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逆循环椭圆力激振钻井液振动筛的筛分过程

时间:2017-08-08  来源:中国振动筛网  作者:admin  浏览次数:325

  逆循环椭圆力激振钻井液振动筛的筛分过程王宗明,王瑞和,肖文生(中国石油大学机电工程学院,山东东营257061)分过程。研宄结果表明:水平筛网垂直方向加速度明显大于一9.8m/s并处于上行阶段才容易产生液体透筛流动;筛网垂直方向加速度越大,液体透筛速度越大;一个振动周期包括液体透筛段、颗粒掷段和过渡段,加速度椭圆上部对应于筛网上行的区段为主要的液体透筛区;激振力幅相同时,逆循环椭圆筛液体透筛速度较大;逆循环激振时颗粒向后掷明显,向前输运速度小于正循环激振工况,颗粒在筛面上停留时间长;颗粒向后掷能够诱导颗粒团聚,减少颗粒透筛,并将许多嵌入筛孔的颗粒带出,可保持高的筛网开孔率,使外排钻屑干度大。现场应用表明,逆循环椭圆力激振的筛分效果明显优于正循环激振工况,与理论研宄一致。

  圆振动筛的优势,并进行了一些理论研究和实践探索,但长期以来,对振动筛的研究侧重于动力学方面,而对动态筛分过程研究不够充分,特别是关于逆循环椭圆力激振平衡椭圆运动振动筛的筛分过程研究较少。钻井液振动筛分离过程中涉及到液体透筛流动、淹没颗粒抛掷和润湿颗粒抛掷等多个过程,影响筛分效果的因素也很多。笔者通过理论推导及典型工况下筛网动力特性和颗粒运动轨迹的计算,研究逆循环椭圆力激振钻井液振动筛的筛分过程。

  1激振模式及椭圆方程坐标变换采用等质径积或不等质径积双电机自同步原理,可以实现振动筛的平衡椭圆运动。与直线振动不同,椭圆运动是一种平面运动,椭圆矢量具有一定的旋转方向。所谓逆循环椭圆激振力是指相对于排砂方向力椭圆上部由前向后循环,反之称为正循环,见如所示的平衡椭圆运动,椭圆长轴与水平面的夹角为ft如果是逆循环椭圆力激振,椭圆运动在Xy坐标系下的位移方程为X=AC0S2t角速度;为时间。

  其中新坐标系xo下筛网运动速度方程和加速度方对于正循环椭圆力激振,原坐标系Xo下筛网运动位移方程为新坐标系x下筛网运动的位移、速度、加速度方程分别为为了便于直观反映颗粒抛掷及液体透筛机理,以某一激振工况为例,取双向振幅为5mm长轴与水平面夹角为50贿圆长、短轴之比为3转速为1450r/mn采用80目筛网,表面张力系数为0.07N/m颗粒密度为2600kg/m,颗粒直径为。

  由和可以看出颗粒1到颗粒5区段的颗粒跳起后向前抛掷,只有很小的区段发生向后的抛掷。颗粒1到颗粒2之间的颗粒落回筛面时,大都处于可起跳区域,能够连续起跳,是主要的颗粒输运区;颗粒2到颗粒6之间的颗粒跳起后落回筛面时,处于不能起跳的区域,但是落回筛面时水平方向速度与筛面基本为同向,缓冲了颗粒的运动,颗粒不易发生滚动,颗粒团聚效应明显减弱。

  后向抛射颗粒与筛面的作用由和可以看出,一个振动周期中包括液体透筛段、颗粒抛掷段和过渡段,颗粒抛起后,更有利于液相透筛。

  对比和可以得出,正循环激振时颗粒向后抛掷的距离明显小于逆循环激振,向前抛掷的距离明显大于逆循环激振。因此,逆循环激振时颗粒在筛面上的停留时间更长。

  4应用效果(a)逆循环(b)正循环逆循环及正循环激振筛面状况从可以发现,应用逆循环激振时平衡椭圆钢丝的颜色,说明筛孔很少被堵塞。使用正循环椭筛第三块筛网上已经没有明显的液相痕迹,筛面分圆力激振后,输砂速度变快,筛面颗粒不能良好团布球状颗粒团聚物,筛面清洁,基本能够看清楚不锈聚,排屑含液量显著增高,筛面不能观察到筛网钢由胜利油田黄河钻井总公司32306队在山东高青县某井对逆循环和正循环激振平衡椭圆振动筛样机进行了试验。样机采用了前述具体工况中的典型参数,试验地层以泥岩为主,使用双层黏结预应力80目筛网。该筛实际应用效果见。

  丝,说明筛糊严重。

  5结论对于筛网水平的平衡椭圆振动筛,筛网垂直方向加速度要明显大于一9.8m/S并处于上行阶段才容易产生液体透筛流动;筛网垂直方向加速度越大,液体透筛速度越大;一个振动周期中包括液体透筛段、颗粒抛掷段和过渡段,加速度椭圆上部对应于筛网上行的区段为主要的液体透筛区。加速度由最大点开始等速旋转,逆循环每一时刻加速度垂直方向的分量都比正循环大,激振力相同的条件下,逆循环激振产生的液体透筛速度较大,使振动筛的处理量更大。

  逆循环椭圆力激振时,颗粒向后抛掷明显,向前输运速度小于正循环激振工况,颗粒在筛面上停留时间长,而且颗粒向后抛掷能够诱导颗粒团聚,减少小颗粒透筛,并将许多嵌入筛孔的颗粒带出,能保持较高的筛网开孔率,使外排钻屑干度更大,节约宝贵的钻井液,并减少废弃钻井液的量,筛分效果明显优于正循环激振工况。

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