提高椭圆型钻井液振动筛筛网的研究与实践

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??梢愿葑昃捍砹康拇笮∷媸备蛔昃赫穸傅男秃?。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?;疃蹇梢晕屏炊蔚淖嵝?,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