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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
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| 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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钻井液振动筛用户指南

2015年12月17日
| 没有评论
| Categories: 固控设备文章

每一套固相控制系统(固控系统)都必须有足够的钻井液振动筛,以保证钻井液百分之百的循环处理率。使用时首先参考钻井液振动筛用户指南以便正
确安装、操作和维护。
1、钻井液振动筛的安装
( 1 )钻井液振动筛流程线安装过低会引起钻屑堆积,流程线的角度必须考虑不能发生固相堆积,流程线的坡度按照每10英尺下降1英寸的规律即可。
( 2 )当应用了回流罐(储备罐)时,钻井液振动筛的流程线应进入其底部,以防止固相堆积。如果流程线设计从其顶部进入,那么必须有一根连接管
延伸到底部。
( 3 )现场必须有足够的空间和通道,以便对钻井液振动筛进行检查和维护。
( 4 )必须避免形成T型分支流程线。固相总是选择直线流程运动,这样就将导致送到钻井液振动筛的固相分布不均匀。
( 5 )当使用多个钻井液振动筛时,保证液相和固相平均分布如图1.。
( 6 )图2.和图3.的流程分配系统优于图1.分配系统。
( 7 )优化的振动筛顶部输送流程(见图3)可以防止钻屑在泥浆罐中形成堆积。
( 8 )钻井液振动筛的安装位置和操作平台必须是水平的。如果不满足该条件,会导致固相和液相处理能力降低。
( 9 )电机和气动装置必须防爆。必须遵守地方用电规则。必须保证启动加热装置的尺寸合适。
(10)应该围绕循环系统外面设计水泥测道。
(11)提供合适的电压和频率。过低的电压会降低钻井液振动筛启动装置的使用寿命,过低的频率会降低振动筛的处理能力。
(12)调节正确的激振电机转数。
(13)调节钻井液振动筛正确的振动方式。
(14)按照使用指南调节激振电机中激振快的位置。
(15)正确安装振动筛筛网。
(16)准备冲洗系统以清洗振动筛
(17)如果安装了喷水管,必须控制水成雾状喷出,而不是水流喷出。
2、钻井液振动筛的操作
(1)双层钻井液振动筛的上层筛网用粗目筛布,下层用细目筛布。粗目筛布比细目筛布的目数至少大两位尺寸。观察下层筛布是否完好。正常钻进时,
保证下层筛布上钻井液流经的有效筛孔面积达到75%~80%。正确设计回流系统有助于提高钻井液振动筛的处理能力(将黏泥筛作为一部分安装在直线
钻井液振动筛上部的做法虽然在应用指南中有表述,但不能称之为双层钻井液振动筛)。
(2)队友单层复合筛网的钻井液振动筛,应尽量使用相同目数的筛布。如果必须使用粗筛目的筛网以防止钻井液的流失,那么靠近泥浆罐处必须使用细
目筛布,但所有筛网都必须具有相近的筛孔尺寸。例如,使用组合为金属线API100(140微米)加API80(177微米),而不是金属线API100(140微米)
加API50(279微米)。正常钻进时,钻井液在筛布上的分布面积为整个筛网的70%~80时最能有效进行分离。
(3)喷水管(雾化水)可以用于帮助输送稠黏的泥浆,以降低钻井液损失。但当筛布正在工作时,不要讲高压冲洗器对着筛网进行冲洗,这样会导致固
相再分离,并强行通过筛孔。在加重钻井液或油基的非水流体钻进时,最好不要使用喷水管。
(4)必须使钻井液通过钻井液振动筛的筛网,不能使用破损的筛网,这样会造成下级除砂器或泥浆清洁器发生堵塞,结果导致钻井液中的固相含量过高
。因为清洗筛布或别的原因,泥浆罐的钻井液不经过振动筛而直接进入钻井液池,这也是不允许发生的。
(5)那些没有经过固控系统的钻井液在进入循环系统之前,必须使用钻井液振动筛筛除无用固相,尤其是那些从远处运送过来的钻井液。
(6)在未经沉淀之前,不能将储备泥浆罐的钻井液直接泵入循环系统,那些未沉淀的固相会导致在进入下一级的除砂器时导致堵塞。
3、钻井液振动筛的维护
( 1 )为了提高无张力状况下钻井液振动筛筛网的使用寿命,必须保证筛网张力装置的每一个部件,如橡胶支撑部件、螺帽、螺栓、弹簧等都安装适当
,没有变形。依照使用说明中的安装步骤安装筛网。
( 2 )为了提高预拉伸筛网的使用寿命,必须确保筛网橡胶支撑部件完整,无破损。
( 3 )按照钻井液振动筛使用手册对振动筛部件进行润滑和保养(有一些部件是自润滑的不需要再次润滑)。
( 4 )对于那些没有预拉伸处理的筛网,安装后必须作1小时、3小时和8小时后的筛网张力测试。
( 5 )如果多层钻井液振动筛只应用了一层,就确保其他张力杆安全可靠。
( 6 )在开始运行之前清洗钻井液振动筛筛网,以免钻井液覆住干燥的筛网。在此再次重申不能将泥浆储备罐的钻井液直接泵入循环系统,或直接导入
钻井液振动筛下的沉砂泥浆罐中,这样会导致下一级除砂器堵塞,并增加钻井液的固相含量。
( 7 )检查振动隔离原件的运行环境和筛布的支撑部件,如果发生破损或过度疲劳,应及时更换。
( 8 )检查钻井液振动筛周围的钻井液旁通阀门以及其他通道是否渗漏。
( 9 )及时清除振动框、振动筛部件、激振电机上堆积残留的钻井液,注意不要用油或水冲洗电气系统或激振电机。
(11)确保没有软管、电缆等杂物堆放在钻井液振动筛的筛框上。
4、钻井液振动筛操作指南
当钻井液循环时必须使用钻井液振动筛连续振动,如果振动筛没有振动,就不能清除钻屑。
a. 钻井液必须流经筛布面积的绝大部分,如果钻井液只能覆盖筛布上一小部分面积,则说明所用的筛网目数过大。
b. 筛布网上出现破洞必须修补或更换,平板筛网上的破洞能堵住。按照钻井液振动筛的安装程序进行筛网的安装,钻井液在流经筛布上的孔洞时,其中
的钻屑将不能被分离出来。
c….

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