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逆循環橢圓力激振鉆井液振動篩的篩分過程

時間:2017-08-08  來源:中國振動篩網  瀏覽次數:1862

  逆循環橢圓力激振鉆井液振動篩的篩分過程王宗明,王瑞和,肖文生(中國石油大學機電工程學院,山東東營257061)分過程。研宄結果表明:水平篩網垂直方向加速度明顯大于一9.8m/s并處于上行階段才容易產生液體透篩流動;篩網垂直方向加速度越大,液體透篩速度越大;一個振動周期包括液體透篩段、顆粒擲段和過渡段,加速度橢圓上部對應于篩網上行的區段為主要的液體透篩區;激振力幅相同時,逆循環橢圓篩液體透篩速度較大;逆循環激振時顆粒向后擲明顯,向前輸運速度小于正循環激振工況,顆粒在篩面上停留時間長;顆粒向后擲能夠誘導顆粒團聚,減少顆粒透篩,并將許多嵌入篩孔的顆粒帶出,可保持高的篩網開孔率,使外排鉆屑干度大。現場應用表明,逆循環橢圓力激振的篩分效果明顯優于正循環激振工況,與理論研宄一致。

  圓振動篩的優勢,并進行了一些理論研究和實踐探索,但長期以來,對振動篩的研究側重于動力學方面,而對動態篩分過程研究不夠充分,特別是關于逆循環橢圓力激振平衡橢圓運動振動篩的篩分過程研究較少。鉆井液振動篩分離過程中涉及到液體透篩流動、淹沒顆粒拋擲和潤濕顆粒拋擲等多個過程,影響篩分效果的因素也很多。筆者通過理論推導及典型工況下篩網動力特性和顆粒運動軌跡的計算,研究逆循環橢圓力激振鉆井液振動篩的篩分過程。

  1激振模式及橢圓方程坐標變換采用等質徑積或不等質徑積雙電機自同步原理,可以實現振動篩的平衡橢圓運動。與直線振動不同,橢圓運動是一種平面運動,橢圓矢量具有一定的旋轉方向。所謂逆循環橢圓激振力是指相對于排砂方向力橢圓上部由前向后循環,反之稱為正循環,見如所示的平衡橢圓運動,橢圓長軸與水平面的夾角為ft如果是逆循環橢圓力激振,橢圓運動在Xy坐標系下的位移方程為X=AC0S2t角速度;為時間。

  其中新坐標系xo下篩網運動速度方程和加速度方對于正循環橢圓力激振,原坐標系Xo下篩網運動位移方程為新坐標系x下篩網運動的位移、速度、加速度方程分別為為了便于直觀反映顆粒拋擲及液體透篩機理,以某一激振工況為例,取雙向振幅為5mm長軸與水平面夾角為50賄圓長、短軸之比為3轉速為1450r/mn采用80目篩網,表面張力系數為0.07N/m顆粒密度為2600kg/m,顆粒直徑為。

  由和可以看出顆粒1到顆粒5區段的顆粒跳起后向前拋擲,只有很小的區段發生向后的拋擲。顆粒1到顆粒2之間的顆粒落回篩面時,大都處于可起跳區域,能夠連續起跳,是主要的顆粒輸運區;顆粒2到顆粒6之間的顆粒跳起后落回篩面時,處于不能起跳的區域,但是落回篩面時水平方向速度與篩面基本為同向,緩沖了顆粒的運動,顆粒不易發生滾動,顆粒團聚效應明顯減弱。

  后向拋射顆粒與篩面的作用由和可以看出,一個振動周期中包括液體透篩段、顆粒拋擲段和過渡段,顆粒拋起后,更有利于液相透篩。

  對比和可以得出,正循環激振時顆粒向后拋擲的距離明顯小于逆循環激振,向前拋擲的距離明顯大于逆循環激振。因此,逆循環激振時顆粒在篩面上的停留時間更長。

  4應用效果(a)逆循環(b)正循環逆循環及正循環激振篩面狀況從可以發現,應用逆循環激振時平衡橢圓鋼絲的顏色,說明篩孔很少被堵塞。使用正循環橢篩第三塊篩網上已經沒有明顯的液相痕跡,篩面分圓力激振后,輸砂速度變快,篩面顆粒不能良好團布球狀顆粒團聚物,篩面清潔,基本能夠看清楚不銹聚,排屑含液量顯著增高,篩面不能觀察到篩網鋼由勝利油田黃河鉆井總公司32306隊在山東高青縣某井對逆循環和正循環激振平衡橢圓振動篩樣機進行了試驗。樣機采用了前述具體工況中的典型參數,試驗地層以泥巖為主,使用雙層黏結預應力80目篩網。該篩實際應用效果見。

  絲,說明篩糊嚴重。

  5結論對于篩網水平的平衡橢圓振動篩,篩網垂直方向加速度要明顯大于一9.8m/S并處于上行階段才容易產生液體透篩流動;篩網垂直方向加速度越大,液體透篩速度越大;一個振動周期中包括液體透篩段、顆粒拋擲段和過渡段,加速度橢圓上部對應于篩網上行的區段為主要的液體透篩區。加速度由大點開始等速旋轉,逆循環每一時刻加速度垂直方向的分量都比正循環大,激振力相同的條件下,逆循環激振產生的液體透篩速度較大,使振動篩的處理量更大。

  逆循環橢圓力激振時,顆粒向后拋擲明顯,向前輸運速度小于正循環激振工況,顆粒在篩面上停留時間長,而且顆粒向后拋擲能夠誘導顆粒團聚,減少小顆粒透篩,并將許多嵌入篩孔的顆粒帶出,能保持較高的篩網開孔率,使外排鉆屑干度更大,節約寶貴的鉆井液,并減少廢棄鉆井液的量,篩分效果明顯優于正循環激振工況。

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