合成激振力不通过筛箱质心时的振动筛动力学分析

建立了合成激振力不通过筛箱质心时的筛箱振动模型,得到了筛箱的振动微分方程组及其解.分析结果表明,如果两振动电机的合成激振力不通过筛箱的质心,则筛箱上不同点处的振幅是不同的.因此在进行钻井液直线振动筛设计时,要综合考虑使用工况确定筛箱的质心,使两振动电机的合成激振力通过筛箱的质心,同时设计减振系统时要使减振器尽可能通过筛箱质心对称布置,从而使筛箱在处理钻井液时尽可能为理想的直线运动,从而使振动筛排出钻屑更加快而流畅,避免筛箱不规则的运动而影响振动筛的分离效果.     

直线钻井液振动筛结构的应力计算

应用计算机辅助设计和Ⅰ－ＤＥＡＳ分析程序对直线钻井液振动筛结构进行了三维有限元应力计算，获得了整体结构的应力分布规律，找出了结构受力较大的部位。在计算工况下，侧板上部受拉，下部中间部位受压。在侧权转角处有一明显高应力区，应力分布不合理，应改进设计。此外，激振横梁中部横截面上应力值较大，应提高激振横梁疲劳强度。     

双激振电动机均衡椭圆运动振动筛动力学分析

双激振电动机均衡椭圆运动振动筛是美国SWACO公司近几年开发的一种新结构椭圆振动筛 ,其结构特点是两个激振电动机的纵向轴线与筛箱的纵向轴线成α角 ;与筛箱的水平面成 β角。对这种振动筛的动力学分析表明 ,其筛箱上各点的椭圆运动轨迹与筛箱质心的运动轨迹完全相同 ,椭圆轨迹的长轴是常数 ,短轴随α角的大小而变化。在美国的两次现场对比试验表明 ,这种均衡椭圆振动筛处理的钻屑更干燥 ,能多回收昂贵的钻井液 ,降低钻井成本 ,且在相同条件下比直线振动筛具有更大的钻井液处理量。     

直线型振动筛优化过程应力分析

建立了直线型振动筛的有限元模型。根据振动筛在工作时激振力随着时间出现变化这一特点,选取沿振动方向向下的激振力峰值70kN作为初始载荷;对振动筛进行静态应力分析,获得了振动筛受力时的应力分布情况以及变形趋势;分析发现电机的布置方式会造成机座横梁上应力集中。此外,侧板加固板存在应力较低的区域,根据上述现象并对振动筛进行改进,对振动筛的优化设计工作提供了可靠的理论依据。     

复合轨迹振动筛的工作原理及计算机模拟

为了提高钻井液振动筛的工作效率,设计了一种复合轨迹振动筛。根据钻井液振动筛动力学的基本原理,分析了该筛的工作原理,并采用计算机模拟对其筛面运动进行分析。模拟计算结果表明筛面上各点可实现不同的直 线运动轨迹,且在筛箱入口端有较大的抛掷指数,以加速钻井液中固相和液相的分离,在出口端有较大的输送速度,以加速把固相岩屑输送出筛面,防止固相岩屑透筛。该筛可提高振动筛钻井液的处理能力和分离效果;设计时激振力作用线应向筛箱入口端移动,且不能超过极限位置,同时,激振力作用线不能向筛箱出口端移动。     

多功能试验振动筛及筛分试验研究

钻井液振动筛就筛箱的运动情况分有圆筛、直线筛和椭圆筛。就激振轴数量来分有单轴惯性筛和双轴惯性筛。本文根据双轴惯性筛的力学分析,研制了多功能钻井液试验筛,并进行了有关的筛分试验研究。     

逆循环椭圆力激振自同步钻井液振动筛研制

利用自同步原理,采用逆循环椭圆力激振,设计了一种自同步平衡椭圆运动钻井液振动筛。该振动筛采用较小振幅,选用特制弹性元件,并设有多功能缓冲箱、筛网限位板、防短路挡板、防溅挡板等专用机构。现场应用表明,逆循环椭圆力激振可以有效诱导颗粒团聚,使筛面有自清洁作用,减少筛糊和颗粒透筛现象,明显改善固控质量,处理量比同规格直线振动筛高30%以上。该筛具有设计新颖、运转平稳、椭圆精度高、处理量大、排屑干度高、筛网使用寿命长、噪音低等优点,具有较大的推广应用价值。     

ZS6B型钻井液直线振动筛相频特性与幅频特性分析

ZS6B型线性振动筛采用双电机反向自同步旋转作为激振源,实现筛箱的线性振动.根据该振动筛的工作原理,得出筛箱运动微分方程.采用频率响应分析方法,分析了该直线振动筛的相频特性、幅频特性.重点讨论了筛箱相频特性、幅频特性与不同阻尼因子之间相互影响关系,为设计、使用和制造钻井液振动筛奠定了基础.     

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双轴自同步平动椭圆振动筛比强迫同步的平动椭圆筛结构简单，噪音小，维护保养方便，且处理量比自同步直线振动筛大。它是继强迫同步的平动椭圆筛和自同步直线振动筛之后的钻井振动筛的又一主流筛型。建立了双轴自同步平动椭圆振动筛的运动方程，从激振轴的转矩方程出发，得到了其自同步条件；利用振动筛的稳定性扰动方程得到了同步稳定运转条件。建立了双轴自同步平动椭圆振动筛的力心理论和利用力心理论设计的方法。结果表明：双电机驱动的椭圆振动筛能够实现自同步稳定运转，且两电机的驱动力矩之差、摩擦力矩之差及参振质量对质心的转动惯量越小，同步性越好；大激振轴回转中心和筛箱质心运动的椭圆长轴方向间的距离与筛箱质心和该激振轴回转中心到质心椭圆长轴方向的垂线间的距离之差越小，振动筛的运动稳定性越好，当激振力的力心与参振质量的质心重合时，就能实现平动椭圆运动。     

GW—1双轴平动椭圆钻井液振动筛的研制

研制的GW— 1钻井液振动筛由筛箱、筛箱倾角调节机构、筛底座、激振器、支架、电器系统和钻井液进入系统组成。该筛应用平动椭圆振动理论 ,在先进的Pre软件上完成设计。结构设计中参照国外先进振动筛的有关结构 ,便于与国际接轨。全面的动态特性检测、应力检测及现场工业性试验表明 ,GW— 1钻井液振动筛单筛处理量达到 5 0L/s ,使钻井液中含砂量降低2 0 %～ 30 % ,使用细目筛网达到 12 0目 ,筛分效果好 ,运转平稳可靠 ,可满足不同钻井工艺的要求 ,具有很好的推广应用前景。     

振动筛的自定中心理论分析与设计

分析了普通椭圆运动振动筛、卧式椭圆运动振动筛以及圆运动振动筛激振轴的运动情况后得出:轴心运动轨迹为圆的振动筛工作时,激振轴上存在一根绝对速度始终为零的瞬心轴。只要传动胶带轮的几何中心线与瞬心轴重合,胶带轮就只作定轴转动,不随筛箱运动。这就是自定中心振动筛的自定中心原理。     

钻井液振动筛发展趋势探讨

介绍并分析了国内钻井液振动筛在现场应用、结构设计等方面存在的问题,对近年来国外钻井液振动筛的主要性能、结构特点以及发展应用情况作了总结,并指出今后钻井液振动筛应在节能、环保、高效、细化筛网等方面进一步加强研究。     

钻井液振动筛的应用与发展水平

目前国内有单轴续性式（即普通椭圆筛和圆型振动筛＿和双轴惯性式（即双轴直线振动筛和双轴平动椭圆筛）两类振动筛，根据国内振动筛发展情况，提出高轨迹钻井液振动筛设想，国外已向细目（２００目以上）振动筛和大筛网（３ｍ＾２以上）振动筛发展。振动筛筛网国内外都有单层，叠层和粘结式筛网，最近国外又发展一种波纹锥形网，今后，钻井液振动筛应在细筛网，双层振动筛和振动筛的运动学方面的加强研究。     

国内外钻井液振动筛的发展水平

介绍了国内外钻井液振动筛的概况和几种新型振动筛的特点。指出钻井液振动筛的发展动向是更新固控机理,发展新型固控设备;同时简化现有设备,提高分离效率,改善振动筛的性能,用振动筛—离心机二级固控取代现有多级固控系统。最后提出了关于振动筛分类的建议。     

井漏条件下岩屑录井取样方法的改进

针对在钻遇漏失层段加入堵漏材料后无法连续开启振动筛，岩屑难以连续捞取而失去取样连续性和准确性的难题，经多井探索，改进取样方法，制作了新的取样盒，试用后证实。既满足了漏失层段的岩屑录井取样要求，同时对在漏失层段钻井时及时排除钻井液中的固相颗粒起到了积极的作用。     

振动筛现场问题及解决方法

针对振动筛在现场应用中出现的筛网寿命短、跑浆、振动电动机的固定螺栓断裂、电气故障等问题,以S250系列平动椭圆振动筛为例,分析了出现上述问题的原因,并从现场安装调试和维护保养的角度提出了相应的解决方法,即设置合理的振动幅度,保证正确的电路连接,调节合适的筛箱角度,安装筛网时保证适当的张紧力,振动筛累计工作2月后对振动电动机上的轴承进行润滑,振动电动机损坏后正确地更换。     

第七代超深水海洋平台钻机双井架的等强度多目标优化

为了解决第七代超深水海洋平台钻机双井架结构笨重、安全系数小、变形大和材料使用率低等设计不合理的问题,基于等强度理念对双井架进行了优化设计：参照API Spec 2C-2004标准并采用有限元法,分析了双井架在典型工况下不同杆件截面参数时的应力、位移变化规律;以双井架质量、最大应力、最大位移和不同高度段的应力差异程度为优化目标,采用单因素与响应曲面法进行杆件截面参数优化,获得了最优截面参数组合。研究结果表明：①初步设计的双井架在风暴自存工况下安全系数小于API Spec 4F-2013要求的1.67,最大位移大于规范允许值l/400,在井架的下支柱和顶部横杆处最危险;②双井架应力随高度升高而减小,在设计双井架时应偏向从低到高考虑杆件截面强度;③双井架最终优化方案满足各典型工况要求,较之于原方案,质量、最大应力、最大位移和不同高度段应力的最大偏差率分别降低16.18%、29.25%、29.35%、67.67%,提高了材料利用率。结论认为,采用单因素与响应曲面法相结合的等强度多目标截面参数优化方法,对于双井架结构参数优选和相关井架设计具有指导意义。     

钻井液振动筛传动方式初探

钻井液振动筛大都为惯性振动筛，按筛箱振动型式分有圆型振动筛、直线型振动筛和椭圆型振动筛。由于激振器与筛箱一起参振，激振器与动力机之间必须采用常规的万向节或柔性带实现动力传递。为克服常规的万向节、柔性带传动的传动链长、结构复杂和易损坏等缺点，提出采用胶带直接驱动代替常规的万向节或柔性带传动，并在激振器胶带轮和传动方式上作一定改变，便可满足使用要求。这种传动方式具有传递可靠和结构简单等优点，已成功地应用于2ZZS－T直线型振动筛上，使用效果良好。