УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕМОНТА ПРОСЕИВАЮЩИХ ИЛИ ФИЛЬТРУЮЩИХ СИТ
APPARATUS FOR REPAIRING SIFTING OR FILTERING SCREENS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству, содержащему блокирующую поверхность ситовой рамы, в частности, но не исключительно, для ремонта сит, использующихся в нефтяной буровой промышленности для отделения твердых частиц от жидкой фазы буровых растворов на углеводородной и жидкой основе, получаемых из буровых работ.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Просеивающие сита, как используемые в нефтяной и газовой буровой промышленности, чтобы отделять твердые частицы из выходящих из скважины буровых растворов, обычно состоят из листа из просеивающего материала, разделенного на множество ячеек, часто просеивающих ячеек. Обычное расположение состоит в том, что каждая ячейка определяется ребрами из материала, тянущегося между противоположными областями периметра такого просеивающего сита. Например, прямоугольное просеивающее сито содержит множество поддерживающих ребер, тянущихся ортогонально, чтобы создать решетку из таких прямоугольных ячеек.
Во время использования такие просеивающие сита повреждаются, что может формировать в них дыры, имеющие намного больший размер, чем промежутки проволочной сетки просеивающего сита. Это неблагоприятно, так как это позволяет проходить через сито твердому материалу, который имеет больший размер, чем требуется, уменьшая эффективность просеивающего сита.
Вместо того чтобы заменять все просеивающее сито, что является дорогой операцией, известно размещение пробки со скользящей посадкой в такой ячейке, например прямоугольной ячейке, таким образом, закрывая поврежденную область просеивающего сита.
Таким образом, пробка обычно используется в ячейках, которые содержат поврежденную область сита, чтобы заблокировать поврежденную область сита. Хоть это и не восстанавливает ситовую раму в этой конкретной ячейке, это имеет эффект предотвращения прохождения частиц через поврежденную ячейку, в то время как оставшиеся ячейки сита продолжают функционировать нормально.
Таким образом, посредством закрывания поврежденных областей просеивающего сита, в целом оно может продолжать работать, хоть и со сниженной просеивающей способностью из-за закрытых ячеек. Это имеет эффект увеличения срока службы просеивающего сита до тех пор, пока оно не будет повреждено настолько, чтобы требовалась замена всего сита.
Такие ячейки обычно формируются с помощью выступов, выступающих из ребер, из которых они сформированы. Такие ребра присутствуют с целью предоставления удобного средства для фиксации такой ремонтной пробки на месте внутри ячейки. Однако такие выступы неизбежно вводят сужение в ячейку.
Таким образом, такая пробка должна сначала пройти через такой выступ, перед тем, как она сможет заблокировать материал сита в ячейке. Такая пробка обязательно должна быть достаточно узкой, чтобы пройти через выступы, и это, следовательно, означает, что такие пробки обычно не способны закрывать всю сетку сита внутри ячейки из-за узкого размера.
US 6872466 раскрывает способ ремонта поврежденного просеивающего или фильтрующего сита, содержащего внешнюю раму, вокруг которой натянута фильтрующая сетка. Внутри рамы прямоугольная решетка ребер разделяет фильтрующую область на ортогональную решетку ячеек. Повреждение решетки ремонтируется посредством защелкивающейся посадки пластиковой пробки в ячейке, лежащей под поврежденной областью сетки. Это ремонтирует сито посредством закрывания ячейки и предотвращения прохождения каких-либо частиц через эту ячейку. Однако такие известные пробки страдают от недостатков, состоящих в том, что они не всегда надлежащим образом примыкают к материалу сита, они не всегда правильно устанавливаются в требуемое местоположение, и иногда могут выпадать из ячейки, в которой они были размещены, в каждом случае это позволяет некоторым частицам проходить через поврежденную ячейку.
Пробки, содержащие сжимаемые уплотнители, были предложены для решения этих проблем, см., например, GB 2451263, но такие пробки иногда могут выпадать из ячейки, которую они должны блокировать. Более того, так как часть блокировки сита является сужающейся, чтобы позволить ей пройти через выступы, которые в итоге удерживают ее на месте, это самое сужение означает, что не все просеивающее сито в этой ячейке блокируется, и частицы могут проходить вокруг периметра уплотнителя.
Следовательно, дальнейшие улучшения в этой области являются очень желательными.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В первом аспекте изобретение относится к устройству, содержащему блокирующую поверхность ситовой рамы, имеющую первую расширенную блокирующую форму ситовой рамы, упомянутая первая форма, являющаяся оперативно сжимаемой, чтобы сформировать вторую сжатую форму, упомянутая вторая сжатая форма, являющаяся оперативно возвращаемой в упомянутую первую расширенную форму.
Таким образом, настоящее раскрытие предусматривает, чтобы сама блокирующая поверхность имела сжимаемую форму, чтобы позволить поверхности пройти через такие выступы в ячейках ситовой рамы, однако, как только устройство проходит через такие выступы, оно может возвращаться в свою первую расширенную форму, после чего оно может обеспечивать полное блокирующее перекрытие ремонтируемой ячейки.
Когда требуется закрыть область поврежденного сита, устройство согласно раскрытию вставляется в ячейку, содержащую поврежденную область. Устройство вставляется с блокирующей поверхностью ситовой рамы, входящей в ячейку первой.
Затем устройство оперативно сжимается, чтобы блокирующая поверхность сита принимала вторую сжатую форму. Это может осуществляться посредством отдельно вставляемого инструмента или посредством простого воздействия давления со стороны самих выступов. Например, блокирующая поверхность ситовой рамы может являться упруго деформируемой, чтобы она могла деформироваться в свое второе сжатое состояние по мере того, как она проходит через сужение, обеспечиваемое выступами.
Как только устройство проходит через выступы, оно может возвращаться в свое расширенное блокирующее состояние сита. Это может осуществляться посредством инструмента, вставляемого, чтобы вызвать изменение формы, или это может быть достигнуто посредством того, что устройство смещается в свое первое расширенное состояние и, таким образом, естественно возвращается в первое расширенное состояние после прохождения выступов.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления блокирующая поверхность ситовой рамы содержит сжимаемые концевые области, упомянутые области, являющиеся поперечно сжимаемыми, чтобы сделать возможным упомянутое оперативное сжатие блокирующей поверхности рамы из ее первой формы в ее вторую сжатую форму. Такие сжимаемые области могут обеспечиваться посредством области полого упругого материала так, чтобы упругий материал мог сжиматься в полую область, легко проходя через сужение, обеспечиваемое выступами, и эластично возвращаясь в расширенное состояние сразу после установки на место.
В другом предпочтительном варианте осуществления блокирующая поверхность ситовой рамы состоит из по меньшей мере двух шарнирно соединенных частей, упомянутые шарнирно соединенные части, являющиеся шарнирно перемещаемыми относительно друг друга, чтобы сделать возможным упомянутое оперативное сжатие блокирующей поверхности рамы из ее первой формы в ее вторую сжатую форму.
Таким образом, во втором аспекте раскрытие относится к способу блокировки поврежденных областей просеивающего или фильтрующего сита, упомянутый способ, состоящий в том, что: (i) вставляют устройство по любому из предыдущих пунктов в область фильтрующего сита, которая должна быть заблокирована, в то время как блокирующая поверхность ситовой рамы находится в своей второй сжатой форме, (ii) возвращают упомянутую блокирующую поверхность ситовой рамы в упомянутую расширенную первую форму.
В дополнительном улучшении устройство согласно настоящему раскрытию дополнительно содержит по меньшей мере один фиксирующий элемент ситовой рамы, упомянутый по меньшей мере один элемент, имеющий первую расширенную фиксирующую форму, упомянутая первая форма, являющаяся оперативно сжимаемой, чтобы сформировать вторую сжатую форму, упомянутая вторая сжатая форма, являющаяся оперативно возвращаемой в упомянутую первую расширенную форму. Предпочтительно, вторая сжимаемая форма смещается, чтобы вернуться в первую расширенную фиксирующую форму.
При использовании такой фиксирующий элемент работает схожим образом с блокирующей поверхностью ситовой рамы. Фиксирующий элемент приспособлен, чтобы принимать свою вторую сжатую форму, так как это позволяет ему проходить через сужение, обеспечиваемое выступами в ячейке.
Как только выступы пройдены, фиксирующие элементы могут возвращаться в свою расширенную форму, которая приспособлена, чтобы предотвращать выход устройства из ремонтируемой ячейки посредством зацепления фиксирующего элемента с выступами, обеспечиваемыми ячейкой.
Такой фиксирующий элемент предпочтительно принимает форму упруго смещаемой губы, например губы, обеспеченной на конце упруго смещаемого держателя. Прохождение через выступы, в таком случае, вызвало бы отклонение держателя, чтобы он мог пройти через выступы, после чего упругий держатель возвращается в свое первое расширенное состояние, таким образом, зацепляя губу над выступом и фиксируя устройство на месте в ориентации блокировки сита над выступом.
Устройство может изготавливаться из множества материалов, однако одним из особо полезных признаков устройства согласно настоящему раскрытию является возможность его производства посредством экструзии.
Таким образом, в третьем аспекте раскрытие относится к процессу для производства устройства, как раскрыто в материалах настоящей заявки, в котором устройство экструдируется и обрезается до требуемых размеров.
Было обнаружено, что все требуемые функции настоящего раскрытия могут обеспечиваться посредством подходящих экструдеров. Например, шарниры для складывания материала могут обеспечиваться гибкими шарнирами, в которых материал является более тонким, чтобы сделать возможным шарнирное действие. Дополнительно, более одного материала могут экструдироваться или совместно экструдироваться, позволяя материалам с различными свойствами, например жесткостью, формировать разные части устройства. Например, менее жесткий материал может формировать сжимаемую блокирующую поверхность ситовой рамы, чтобы способствовать ее сжимаемости, в то время как структурные компоненты устройства могут изготавливаться из более жесткого материала.
Экструдируемый материал может выходить из экструдера непрерывным образом, и, таким образом, непрерывный экструдат может обрезаться точно на требуемых длинах, чтобы создавать устройство согласно настоящему раскрытию, устанавливаемому с помощью скользящей посадки в ситовую раму, которую необходимо починить.
Изобретение далее будет описано посредством примера и со ссылкой на прилагаемые фигуры, на которых:
Фиг. 1 - вид сбоку в разрезе устройства согласно раскрытию.
Фиг. 2 - вид сбоку в разрезе установленного устройства, показанного на фиг. 1, блокирующего ситовую раму ячейки просеивающей рамы.
Фиг. 3 - виды сбоку в разрезе другого устройства согласно раскрытию, показывающие как его сжатую форму (фиг. 3a), так и его расширенную форму (фиг. 3b).
Фиг. 4 показывает виды сбоку в разрезе устройства, показанного на фиг. 3, по мере того, как оно вставляется в ячейку просеивающего сита, которая должна быть отремонтирована.
Обращаясь к фигурам, фиг. 1 показывает устройство 10 согласно раскрытию, обычно указываемое ссылкой, как пробка, и пригодное для ремонта ячейки просеивающего сита, такого как таковые, используемые для отделения жидкостей от твердых частиц, используемые в нефтяной или газовой буровой промышленности.
Устройство содержит центральную раму 14, которая состоит из двух первичных структурных элементов 16, 18, которые пересекаются друг с другом, чтобы сформировать верхние структурные элементы 20, 22 и нижние структурные элементы 24, 26. Концы верхних структурных элементов 20, 22 соединяет рамная опора 28 блокирующей поверхности.
К рамной опоре 28 блокирующей поверхности приклеена блокирующая поверхность 12 ситовой рамы. Можно видеть, что концы 30, 32 блокирующей поверхности 12 ситовой рамы формируют полые области 34, 36 внутри соответствующих концов 30, 32.
Два держателя 38, 40 сформированы интегрально с центральной рамой 14 и соединяются на ее нижних структурных элементах 24, 26. На концах держателей 38, 40 расположены соответствующие губы 42, 44, которые выполняют функцию фиксирующих элементов, как будет описано далее.
Фиг. 2 показывает сетку 50 сита. Сетка делится на ячейку 52 посредством наличия двух разделяющих ребер 54, 56. Так как фиг. 2 показана в виде сбоку в разрезе, дополнительная пара разделяющих ребер присутствует, но не показана на фигурах, упомянутые дополнительные ребра, являющиеся ортогональными к разделяющим ребрам 54, 56, чтобы сформировать прямоугольную форму ячейки 52. Однако можно предусмотреть другие формы ячейки, например ромбовидную.
Каждое из ребер 54, 56 содержит выступы 58, 60, соответственно. Можно видеть, что эти выступы формируют сужение в области ячейки и предназначены для удерживания на месте блокирующего устройства, такого как описанное в материалах настоящей заявки.
При использовании ячейка 52 нуждается в ремонте и требуется закрыть поврежденную ситовую раму 50, присутствующую в пределах ячейки 52. Затем устройство 10 может вставляться в ориентации, показанной на фиг. 1, снизу. В качестве альтернативы, ситовая рама 50 могла бы быть перевернута в ориентацию, показанную на фиг. 2, чтобы ребра 54, 56 тянулись над поверхностью 50 ситовой рамы. В этом случае устройство 10 вставлялось бы сверху, с блокирующей поверхностью 12 ситовой рамы, входящей в ячейку 52 первой. Как видно на фиг. 2, блокирующая поверхность 12 ситовой рамы и фиксирующие средства 42, 44 остаются в своих расширенных формах перед тем, как устройство встречается с выступами 58, 60.
Блокирующее средство 12 ситовой рамы изготовлено из гибкого полимерного материала, хотя оно могло бы изготавливаться из широкого множества материалов, при условии, что они способны сжиматься до сжатой формы, как будет описано далее. Дополнительно, структурная рама 14 также изготовлена из полимерного материала, хотя это обычно более жесткий материал, чем таковой, используемый для блокирующей поверхности 12 ситовой рамы, так как он обеспечивает структурную жесткость устройства 10.
Подобным образом, держатели 38, 40 изготовлены из того же материала, как и структурная рама 14, так как они сформированы интегрально, хотя это и не обязательно.
Когда устройство 10 достигает выступов 58, 60, концы 30, 32 блокирующей поверхности 12 ситовой рамы начинают входить в сужение, созданное выступами 58, 60. Из-за этого концы 30, 32 постепенно сжимаются по мере того, как устройство вставляется, и блокирующая поверхность 12 ситовой рамы проходит через выступы 58, 60. Сжатие облегчается наличием полых областей 34, 36, которые позволяют концам сжиматься в полых областях 34, 36. Таким образом, блокирующую поверхность 12 ситовой рамы принуждают принять вторую сжатую форму посредством действия выступов 58, 60.
Как только блокирующее средство ситовой рамы проходит через выступы 58, 60, упругая природа концов 30, 32 заставляет их упруго вернуться к своей первой расширенной форме, таким образом, увеличивая их ширину, чтобы опять заполнить всю ячейку 52.
Дальнейшее перемещение устройства 10 в ячейку 52 заставляет выступы 58, 60 встречаться с верхними поверхностями 46, 48 губ 42, 44 соответственно. Влияние сужения, вызванное выступами 58, 60, состоит в том, чтобы заставить держатели 38, 40 упруго деформироваться внутрь, чтобы позволить губам 42, 44 пройти через выступы 58, 60.
Как только губы 42, 44 проходят через выступы 58, 60, упругая природа держателей 38, 40 заставляет их вернуться в их первое расширенное состояние. Это вызывает расположение губ 42, 44 прямо над выступами 58, 60. Губы, следовательно, теперь действуют в качестве фиксирующих элементов, удерживающих устройство на месте и защищающих его от покидания ячейки 52.
Как также видно на фиг. 2, блокирующая поверхность 12 ситовой рамы прижимается к просеивающему ситу 50 как раз в том положении, в котором губы 42, 44 проходят через выступы 58, 60. Таким образом, устройство 10 удерживается на месте посредством прижимания к ситовой раме 50 и надежно удерживается посредством фиксирующих средств, обеспечиваемых губами 42, 44.
Таким образом, устройство обеспечивает перекрытие хорошего качества, блокирующее любую поврежденную область просеивающего сита 50, присутствующего в ячейке 52. Дополнительно, так как блокирующая поверхность 12 ситовой рамы возвращается в свое расширенное состояние после прохождения выступов, она закрывает максимально возможную площадь ситовой рамы 50.
Если требуется извлечь устройство 10 из ячейки 52, то это может быть выполнено посредством вставки инструмента и сжатия держателей 38, 40 так, чтобы фиксирующий элемент в форме губ 42, 44 мог свободно пройти через выступы 58, 60, и извлечения устройства 10 из ячейки 52.
Фиг. 3 показывает два вида другого устройства 100 согласно изобретению. На фиг. 3(a) устройство 100 показано в форме, в которой блокирующая поверхность ситовой рамы находится в сжатой форме, а на фиг. 3(b) оно показано в форме, в которой блокирующая поверхность ситовой рамы находится в расширенной форме.
Устройство содержит центральную раму 114, которая состоит из двух первичных структурных элементов 116, 118, которые пересекаются друг с другом, чтобы сформировать верхние структурные элементы 120, 122 и нижние структурные элементы 124, 126. Концы верхних структурных элементов 120, 122 соединяет блокирующая поверхность 112 ситовой рамы.
Концы верхних структурных элементов 120, 122 содержат соответствующий гибкий шарнир 121, 123, который сформирован посредством уменьшения толщины материала в этих местоположениях. Дополнительно, центр блокирующей поверхности 112 ситовой рамы содержит гибкий шарнир 113, опять же сформированный посредством уменьшения толщины материала в этом местоположении. Из нижней стороны блокирующей поверхности 112 ситовой рамы выступает пара стопоров 125, 127.
Два держателя 138, 140 сформированы интегрально с центральной рамой 114 и соединяются на ее нижних структурных элементах 124, 126. На концах держателей 138, 140 расположены соответствующие губы 142, 144, которые выполняют функцию фиксирующих элементов, как будет описано далее.
Фиг. 4 показывает сетку 150 сита. Сетка делится на ячейку 152 посредством наличия двух разделяющих ребер 154, 156. Так как фиг. 4 показана в виде сбоку в разрезе, дополнительная пара разделяющих ребер присутствует, но не показана на фигурах, упомянутые дополнительные ребра, являющиеся ортогональными к разделяющим ребрам 154, 156, чтобы сформировать прямоугольную форму ячейки 152. Однако можно предусмотреть другие формы ячейки, например ромбовидную.
Каждое из ребер 154, 156 содержит выступы 158, 160 соответственно. Можно видеть, что эти выступы формируют сужение в области ячейки и предназначены для удерживания на месте блокирующего устройства, такого как описанное в материалах настоящей заявки.
Все устройство 100 изготовлено из одинакового жесткого полимерного материала. Оно может легко производиться посредством экструзии полимера или другого пригодного для экструзии материала, чтобы получить форму, показанную на фиг. 3(a) и 3(b). Таким образом, все устройство 100 может изготавливаться из одного материала посредством экструзии, что является очень удобной формой производства.
При использовании ячейка 152 нуждается в ремонте и требуется закрыть поврежденную ситовую раму 150, присутствующую в пределах ячейки 152. Затем устройство 100 может вставляться в ориентации, показанной на фиг. 3, снизу.
Устройство 100 может находиться в первой расширенной блокирующей форме ситовой рамы, показанной на фиг. 3(b), или оно может находиться во второй сжатой блокирующей форме ситовой рамы, показанной на фиг. 3(a). В качестве альтернативы оно может находиться в форме частичного пути между этими двумя формами.
Когда устройство 100 достигает выступов 158, 160, гибкие шарниры 121, 123 начинают входить в сужение, созданное выступами. Из-за этого гибкие шарниры 121, 123 насильно открываются. Это имеет дополнительное влияние, состоящее в принуждении шарнира 113 на блокирующей поверхности 112 просеивающего сита открыться, таким образом, заставляя блокирующую поверхность 112 просеивающего сита сжаться посредством складывания вокруг шарнира 113. Таким образом, блокирующую поверхность 12 ситовой рамы принуждают принять вторую сжатую форму посредством действия выступов 158, 160.
Как только блокирующее средство 112 ситовой рамы проходит через выступы 158, 160, гибкий шарнир встречает ситовую раму 150. Это заставляет гибкий шарнир 113 закрываться, что имеет дополнительный эффект принуждения блокирующей поверхности 112 просеивающего сита открываться наружу в ее расширенную форму.
Дальнейшее перемещение устройства 100 в ячейку 152 заставляет выступы 158, 160 встречаться с верхними поверхностями 146, 148 губ 142, 144 соответственно. Влияние сужения, вызванное выступами 158, 160, состоит в том, чтобы заставить держатели 138, 140 упруго деформироваться внутрь, чтобы позволить губам 142, 144 пройти через выступы 158, 160.
Как только губы 142, 144 проходят через выступы 158, 160, упругая природа держателей 138, 140 заставляет их вернуться в их первое расширенное состояние. Это вызывает расположение губ 142, 144 прямо над выступами 158, 160. Губы, следовательно, теперь действуют в качестве фиксирующих элементов, удерживающих устройство на месте и защищающих его от покидания ячейки.
Как также видно на фиг. 4, к тому времени, как губы 142, 144 фиксируются над выступами 158, 160, блокирующая поверхность 112 ситовой рамы прижимается в плоском виде к просеивающему ситу 150 как раз в том положении, в котором губы 42, 44 проходят через выступы 158, 160. Дополнительные стопоры 125, 127 теперь находятся в контакте с верхними структурными элементами 120, 122. Стопоры предотвращают смещение блокирующей поверхности ситовой рамы из горизонтальной ориентации, прижатой к ситовой раме 150, в то же время будучи зафиксированной на месте. Таким образом, устройство удерживается на месте посредством прижимания к ситовой раме и надежно удерживается посредством фиксирующих средств, обеспечиваемых губами 142, 144.
Таким образом, устройство 100 обеспечивает перекрытие хорошего качества, блокирующее любую поврежденную область просеивающего сита 150, присутствующую в ячейке 152. Дополнительно, так как блокирующая поверхность 112 ситовой рамы возвращается в свое расширенное состояние после прохождения выступов, она закрывает максимально возможную площадь ситовой рамы 150.
Если требуется извлечь устройство 100 из ячейки 152, то это может быть выполнено посредством вставки инструмента и сжатия держателей 138, 140 так, чтобы фиксирующий элемент в форме губ 142, 144 мог свободно пройти через выступы 158, 160, и извлечения устройства 100 из ячейки 152.