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旋流除砂机理研究及旋流除砂清洁器的开发

2016年3月8日
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| Categories: 固控设备文章

1 旋流除砂器结构及除砂原理简介

旋流除砂器是一种利用离心沉降原理将非均相混合物中具有不同密度的相分离开来的机械分离设备。旋流除砂器的基本构造为一个分离腔、一个入口和2个出口(见图1)。分离腔多为柱-锥形。入口一般采用切向入口。出口多为轴向出口, 分布在旋流除砂器的两端。靠近进料端的为溢流口, 远离进料端的为底流口(排砂口)。钻井液通过泥浆泵从切向入口注入旋流除砂器, 并在旋流除砂器腔内高速旋转, 产生几千倍于重力场的离心力场。在离心力的作用下, 密度大的固相被甩向四周, 并顺着壁面向下运动, 作为底流由底流口排出;密度小的钻井液被带到中间并向上运动, 最后作为溢流由溢流口排出。这样, 用旋流除砂器就达到了净化钻井液体的目的。

2 内部泥浆流态及二次除砂能力

通过除砂原理可知, 泥浆在旋流器腔内做螺旋运动, 在除砂器自身结构的影响下, 在其向下运动的过程中, 逐渐改变运动方向, 最终形成围绕中心线向上旋升的内旋流体, 从溢流口排出。因此, 在除砂器锥形腔内, 存在2股反向螺旋流(见图2),...

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泥浆清洁器工作调试

2016年2月25日
| 没有评论
| Categories: 固控设备文章

 

钻井液清洁器的工作调试:

钻井液清洁器是固控系统中净化设备中的一种,它由进出液管和旋流器组成。旋流器由上盖、上锥体、下锥体通过法兰、卡箍联接为一体,其底部为一花帽式低流排砂口。旋流器的溢流管与进液管、出液管通过卡箍紧固联通。底流口是可调的,可根据钻井液的含砂量的高低适当调节更换。调节底流口时,只需拧下调节花帽,更换底流排砂口后,再把调整花帽拧上即可。除砂器的两侧都设有进液口,选用一个时,另一个用盲盖法兰封堵。

钻井液清洁器是如何工作的呢?

钻井液清洁器在钻井液压力范围内,通过进液管,泥浆沿旋流器口内壁切向进入旋流器圆筒体并高速向下螺旋旋转时,产生巨大的离心力场,轻质钻井液由中心的低压区螺旋上升,从溢流口排入钻井液循环罐中,较重的固相颗粒在离心力的作用下被甩向筒壁,在钻井液向下旋转的推力和自重作用下沿旋流器的壁螺旋下沉,从底流口排出并流至筛面,经过振动筛的筛分,钻井液与固相颗粒得到分离,从而起到净化钻井液的作用。

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提高椭圆型钻井液振动筛筛网的研究与实践

2016年2月3日
| 没有评论
| Categories: 固控设备文章

目前我国大部分钻井公司普遍采用的钻井液振动筛形式是单轴椭圆形钻井液振动筛,由于结构简单、处理量大、易于更换筛网、激振力振幅可调、启动和停车迅速而平稳、使用维护方便等优点,称为主流产品。当钻井液振动筛上的激振器旋转中心位于筛架质心的正上方时,将使振动筛筛面上的固相颗粒在中部或出口端堆积起来,甚至使颗粒由钻井液振动筛出口端倒流回中部一部分。这是因为摇摆使振动筛筛箱各处的振动轨迹、速度、加速度的椭圆曲线长轴向中部倾斜的缘故。因此,必须使出口端的筛网有一个向下的较大倾角,才可以使岩屑顺利排出筛网。否则由于部分岩屑在筛网上长时间的振动、致使筛网的寿命大大缩短,但是加大筛网倾角会使大量的泥浆流失。

此外该结构还不适宜使激振电机长时间使用。上述缺点已被大量实践证明。尽管新研制的普通椭圆钻井液振动筛将电动机从筛箱上移到底座上使其不参加振动,以延长激振电机的使用寿命,并去掉了配重,又使钻井液振动筛的筛箱长度变短等改进,但仍未解决筛网寿命短的根本问题,致使不能大面积地推广应用。为此,我们又对钻井液振动筛进行了多方面的研究与实践。

1.改变钻井液振动筛的振型

普通钻井液振动筛的振型是由于激振器的旋转中心在钻井液振动筛筛框质心的正上方所形成的。设计钻井液振动筛时,为尽可能减少或避免固相颗粒在出口端集结或向中部倒流,要求出口端椭圆长轴与水平面所夹的锐角不小于45度。也就是说,固相颗粒越易向前抛出,越不容易在出口端集结或向中部倒流。对于进口端由于受钻井液向前冲力的作用,固相颗粒排出的速度基本上不受椭圆长轴与水平夹角的影响。因此,只要改善出口端固相颗粒的排出条件,便可解决钻井液振动筛筛网寿命短的问题。经研究分析确认,将激振器的旋转中心向出口端移动,会使出口端长轴与水平面所夹的锐角增大。根据这一原理,我们对钻井液振动筛的激振器旋转中心的位置作了大量的优化计算和实验,优化计算的理论依据可由钻井力学基础中关于“关于钻井液振动筛的动力学计算分析”,得出任意点的振动轨迹方向。由此可知,当振动筛筛箱构件的质量不变和弹簧刚度及弹簧相对筛箱质心位置不变时,只改变激振器旋转中心的位置,便可以改变钻井液振动筛的振动特性。改变弹簧的刚性和位置也可以改变特性,但实践证明,其影响效果不明显。

移动距离的多少,经过多次的反复试验后得出的结论是,当椭圆长轴与水平面所夹的锐角不小于75度时,固相颗粒排出的速度达到最佳状态。

2. 怎加钻井液对筛网的覆盖面积

根据实际及实验可知,当钻井液覆盖整个筛网面积75%(剩余的25%为出口端的筛网,如果钻井液覆盖整个筛网,则会使泥浆流失)时,可以使筛网的寿命达到或接近这一工作状态。可以根据钻井液处理量的大小随时更换钻井液振动筛的型号。但这在现场实际使用中难以做到。为了尽可能的满足这一变化的要求,在钻井液的进口端设计了钻井液延伸槽。它的底板由数块固定板和活动板组成。活动板可以围绕链段的转轴旋转,是现场的需要可以方便的改变每一块活动板的旋转角度,当液体处理量较小时,可以全部关闭活动板,使液体全部流向出口端筛网。实践证明这一措施可以有效的减少颗粒在筛网上的跳动时间,有利于筛网寿命的延长。

3. 钻井液振动筛采用叠层粘结筛网

为了提高钻井液振动筛筛面的筛网寿命,特别是细筛目筛网寿命,通常采用一层粗筛网作为衬筛,面筛网和衬筛网分别张紧的方式,致使振动筛筛箱的结构复杂,增加了制造和安装的难度,尤其是难以使面筛网和衬筛网的张紧程度保持一致。因此,在使用该过程中造成两层筛网的互相摩擦,再加上部分颗粒易于夹在两层筛网中间,加速了筛网的破损。经过反复试验研究,采用叠层粘结筛网代替原双层筛网结构,这种筛网是在面筛和衬筛之间均匀布置间隔50mm的胶条,胶条宽度为5mm,经过热压使面筛与衬筛粘合在一起,然后统一压出张紧的钩边,使其成为一个整体。采用这种筛网结构后,即简化了两层筛网分别张紧的复杂结构,又减少了制造和更换筛网的难度,更重要的是提高了振动筛网的寿命。

4.结论

1、通过采取以上措施,经过现场30台钻井液振动筛的使用统计表明,筛网的平均寿命由普通椭圆形钻井液振动筛的最高300小时,甚至有的筛网寿命仅有几十个小时,提高到新型椭圆形钻井液振动筛的600小时以上。目前经过改进研制的新型椭圆形钻井液振动筛在全国各大有点推广使用。

2、经过改进后的新型椭圆钻井液振动筛筛分效果好,其出口端排出的固相颗粒含有的可用成分降至最低点,有利于钻井液的充分回收利用,降低钻井成本。

3、由于新型椭圆钻井液振动筛克服了普通椭圆钻井液振动筛和圆形振动筛对激振器旋转中心的严格要求导致的使加工制造难以保证设计要求的缺点,白痴了普通椭圆钻井液振动筛对钻井液处理量大、能够迅速平稳启动或停车、便于维护和保养的优点。

4、比双轴椭圆钻井液振动筛等易于制造、安装、制造成本低。

双层钻井液振动筛

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离心泵常见故障的原因及解决措施

2016年2月1日
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| Categories: 固控设备文章

1、离心泵不能启动或启动负荷大

原动机或电源不正常,检查原动机和电源情况是否正常;泵卡主,用手盘动联轴器检查,必要时进行解体检查,消除动静部分故障;填料压得过紧,放松填料;排出阀未关,关闭排出阀,重新启动。

2、离心泵不排液

灌泵不足,重新灌泵;泵转向不对,检查旋转方向;泵转速太低,检查转速并提高转速;滤网堵塞,检查并清理消除滤网上的杂物;吸上高度太高,或吸液槽出现真空,减低吸上高度,检查吸液槽压力。

3、离心泵排液后中断

吸入管路漏气,检查吸入侧管道连接处及填料密封情况;灌泵是吸入侧气体未排净,重新灌泵;吸入侧突然被异物堵住,停泵处理异物;吸入大量气体,检查吸入口有无漩涡,淹没深度是否太浅,排出故障后重新灌泵进行启动。

4、离心泵流量不足

系统静扬程增加,检查液体高度和系统压力;阻力损失增大,检查管路及逆止阀等障碍;壳体和叶轮耐磨环磨损过大,更换或修理耐磨环及叶轮;其他部分漏液,检查轴封等部位;泵叶轮堵塞、磨损、腐蚀,及时进行清洗、检查和调换。

5、离心泵扬程不够

叶轮装反,检查叶轮方向;液气密度、黏度与设计条件不符,检查液体的物理性质;操作流量太大,减少流量。

6、离心泵运行中功耗大

叶轮与耐磨环、叶轮与壳有摩擦,检查并修理;液体密度增加,检查液体密度;填料压得太紧或干摩擦,放松填料,检查液封管;轴承损坏,修理或更换轴承;转速过高,检查驱动机和电源;泵轴弯曲,矫正泵轴;轴向力平衡装置失效,检查平衡孔;联轴器对中不良或轴向间隙太小,检查对中情况和调整轴向间隙。

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砂泵的操作维护

2016年1月25日
| 一条评论
| Categories: 固控设备文章

砂泵是固控系统中诸多设备的动力源,是固控系统正常运转不可缺失的设备。砂泵的安全操作与维护是钻井现场工人必须掌握的知识。

1、在同一条管线上绝不允许同时打开两台砂泵,也绝不允许空气或其他气体进入砂泵进口管线。

2、砂泵进口处应按规定安装滤清器,并要经常清洗。

3、绝不能采用关小进口阀的方法来调整泵的流量或压力,否则会造成泵的气蚀损坏。

4、若要减少某台固控设备流量、不能用打开出口管线旁通阀的方法,这样既浪费电力,又会使电机过载。这时只能关闭某些旋流器。

5、泵在管路空载启动时,出口管的阀门应处在关闭状态。特别要注意,关闭状态下只能运行1-2min以下,否则泵内液体很快就能沸腾。然后将出管上阀门逐渐打开,泵平稳运行后才算完成启动工作。

6、根据厂家说明书要求,对泵的轴承要定期注入润滑脂或润滑油。

7、不要限制泵吸入端的流量。泵吸入管供应不足会导致空化作用,对泵会造成损坏。

8、启动电机驱动式砂泵时,应让泵与工作设备之间的排出阀门稍微开启。一旦泵达到正常转速,慢慢将这个阀完全打开。这样做会减少电机的启动载荷以及其他设备如压力表和旋流除砂器的振动。交替启动方法是在启动之前将阀完全关闭,启动后立即把阀慢慢打开,以防止过热和破坏泵的密封性。

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Posted in 固控设备文章 Tagged 卧式砂泵, 砂泵, 离心泵 1 Comment
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