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目前,國(guó)內(nèi)所使用振動(dòng)篩多為單軸慣性振動(dòng)篩,其運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形或準(zhǔn)圓形。該篩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但其篩分效率低,篩網(wǎng)使用壽命短,,并且鉆井液損失量大。自20世紀(jì)70年代初,開(kāi)始試驗(yàn)和研究自同步直線振動(dòng)篩,但由于振動(dòng)篩整體布局不合理,篩網(wǎng)的固定方式、彈性體和電機(jī)的性能等造成篩子體積笨重、性能不穩(wěn)定、篩網(wǎng)使用壽命短,至今一直沒(méi)有推出一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的自同步直線振動(dòng)篩。國(guó)外在自同步直線振動(dòng)篩方面做了很多工作,幾家公司相繼推出了自同步直線振動(dòng)篩,如英國(guó)的Derrick公司,美國(guó)的KEM- TRON公司等。國(guó)外鉆井時(shí)自同步直線振動(dòng)篩已成為設(shè)備,國(guó)內(nèi)目前所用的直線篩大多為進(jìn)口篩,主要應(yīng)用于海上鉆井平臺(tái)和陸地深井隊(duì),從應(yīng)用效果來(lái)看,鉆井液的凈化效果、處理量等基本能夠滿足設(shè)計(jì)要求,但篩網(wǎng)更換頻繁,進(jìn)口篩網(wǎng)價(jià)格昂貴。因此研制適合目前國(guó)內(nèi)鉆井現(xiàn)狀的高性能、長(zhǎng)壽命的自同步直線振動(dòng)篩迫在眉睫。黃河鉆井公司采用復(fù)合彈性元件,改進(jìn)了篩分效果,并在許多方面對(duì)振動(dòng)篩進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造,提高了自同步直線振動(dòng)篩的工作性能。
2個(gè)偏心轉(zhuǎn)子的質(zhì)量為m1和m2分別由2部電機(jī)驅(qū)動(dòng),并以半徑為r,轉(zhuǎn)速為n繞箱體M上的O1和O2點(diǎn)反方向旋轉(zhuǎn),其離心力為F,要篩箱作直線= r2= r。振動(dòng)篩使用6
從圖1可見(jiàn),在任何位置,偏心轉(zhuǎn)子的離心力在水平方向的分力均相互抵消。因此轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)1圈,沿豎直方向產(chǎn)生1次往復(fù)的激振力,使篩箱作往復(fù)直線臺(tái)電機(jī)特性相同,各支點(diǎn)的剛度和阻尼相等,再啟動(dòng)時(shí)又無(wú)相位差存在,那么2個(gè)偏心塊將在理想條件下作同步運(yùn)轉(zhuǎn)。在實(shí)際工作中,同步運(yùn)轉(zhuǎn)并不是任何時(shí)候都能達(dá)到的,由于2個(gè)激振器安裝在一定角度的底座上,因重力的作用,它們的初始相角是不相等的,啟動(dòng)后會(huì)存在一個(gè)相位差,這時(shí)雖然m1和m2產(chǎn)生的離心力相等,但由于與豎直方向的夾角不同,在水平方向和豎直方向的分力不同,必將產(chǎn)生一不平衡力,不銹鋼直線振動(dòng)篩,使篩箱在支撐彈簧上移動(dòng)和搖擺,正是這種移動(dòng)和搖擺,使m1和m2相互追隨,由于慣性力的存在,使相位差逐漸減小,后使相位差為零,達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),實(shí)現(xiàn)理想的同步狀態(tài)。
自同步直線中,均流調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)由導(dǎo)流葉片和均流板組成,篩箱中間為橫梁的框架結(jié)構(gòu),激振器以一定角度坐于橫梁中間,篩箱前端左右2側(cè)裝有角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),以適用于不同篩分顆粒和排量的要求,使用單層預(yù)應(yīng)力鉤邊篩網(wǎng),采用橫向的6塊壓板和縱向的壓緊框雙向固定,壓板與篩箱用特制防脫螺拴聯(lián)結(jié),螺栓與壓板配合為插入后再旋轉(zhuǎn)90°,利于更換篩網(wǎng),該設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡為直線型,雙篩并置結(jié)構(gòu)(備用),具有篩分效率高、處理量大、可使用超細(xì)篩網(wǎng)、篩網(wǎng)使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
(1)、篩箱運(yùn)動(dòng)軌跡為直線,因此鉆屑在篩面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)則,排屑流暢;篩箱角度可調(diào),使用于不同篩分顆粒,篩分效果好。
3、1營(yíng)45- X9井樣機(jī)試制成功后首先在營(yíng)45- X9井進(jìn)行試驗(yàn),該井為定向井,井深2500m,開(kāi)始使用振動(dòng)篩時(shí)井深780m,地層巖性主要以泥巖為主,鉆井液粘度高達(dá)50s。振動(dòng)篩自開(kāi)始使用到完井,共運(yùn)轉(zhuǎn)210h,下層更換篩網(wǎng)5塊,60目2塊,40目3塊,平均使用時(shí)間42h,所更換篩網(wǎng)主要是2#篩體,1#和3#篩體的篩網(wǎng)使用良好。上層使用175目篩網(wǎng)2塊,沒(méi)有損壞。振動(dòng)篩該振動(dòng)篩運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),角度調(diào)節(jié)、均流調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。振動(dòng)篩由此證明,該振動(dòng)篩的基本結(jié)構(gòu)是可行的,并能夠使用細(xì)篩網(wǎng)。存在的問(wèn)題是篩網(wǎng)使用壽命短。經(jīng)分析主要是篩箱整體剛性不夠,篩網(wǎng)與篩箱振動(dòng)不能同步。
3、2王24- X30井振動(dòng)篩的第2次試驗(yàn)是在王24- X30定向井上進(jìn)行,完鉆井深2325m,在井深750m開(kāi)始使用振動(dòng)篩,共運(yùn)轉(zhuǎn)192h,更換40目篩網(wǎng)3塊,鉆井液密1。15~ 1。22g/cm3,粘度高55s,篩網(wǎng)平均使用64h,其它部件運(yùn)轉(zhuǎn)正常,證明振動(dòng)篩的改進(jìn)已見(jiàn)到成效。這次壞篩網(wǎng)的原因有2塊是由于人為因素,即篩網(wǎng)固定螺絲松動(dòng),沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn),結(jié)果使砂子集結(jié),造成篩網(wǎng)先期損壞。通過(guò)2口井的試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)振動(dòng)篩在鉆井液進(jìn)口裝置的安裝、篩網(wǎng)固定、篩箱剛性等細(xì)節(jié)仍需要改進(jìn),為此,重新加設(shè)了雙篩并行,使用了單層篩網(wǎng),篩網(wǎng)雙向固定機(jī)構(gòu),組合式緩沖箱等。0目鉤邊篩網(wǎng)
3、3角5- X281:振動(dòng)篩改進(jìn)后在角5- X281定向井進(jìn)行了試驗(yàn),完鉆井深2560m,自750m開(kāi)始小循環(huán),上部地層以泥巖為主。鉆井液粘度高達(dá)60s,振動(dòng)篩運(yùn)轉(zhuǎn)130h,使用60目鉤邊篩網(wǎng),沒(méi)有更換篩網(wǎng),不跑鉆井液,不糊篩眼。由于油氣顯示不好,填井后重打,又使用振動(dòng)篩120h,篩網(wǎng)累計(jì)使用250h,沒(méi)有損壞。之后振動(dòng)篩在廣北9- 16井使用,篩子使用時(shí)間168h,1#篩網(wǎng)累計(jì)使用418h,2#篩網(wǎng)使用380h。在廣3-斜28井篩子使用102h,工作正常。截至2002。