пластмассовых ребер на единицу длины незафиксированных участков рамы составляет от 1,1:1 до 10:1. 4. Виброустановка по любому из предыдущих пунктов, в которой ситовая рама дополнительно содержит по меньшей мере одно металлическое ребро, проходящее между противоположными зафиксированными участками контура. 5. Виброустановка по любому из предыдущих пунктов, в которой ситовая рама содержит от одного до пяти металлических ребер. 6. Виброустановка по п.5, в которой ситовая рама содержит от двух до четырех металлических ребер. 7. Виброустановка по любому из предыдущих пунктов, в которой по меньшей мере одно металлическое ребро пересекает по меньшей мере 90% расстояния между противоположными участками, между которыми оно проходит. 8. Виброустановка по любому из предыдущих пунктов, в которой по меньшей мере одно металлическое ребро проходит 50-100% расстояния от верхней поверхности к нижней поверхности. 9. Виброустановка по любому из предыдущих пунктов, в которой по меньшей мере одно металлическое ребро покрыто пластмассовым материалом. 10. Виброустановка по любому из предыдущих пунктов, в которой по меньшей мере одно металлическое ребро имеет множество отверстий. 11. Виброустановка по любому из предыдущих пунктов, в которой по меньшей мере одно металлическое ребро соединено с проволочной сеткой, покрытой пластмассовым материалом.