MXPA06008087A - Aparato y metodo para dosificar y transportar polvo seco a un mezclador - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato para dosificar y transportar precisamente un material granulado o polvo seco caracterizado porque comprende:un tanque adaptado para almacenar el material granulado o polvo seco;una tolva dispuesta dentro del tanque;un transportador que distribuye el material granulado o polvo seco desde el tanque hasta la tolva en un ambiente sustancialmente cerrado;y un alimentador de dosificación dispuesto por lo menos parcialmente dentro del tanque y adaptado para distribuir el material granulado o polvo seco desde la tolva en una densidad sustancialmente uniforme.

Description

APARATO Y MÉTODO PARA DOSIFICAR Y TRANSPORTAR POLVO SECO A UN MEZCLADOR Campo de la Invención La presente invención se refiere generalmente a aparatos y métodos para dosificar y transportar materiales granulados o polvo seco a un mezclador, y más particularmente a un aparato y método para dosificar y transportar en forma precisa materiales granulados o polvo seco a un mezclador en un sistema sustancialmente cerrado.

Antecedentes de la Invención En operaciones convencionales del campo de petróleo, se transportan en sacos materiales granulados y polvo seco hacia la ubicación del pozo. Los sacos entonces se mueven manualmente hacia un alimentador de dosificación montado en un dispositivo de mezcla de fluido. El alimentador de dosificación tiene una tolva para recolectar el material granulado o el polvo seco y sirve como un depósito. La tolva se mantiene llena al abrir los sacos de material granulado o polvo seco y vaciarlos en la tolva. La cantidad de material granulado o polvo seco debe mantenerse a un nivel constante en la tolva de manera que maximice la precisión y repetición del alimentador de dosificación. La precisión y repetición del alimentador de dosificación es dependiente de tener una densidad de volumen de material constante en la barrena helicoidal . Los niveles de fluctuación del material granulado o polvo en la tolva puede alterar la densidad de volumen del material, y de este modo afectar negativamente la calidad deseada del fluido de servicio del campo de petróleo. Sin embargo, es difícil mantener una alimentación constante del material hacia la tolva cuando la tolva se está llenando manualmente. De este modo, la desventaja de tales sistemas si es que existe una probabilidad de que la tolva se llenara en exceso en cuyo caso, el material granulado o el polvo seco se derrama, o se llena al mínimo en cuyo caso la densidad de volumen se alterará, lo cual a su vez reducirá la calidad de fluido de servicio del campo de petróleo. En el caso donde el material granulado o polvo seco se derrama, el material se pierde y es necesaria la limpieza, lo cual se traduce en origen de desperdicio. Este método también genera mucho polvo puesto que la tolva se abre al aire exterior. Se han propuesto métodos alternativos, los cuales también tienen desventajas de sí mismos. Un método es transportar el material granulado o polvo seco hacia la ubicación del pozo en un tanque de gran volumen y transportar el material neumática o mecánicamente hacia el alimentador de dosificación en el dispositivo de mezcla de fluido. Este método sin embargo, requiere que el dispositivo de transporte sea controlado automáticamente con sensores de nivel y circuitos de control, o manualmente para mantener el material granulado o polvo seco a un nivel constante en la tolva de dosificación para una precisión máxima y repetición. La circulación por carretera del vehículo y las vibraciones del equipo tienden a compactar el material granulado o el polvo y a provocar variaciones importantes en la densidad de volumen del material que afecta la precisión y repetición del alimentador de dosificación. Este proceso también es laborioso, susceptible a fallas de sensores y probablemente genere polvo .

Sumario de la Invención La presente invención se dirige a un aparato y método que elimina o por lo menos minimiza las desventajas de los sistemas de dosificación y transporte de material granulado y polvo seco convencionales . En una modalidad, la presente invención se dirige a un aparato para dosificar y transportar precisamente un material granulado o polvo seco a un mezclador. El aparato comprende un tanque adaptado para almacenar material granulado o polvo seco, una tolva dispuesta dentro del tanque, y un transportador que distribuye el material granulado o polvo seco desde el tanque hasta la tolva en un ambiente sustancialmente cerrado. El aparato además comprende un alimentador de dosificación dispuesto por lo menos parcialmente dentro del tanque y adaptado para distribuir el material granulado o polvo seco desde la tolva hasta el mezclador en una densidad sustancialmente uniforme . En otro aspecto, la presente invención se dirige a un método para dosificar y transportar precisamente un material granulado o polvo seco a un mezclador que comprende las etapas de almacenar material granulado o polvo seco en un tanque; dosificado de material granulado o polvo seco fuera del tanque a el mezclador en una densidad sustancialmente uniforme con un alimentador de dosificación; y suministrar el alimentador de dosificación con material granulado o polvo seco en un ambiente sustancialmente cerrado . Las características y ventajas de la presente invención se volverán aparentes para aquellos con experiencia en la técnica con una lectura de la descripción de las modalidades ejemplares, que siguen.

Breve Descripción de las Figuras Un mantenimiento más completo de la presente descripción y ventajas de la misma pueden adquirirse al referirse a la siguiente descripción tomada junto con los dibuj os anexos , que : La Figura 1 es un diagrama esquemático de un aparato para dosificar y transportar precisamente un material granulado o polvo seco a un mezclador de acuerdo con la presente invención. La Figura 2 es un diagrama esquemático de una modalidad alternativa de un aparato para dosificar y transportar precisamente material granulado o polvo seco a un mezclador de acuerdo con la presente invención.

Descripción Detallada de la Invención Los detalles de la presente invención ahora se describirán con referencia a los dibujos anexos. Regresando a la Figura 1, un aparato para dosificar y transportar precisamente material granulado o polvo seco 1 de acuerdo con la presente invención se muestra generalmente con el número 10 de referencia. El aparato 10 comprende un tanque 12 de material voluminoso, el cual generalmente es cilindrico o rectangular en forma en su porción superior y generalmente en forma de embudo en su porción inferior. El tanque 12 de material voluminoso generalmente es un recipiente cerrado. Tiene una abertura sellable, (no mostrada) para inyectar el material granulado o polvo seco en el tanque y una salida para descargar el material granulado o polvo seco, el cual se describe en mayor detalle en lo siguiente. El tanque 12 de material voluminoso se diseña para ser móvil, es decir, por ejemplo, para poderse transportar a un sitio de trabajo, tal como un pozo de petróleo y gas . El aparato 10 además comprende un transportador 14, la cual tiene una sección 16 horizontal unida a la base del tanque 12 de material voluminoso y una sección 18 vertical, la cual se acopla a la sección 16 horizontal en una caja 20 de unión localizada fuera del tanque de almacenaje de material voluminoso. En una cierta modalidad, la secciones 16, 18 horizontal y vertical del transportador 14 son barrenas helicoidales, por ejemplo, Super Transportador de Tornillos de Martin Sprocket and Gear -Tipo 1. En otra modalidad, la sección 18 vertical es un elevador de cangilones, por ejemplo, Martin Sprocket and Gear - Serie 100. La sección 18 vertical del transportador 14 comprende una vertedora 22 para dirigir el material granulado o polvo seco 1 una tolva 24 descrita en mayor detalle en lo siguiente. En una cierta modalidad, el transportador 14 es una estructura cerrada y sellada. En esta modalidad, el material granulado o polvo seco que es transportado por el transportador 14 no se expone al ambiente exterior. Esto se logra al formar el transportador 14 con un alojamiento exterior que rodea las barrenas u otros mecanismos de transporte y sella las áreas donde el transportador se une al tanque 12 de material voluminoso con anillos en forma de 0 elastoméricos, bronce soldadura u otro medio similar. Alternativamente, el alojamiento exterior del transportador 14 se forma integralmente con el alojamiento del tanque 12 de material voluminoso. En tal modalidad, las secciones 16 y 18 horizontal y vertical también se sellan a la caja 20 de unión gran parte de la misma forma, es decir, ya sea al emplear sellos elastoméricos, bronce soldadura o formación integral . Conforme aquellos con experiencia ordinaria en la técnica apreciarán, pueden emplearse formas alternativas para encerrar y sellar el transportador 14. Aquellos de experiencia ordinaria en la técnica también apreciarán los objetivos de la presente invención se satisfacen sustancialmente aún si el transportador 14 no se encierra y sella completamente. Además, aquellos de experiencia ordinaria en la técnica también reconocerán que el transportador 14 puede ser cualquier sistema transportador volumétrico o de masa conocido. Regresando a la tolva 24, esencialmente es un recipiente abierto, el cual recolecta temporalmente el material granulado o polvo seco 1 y alimenta al alimentador 26 de dosificación. La tolva 24 se monta en la porción cilindrica superior del tanque 12 de material voluminoso.

La tolva 24 se alimenta sobre la línea de relleno del material granulado o polvo seco 1 en el tanque y de preferencia tan cerca como sea posible a la parte superior del tanque 12 de material voluminoso. La tolva 24 se abre en la parte superior para recibir el material granulado o polvo seco 1 que se expulsa de la vertedera 22. En una cierta modalidad, la tolva 24 es un Modelo 140 Acrison. Sin embargo, conforme apreciarán aquellos de experiencia ordinaria en la técnica, otros dispositivos pueden utilizarse para recolectar temporalmente el material granulado o polvo seco 1 y alimentarlo al alimentador 26 de dosificación. El alimentador 26 de dosificación se proporciona para dosificar el material granulado o polvo seco 1 fuera del tanque 12 de material voluminoso. En una cierta modalidad, el alimentador 26 de dosificación es un alimentador de tornillo sin fin de alta tolerancia que es capaz de dosificar volúmenes precisos de material granulado o polvo seco. En una modalidad, el alimentador 26 de dosificación es un Modelo 140 Acrison. Sin embargo, conforme apreciarán aquellos de experiencia ordinaria en la técnica, pueden emplearse otros dispositivos de dosificación precisos similares. El alimentador 26 de dosificación de preferencia se une a la base de la tolva 24. Como puede observarse a través de la figura, el alimentador 26 de dosificación se dispone parcialmente dentro del tanque 12 de material voluminoso y parcialmente fuera del tanque. Como el transportador 14, el alimentador 26 de dosificación también se encierra y se sella de preferencia. El alimentador 26 de dosificación comprende una vertedera 28, la cual opera para descargar el material granulado o polvo seco 1 desde el tanque 12 de material voluminoso. En ciertas modalidades, el alimentador 26 de dosificación descarga el material granulado o polvo seco 1 en el mezclador 30 para procesamiento adicional. Ese es el caso en aplicaciones de pozo de petróleo y gas. Tal aplicación, el material granulado o polvo seco 1 es una goma guar molida o semilla derivada de la goma guar y se utiliza para formar un gel de terminación. En otra aplicación, el material granulado o polvo seco 1 es cualquiera o más de los componentes secos utilizados para formar una lechada de cemento para el fondo de la perforación. Conforme aquellos de experiencia ordinaria en la técnica reconocerán, sin embargo, el material granulado o polvo seco 1 puede ser cualquier material utilizado en cualquier aplicación que requiera uno o más componentes de material en una forma granulada o polvo seco. El aparato 10 puede proporcionarse opcionalmente con un sistema agitador, vibrador u otro dispositivo 32 similar diseñado para ayudar a la fuerza gravitacional a inducir el material granulado o polvo seco 1 en un transportador 14. El vibrador 32 de preferencia se asegura en o cerca de la parte inferior del tanque 12 de material voluminoso, como se muestra en la figura. La operación del aparato 10 ahora se describe como sigue. Primero, la sección 16 horizontal del transportador 14 extrae el material 22 granulado o el polvo seco de la parte inferior del tanque 12 de material voluminoso y lo transporta a la caja 20 de unión, como se muestra por la flecha grande en la figura. Debido a que el material granulado o polvo seco 1 se extrae de la parte inferior del tanque 12 de material voluminoso tiene una tendencia a aglutinarse junto (densificarse) debido a la compactación. El movimiento rotacional de la barrena, sin embargo, deshace (afloja) estos aglutinados y por consiguiente regresa el material a su estado original granulado o de polvo. La sección 18 vertical del transportador 14 entonces transporta el material granulado o polvo seco 1 desde la caja 20 de unión hasta la tolva 24 a través del conducto 22, nuevamente como se indica por la flecha grande en la figura. El transportador 14 se diseña y opera para transportar el material granulado o polvo seco 1 hasta la tolva 24 en una proporción de volumen que excede la proporción máxima en la cual el alimentador 26 de dosificación es capaz de transportar el material granulado o polvo seco 1 fuera del tanque 12 de material voluminoso. Debido a que la tolva 24 se localiza sobre la línea de relleno del material granulado o polvo seco en el tanque 12 de material voluminoso, el reboce de material granulado o polvo seco 1 se distribuye a la tolva mediante el transportador 14 que se derrama nuevamente en el tanque . Por lo tanto, la tolva 24 continuamente se llena en exceso y se derrama. El exceso de material granulado o polvo entonces se recicla nuevamente en el sistema de transporte aunque la tolva 24 permanece en un nivel granulado o de polvo consistente y densidad de material consistente. Cualquier polvo es confinado en el tanque 12 de material voluminoso . El alimentador 26 de dosificación entonces dosifica el material granulado o polvo seco 1 fuera del tanque 12 de material voluminoso en cantidades volumétricas muy precisas. Debido a que el material granulado o polvo seco 1 está en un estado granulado o en polvo cuando se alimenta del alimentador 26 de dosificación y la tolva 24 siempre se mantiene llena de manera que un volumen constante de material granulado o polvo seco 1 siempre se extrae por el alimentador 26 de dosificación, el aparato 10 es capaz de distribuir el material granulado o polvo seco 1 fuera del tanque 12 de material voluminoso en una densidad sustancialmente uniforme. También, debido a que el aparato 10 está sustancialmente cerrado, es decir, sólo está abierto en el conducto 28 de descarga, el aparato es capaz de distribuir el material granulado o polvo seco 1 hacia el mezclador 30 sustancialmente libre de polvo. En una modalidad alternativa de acuerdo con la presente invención, la sección 18 vertical del transportador 14 se dispone completamente fuera del tanque 12 de material voluminoso, como se muestra en la Figura 2. En esta modalidad, la tolva 24 de dosificación se dispone sobre el resto del tanque 12 de material voluminoso, de manera que el material granulado o polvo seco se permite rebosar en la porción principal del tanque. En esta modalidad, la parte superior del alojamiento del tanque 12 de material voluminoso tiene una sección elevada para acomodar a la tolva 24. Este diseño permite al tanque 12 de material voluminoso llenarse virtualmente hasta la parte superior, y de este modo maximizar la capacidad de almacenaje del tanque, mientras al mismo tiempo logra los beneficios de la presente invención. Por lo tanto, la presente invención se adapta bien para llevar a cabo los objetos y obtener los fines y ventajas mencionados así como aquellos que son inherentes en la misma. Aunque la invención está representada, descrita, y se define por referencia o modalidades ejemplares de la invención, tal referencia no implica una limitación sobre la invención, y ninguna limitación se incluirá. La invención tiene capacidad de modificación, alteración y equivalentes considerables en forma y función, como se presentará para aquellos con experiencia ordinaria en las técnicas pertinentes y que tienen el beneficio de esta descripción. Las modalidades descritas y narradas de la invención solamente son ejemplares, y no son exhaustivas del alcance de la invención. Consecuentemente, la invención se pretende para limitarse sólo por el espíritu y alcance de las reivindicaciones anexas, dando toda la comprensión a los equivalentes en todos los respectos .

Claims (26)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes reivindicaciones. REIVINDICACIONES 1. Un aparato para dosificar y transportar precisamente un material granulado o polvo seco caracterizado porque comprende: un tanque adaptado para almacenar el material granulado o polvo seco; una tolva dispuesta dentro del tanque ,- un transportador que distribuye el material granulado o polvo seco desde el tanque hasta la tolva en un ambiente sustancialmente cerrado; y un alimentador de dosificación dispuesto por lo menos parcialmente dentro del tanque y adaptado para distribuir el material granulado o polvo seco desde la tolva en una densidad sustancialmente uniforme.
2. 2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tanque tiene una parte inferior en forma de embudo.
3. 3. El aparato de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el transportador comprende una sección horizontal dispuesta en la parte inferior del tanque, que extrae el material seco desde la parte inferior del tanque.
4. 4. El aparato de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el transportador además comprende una sección vertical , que transporta al material granulado o polvo seco desde la parte inferior del tanque hasta la tolva.
5. 5. El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la sección vertical del transportador se dispone parcialmente dentro del tanque .
6. 6. El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la porción vertical del transportador se dispone completamente fuera del tanque .
7. 7. El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la sección vertical del transportador comprende un elevador de cangilones.
8. 8. El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque las secciones horizontal y vertical del transportador comprenden barrenas de tipo helicoidales.
9. 9. El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la sección vertical del transportador además comprende un conducto para dirigir el material granulado o polvo seco hacia la tolva.
10. 10. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la tolva se dispone en un tanque en una ubicación en la parte superior donde el material granulado o polvo seco se mantiene .
11. 11. El aparato de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la tolva tiene una parte superior abierta que permite al material granulado o polvo seco rebosarse en el tanque.
12. 12. El aparato de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque comprende un agitador o vibrador que provoca que se establezca el material granulado o polvo seco en la parte inferior del tanque.
13. 13. Un aparato para dosificar y transportar precisamente el material granulado o polvo seco caracterizado porque comprende: medios para almacenar material granulado o polvo seco; medios para dosificar el material granulado o polvo seco fuera del medio de almacenaje en una densidad sustancialmente uniforme; y medios para suministrar el medio de dosificación con el material granulado o polvo seco en una proporción de volumen que excede la proporción en la cual el medio de dosificación transporta el material granulado o polvo seco y en un ambiente sustancialmente cerrado. 1 .
14. El aparato de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el medio de almacenaje comprende un tanque de material voluminoso.
15. 15. El aparato de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el medio de dosificación comprende un alimentador de dosificación.
16. 16. El aparato de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el medio de suministro comprende una tolva a partir de la cual el medio de dosificación extrae el material granulado o polvo seco.
17. 17. El aparato de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el medio de suministro comprende además un transportador para distribuir el material granulado o polvo seco hacia la tolva.
18. 18. El aparato de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el medio de suministro además comprende un conducto para dirigir material granulado o polvo seco desde el transportador hasta la tolva.
19. 19. El aparato de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el transportador comprende una barrena tipo helicoidal .
20. 20. El aparato de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el transportador comprende un elevador de cangilones.
21. 21. El aparato de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el transportador comprende una sección horizontal y una sección vertical.
22. 22. El aparato de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el medio de almacenaje tiene una parte inferior en forma de embudo y la sección horizontal del transportador extrae el material granulado o polvo seco de la parte inferior del medio de almacenaje .
23. 23. El aparato de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque la sección vertical del transportador se dispone parcialmente dentro del tanque .
24. 24. El aparato de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque la porción vertical del transportador se dispone completamente fuera del tanque .
25. 25. El aparato de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el medio de dosificación comprende además un conducto para descargar el material granulado o polvo seco desde el tanque.
26. 26. Un método para dosificar y transportar precisamente un material granulado o polvo seco caracterizado porque comprende las etapas de: almacenar el material granulado o polvo seco en un tanque de almacenaje; dosificar el material granulado o polvo seco fuera del tanque de almacenaje en una densidad sustancialmente uniforme con un alimentador de dosificación; y suministrar el alimentador de dosificación con material granulado o polvo seco en una proporción de volumen que excede la proporción en la cual el alimentador de dosificación transporta al material granulado o polvo seco y en un ambiente sustancialmente cerrado.