Сито для просеивания

В изобретении представлена ситовая рама, приспособленная для применения в вибрационном сите для отделения твердых тел из смеси жидкость/твердые тела, к которой присоединена тканая проволочная сетка, включающая в себя множество пересекающихся деталей удлиненной формы(12), определяющих множество отверстий (10), или ячеек, где по меньшей мере один выступ (26) в форме удлиненного ребра частично перекрывает каждое отверстие (10).(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ЮНАЙТЕД УАЙР ЛИМИТЕД (GB) Область техники, к которой относится изобретение Данное изобретение относится к ситам для просеивания, которые подходят для применения в составе вибрационного сита для отделения твердых тел от жидкости и, в частности, для отделения твердых тел от жидких буровых глинистых растворов, поднимаемых из нисходящей скважины при бурении для добычи нефти или газа. Предпосылки к созданию изобретения Сита для просеивания используются для удаления обломков породы, таких как скальная порода и глинистый сланец из синтетических буровых глинистых растворов, включают в себя слои тканой проволочной сетки для отделения обломков породы от синтетического глинистого бурового раствора. Сито вибрирует в вибрационном сите, и сетка подвергается износу от вибрации, воздействия раствора и обломков породы. Замена отдельных сит при повреждении сетки занимает много времени и замедляет выход глинистого бурового раствора на поверхность. Для улучшения срока, в течение которого то или иное сито остается пригодным к эксплуатации, сито обычно разделяется на любое количество прямоугольных отверстий или ячеек, к которым крепится сетка. Если сетка над определенной ячейкой приходит в негодность, эта ячейка может быть изолирована, а остальная часть сита остается работоспособной. Это позволяет продлить эксплуатационный срок службы сита, при этом выход из строя сетки в одной области не подвергнет опасности целостность остальной части сетки. Срок эксплуатации сита должен быть как можно дольше. Вес сита, размер ячеек и подвергаемая воздействию площадь сетки влияют на то, сколько глинистого бурового раствора может быть поднято на поверхность за определенное время перед тем, как сито нужно будет полностью заменить. Раскрытие изобретения Настоящее изобретение относится к ситовой раме, приспособленной для использования в вибрационном сите для отделения твердых тел из смеси жидкость/твердые тела, к которой присоединена тканая проволочная сетка, включающая в себя множество пересекающихся деталей удлиненной формы, определяющих множество отверстий, или ячеек, отличающейся тем, что по меньшей мере один выступ частично перекрывает по меньшей мере одно отверстие, таким образом поддерживая прикрепленную сетку. При использовании сетка, покрывающая отверстие, поддерживается выступом в пределах области, определяемой отверстием. Это снижает давление на сетку, таким образом снижая скорость ее изнашивания и улучшая эксплуатационный срок службы сетки. Поскольку в известных из уровня техники ситах для разделения отверстий, а следовательно, для поддержки сетки, применялись неполные ребра, являющиеся их неотъемлемой частью, эти сита были подвержены искривлениям при производстве, так как обычно они изготавливаются из литой пластмассы, и когда литое сито остывает, разделительные ребра поразному сжимаются относительно остальной части сита, что вызывает искривление. Благодаря наличию выступа, который частично перекрывает отверстие и, таким образом, свободен с одного конца, удается избежать искривления, в то же время по-прежнему обеспечивая дополнительную поддержку для снижения износа. Обычно по меньшей мере один выступ будет частично перекрывать каждое отверстие так, что при использовании сетке, покрывающей каждое отверстие или ячейку, предоставляется дополнительная поддержка. Предпочтительно, чтобы выступы с пересекающимися деталями удлиненной формы были выполнены как одно целое так, чтобы выступать в виде консоли от этих деталей при частичном перекрывании отверстия. Таким образом, у каждого выступа есть конец, прикрепленный к части детали удлиненной формы и выступающий от нее, и консольный конец. Для обеспечения дополнительной поддержки могут быть выполнены два или более выступа, частично перекрывающие каждое отверстие. Как будет оценено, возможно использование различных геометрических конфигураций, так что выступы могут выступать с одной стороны отверстия, могут выступать с противоположных сторон или прилегающих сторон. Один выступ, выступающий с противоположных сторон каждого отверстия, таким образом, что на каждое отверстие приходится два выступа, признан наиболее преимущественным, но можно выполнить больше выступов с учетом того, что у отверстия должно быть значительное пропускное сечение для просеивания глинистого бурового раствора. Желательно, чтобы выступы были расположены в шахматном порядке для того, чтобы поддерживать сетку в разнесенных местах внутри ячейки. Если выступы выступают с противоположных сторон отверстия, длина выступов выбирается таким образом, чтобы обеспечить разделяющий их небольшой промежуток, так как в противном случае при производстве может произойти искривление. Когда выступы расположены на противоположных сторонах отверстия, обычно каждый выступ перекрывает отверстие, как минимум, наполовину и, таким образом, имеет длину L/2, где L - это длина стенки отверстия, параллельной выступу. Выступы предпочтительно являются пальцами или ребрами удлиненной формы, обычно простой формы, используемой по всей раме. Хотя могут использоваться выступы в форме неполных овалов, неполных окружностей или гребнеобразных структур. Изобретение сейчас будет описано посредством приведения примеров со ссылкой на сопроводи-1 019725 тельные графические материалы, на которых: фиг. 1 - общий вид отверстия или ячейки, являющейся одной из множества подобных ячеек в сите для просеивания, относящемся к известному уровню техники; фиг. 2 - общий вид отверстия или ячейки в соответствии с одним вариантом воплощения настоящего изобретения, которое содержит усеченное ребро; фиг. 3 - общий вид отверстия или ячейки в сите для просеивания в соответствии со вторым вариантом воплощения настоящего изобретения и фиг. 4-6 относятся к испытаниям с использованием моделей, проведенным относительно ячеек с различными размерами и с различными комбинациями усеченных ребер. Описание Фиг. 1 подробно демонстрирует одно отверстие или ячейку 10 сита для просеивания, относящегося к известному уровню техники, общий тип которого описан в документе ЕР 1444056, где сито включает прямоугольную раму, в которой сеть пересекающихся ребер 12 удлиненной формы, армированная сетью из стальной проволоки 14, делит площадь фильтрации на прямоугольную матрицу отверстий или ячеек 10. Такие сита изготовлены посредством процесса формования пластмассы, при этом сетка натянута поверх рамы и прикреплена к ней так, чтобы каждое отверстие, или ячейка, соединялось с частью сетки. Для увеличения срока службы сетки, покрывающей каждую ячейку 10, обычно делят ячейку 10 тонким ребром 16, которое составляет половину глубины основных ребер 12, ребро 16, делящее пополам короткую сторону ячейки, связано с самой короткой стенкой 20. Ребро с половинной глубиной 16 крепится к верхней части стенок 20 и поддерживает сетку, покрывающую ту конкретную ячейку 10, таким образом снижая давление нагрузки, действующее на сетку, примерно в 6 раз, и улучшая характеристики износа сетки. Однако при литье таких сит могут возникать трудности. При литье пластмасса, армированная стекловолокном, вводится при высокой температуре (примерно 250 С) в форму для отливки рамы. После остывания пластмасса сужается, при этом сужению сопротивляется армирующая стальная проволока 14. Однако более тонкие ребра с половинной глубиной 16 не армированы и свободно сужаются. Так как они находятся выше нейтральной оси 24 рамы, данное сокращение, как правило, приводит к искривлению рамы. Фиг. 2 и 3 показывают варианты воплощения сит для просеивания в соответствии с настоящим изобретением, где подробно изображена лишь одна ячейка, как на фиг. 1. Как правило, все ячейки в сите являются идентичными, регулярная матрица ячеек составляет сито. На фиг. 2 усеченное ребро 26, отлитое как одно целое с ребром 12, выступает в виде консоли от короткой стенки 20 ячейки, частично перекрывая ячейку 10 параллельно длинной стенке 22. Неполное или усеченное ребро 26 составляет примерно половину глубины главной армированной стенки 20 ребра 12,где самая верхняя часть ребра 26 находится в той же плоскости, что и самая верхняя часть короткой и длинной стенок 20, 22. Усеченное ребро 26 перекрывает ячейку, по меньшей мере, наполовину и, таким образом, имеет длину, по меньшей мере, половины L/2, где L - это длина длинной стороны 22. В процессе литья усеченное ребро 26 свободно сужается и сокращается само по себе и не тянет на себя стенку с другой стороны ячейки, таким образом исключается тенденция рамы к искривлению. При использовании сетка, которая держится на раме, поддерживается усеченным ребром 26 в пределах области, определенной ячейкой. Возможны другие конфигурации неполных ребер и фиг. 3 показывает еще одну конфигурацию, где неполные ребра образованы соответственно на расстоянии примерно 1/3 сверху и снизу по коротким стенкам 20 на противоположных коротких стенках ячейки. Эти ребра наполовину перекрывают сторону ячейки, хотя при желании могут перекрывать более половины ее стороны. Такая конфигурация снижает давление на проволочную ткань в 6 раз, таким образом улучшая характеристики износа. Для того чтобы определить, как изменяются давление и прогиб проволочной ткани в зависимости от размера ячейки и различных конфигураций неполных ребер, был проведен анализ с использованием программного обеспечения для моделирования ANSYS Workbench. Шесть различных ячеистых структур для испытаний 1, 2, 3, 2.1, 2.2 и 2.3 согласно фиг. 4 были сгенерированы программой Solid Edge с проволочной тканью, идеализированной в виде тонкого твердого тела с толщиной 0,25 мм. Черная зона представляет полимерную связь проволочной ткани, которая жестко поддерживалась в конечно-элементной модели. Для испытаний 1, 2 и 3 взяты прямоугольные ячейки со стандартной длиной ячейки сетки 87 мм и различной шириной ячейки сетки, при этом ширина ячейки сетки составляет 27 мм для испытания 1,40 мм для испытания 2 и 54 мм для испытания 3. Для испытаний 2.1, 2.2 и 2.3 взяты ячейки тех же размеров, что и для испытания 2, а именно с длиной ячейки сетки 87 мм и шириной ячейки 40 мм, но с одним, двумя или тремя выступающими ребрами соответственно. При моделировании нагрузка в 1 г применялась к модели каждой ячейки, так чтобы незакрепленный материал проволочной ткани ускорялся относительно жестко закрепленной конструкции. Полученные результаты представлены в таблице, приведенной ниже, и изображены на фиг. 5, которая является графиком, показывающим давление для каждой ячейки, и на фиг. 6, которая является графиком, показывающим прогиб для каждой ячейки. Давление и прогиб при нагрузке в 1 г Как видно из фиг. 5 и 6, обычно при увеличении размера неармированной ячейки (ячейки испытаний 1, 2 и 3) давление/прогиб увеличиваются. При увеличении давления и прогиба увеличивается износ сетки и уменьшается срок службы ячейки. Там, где для данного размера ячейки в ячеистую структуру были включены выступающие ребра,см. испытания 2, 2.1, 2.2 и 2.3, давление и прогиб уменьшаются по мере увеличения числа ребер с нуля до трех. Таким образом, можно увидеть, что армирование ячейки неполными ребрами компенсирует недостаток увеличения размера ячейки, и для данного размера ячейки срок службы ячейки увеличивается при добавлении неполных ребер. Преимущество добавления неполных ребер до выравнивания наблюдается при количестве от 2 неполных ребер до 3 неполных ребер, поэтому переход к четырем неполным ребрам будет менее выигрышным, особенно учитывая блокирующее действие ребер на течение глинистого бурового раствора сквозь сито. При уменьшении давления и прогиба увеличивается срок службы ячейки. При сравнении испытания 2.2 с испытанием 1 в испытании 2.2 наблюдается меньшее давление и прогиб при похожем соотношении открытой сетки к перекрытой области (при испытании 1 открытая сетка составляет 83,3%, при испытании 2.2 - 82,9%). При испытании 2.3 наблюдается еще меньшее давление и прогиб, но площадь пригодной к использованию открытой сетки (80,9%) уменьшается. Чем больше добавляется неполных ребер, тем больше перекрывается сетка, снижая скорость потока сквозь сито. Результаты моделирования подтверждают, что увеличения срока службы ячейки можно достичь локальным армированием ячейки неполными ребрами. Оптимальное число неполных ребер на одну ячейку вероятно равно двум, так как преимущества дополнительных ребер в отношении уменьшения давления и прогиба могут сводиться на нет уменьшением полезной площади сетки, на которой может быть увеличено число неполных ребер. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Ситовая рама для вибрационного сита для отделения твердых тел из смеси жидкость-твердое тело с присоединенной к ней тканой проволочной сеткой, включающая в себя множество пересекающихся деталей удлиненной формы, образующих множество отверстий или ячеек, причем детали удлиненной формы имеют выступы, отходящие от них, каждый из которых частично перекрывает отверстие или ячейку. 2. Ситовая рама по п.1, в которой каждое отверстие, по меньшей мере, частично перекрыто одним выступом. 3. Ситовая рама по п.1 или 2, в которой выступы образуют одно целое с пересекающимися деталями удлиненной формы, таким образом выступая в виде консоли из этих деталей. 4. Ситовая рама по любому из предыдущих пунктов, в которой два или более выступа частично перекрывают отверстие. 5. Ситовая рама по п.4, в которой выступы расположены в шахматном порядке для того, чтобы при использовании поддерживать сетку в разнесенных местах в пределах отверстия. 6. Ситовая рама по любому из предыдущих пунктов, в которой выступ(ы) выступает(ют) с одной стороны или с противоположных сторон либо с прилежащих сторон отверстия. 7. Ситовая рама по пп.1, 4, 5 или 6, в которой по одному выступу выступает с противоположных сторон каждого отверстия так, что в каждом отверстии имеются два выступа. 8. Ситовая рама по любому из пп.4-7, в которой каждый выступ проходит по меньшей мере половину отверстия. 9. Ситовая рама по любому из предыдущих пунктов, в которой выступ(ы) является(ются) пальцами или ребрами удлиненной формы.