泥浆净化机运用前景？( 四 ) _目前钻井施工中都用了哪些主要固控设备？

图2-38 泥浆净化及制浆设备
(a)振动筛;(b)离心机;(c)振动筛与除砂器双作用处理机;(d)搅拌机
1.振动筛
振动筛借助筛面振动,促进浆液与固相颗粒分离以及不同粒级固相颗粒之间的分离,是泥浆净化系统中的第一级净化设备。从钻孔内返出的泥浆,首先通过振动筛,以清除粗粒钻屑(20目左右的固相颗粒) 。
振动筛一般由以下部分组成:电动机及皮带传动装置,筛体和筛网、弹性支撑(或悬吊)装置,激振器,底座或框架,溢流槽和储浆箱等。激振器工作后带动筛面做单向或多向振动。当泥浆由溢流槽流向筛面时,浆液和浆液中的固相颗粒与振动的筛面之间产生相对移动和振击,这一运动促进了液体与固相颗粒的分离过程。浆液和小于筛孔的钻屑通过筛面流向下面的储浆箱,而大于筛孔的粗粒钻屑将沿倾斜的筛面向下滑动。如叠合采用多层不同规格的筛网(小目数筛网在上,大目数在下),则会使不同粒径的钻屑得以分离,并沿不同的筛面滑落。
国内使用的振动筛有两种基本类型:一种是单向振动筛,使用双轴对称的激振器,带动筛面沿其长轴方向作单方向振动;另一种是多向振动筛,动力机带动着偏心轴回转,筛体、筛网与偏心轴连接成一体,筛面则作多方向振动。
振动筛筛网通常用不锈钢钢丝编织而成。筛孔尺寸是影响固相清除效果的主要因素,其规格有:30目、40目、60目、80目、100目、120目、140目、160目和200目等多种。筛孔形状有正方形和长方形两种,后者不易堵塞。
2.水力旋流除砂器
水力旋流除砂器(图2-39)借助离心力来分离浆液中的固相颗粒。在泥浆净化系统中,它接在振动筛之后,从泥浆中清除20～30目以细的钻屑(一般清除70～200μm颗粒),实现泥浆的第二级净化。水力旋流除砂器是一个结构简单,无运动件的筒状设备,上部呈圆筒状,下部为一个倒圆锥体。此外,还有切向进浆管、溢流管和底流孔(或称排砂孔) 。
图2-39 旋流除砂器原理
(a)旋流式除砂器;(b)双螺旋模型;(c)二维迹线表示各种流态
1—进浆管;2—溢流管;3—圆筒体;4—锥形体;5—排砂嘴;6—短路流;7—循环流;8—内旋流;9—外旋流;10—空气柱;11—轴向零速面;12—排出外旋流
由砂泵压送的具有一定压力的泥浆,经进浆管沿圆筒的切线方向进入旋流器上部,由于液流运动的惯性、圆形筒壁的导向和液体重力作用,泥浆在筒内旋转,并形成不断向下推移的螺旋状液流。液流中的固相颗粒因其质量不同受到大小不等的离心作用力,而从浆液中分离出来,甩向筒壁。并在旋转液流带动及其自重的作用下,按螺旋形轨迹沿筒壁滑落。当螺旋液流降到锥体部分时,由于过流截面不断缩小,液流圆周线速度不断加快。在高速旋流的影响下,筒内空气被集中于轴线附近,并且由于液流的卷吸作用,围绕轴线形成一个似柱状负压区。这样,当螺旋液流到大锥体下部(多数钻屑分离之后,已是比较干净的泥浆),便在轴心负压作用下改变方向,形成一个同向旋转的上升旋流并沿轴线按螺旋形上升,由溢流管排出。依靠旋流器内向下与向上两股旋流运动,实现了浆液和钻屑的有效分离和反向汇集。
【泥浆净化机运用前景？】旋流除砂器的规格通常以除砂器上部圆筒直径(单位:in,1in=0.0254m)表示,如:2in、3in、4in、5in、6in、7in、8in、10in、12in 。一般来说,随旋流器尺寸越大,其分离的固相颗粒粒径和单位时间处理的泥浆量也越大。
除泥器的结构和工作原理和除砂器相同,其区别在于结构尺寸、清除钻屑固相颗粒的粒径和处理泥浆的能力不同。除泥器的尺寸小,通常用于分离15～40μm的固相颗粒,泥浆处理量也小。故常用多个除泥器与除砂器配套使用。
除砂器和除泥器的筒体内壁很容易被固相颗粒的高速液流所磨蚀。为了提高其耐磨性,可采用白口铸铁、内壁衬以耐磨橡胶的碳素钢或其他耐磨材料制造。
3.离心分离机
通过除砂器、除泥器后,如泥浆中的固相含量颗粒还不能满足钻探使用要求,则再将除泥器处理后的泥浆抽入离心机分离,可将泥浆中细小岩屑和砂粒分离出去,一般可以除去2μm以上有害固相,并除去钻井液中多余的胶体,控制泥浆黏度,回收重晶石。
分离机有沉淀式、筛筒式、水力涡轮式、叠片式等多种类型。
一般岩心钻探的泥浆净化设备只包括振动筛、旋流除砂器或除泥器、砂泵和泥浆槽箱即可,较少使用离心机。因为取心钻进过程中产生的钻屑粒度细小,以金刚石取心钻进为例,70%以上的岩屑粒度＜0.1mm,所以通常只使用除砂器或除泥器并辅以适当的化学处理剂(如絮凝剂等)即可满足泥浆净化要求。