筒式网振动筛固相运移动力学研究

介绍了一种用于钻井液振动筛的新型筒式结构筛网,这种筛网工作时与筛箱一起振动,同时还绕自身轴线作为旋转运动,具有自洁作用,可大大提高筛分效率。为了定量分析固相颗粒在筒式筛网上的运移规律,对固相颗粒在筒式筛网上的受力情况进行了分析,建立了固相运移动力学模型,提出了筒式筛网的抛掷指数、抛掷运移速度及其计算方法,讨论了筒式筛网的旋转角速度对固相运移速度的影响,给出了旋转角度的极限值计算公式。理论计算结果与试验结果吻合较好。     

筒式网钻井振动筛湿固相颗粒运移模型

筒式筛网是近年来提出的一种新型圆筒结构筛网,其工作时除与筛箱一起振动外,同时还绕自身轴线作旋转运动,具有自洁作用,可大大提高筛分效率。通过湿固相颗粒在筒式筛网上的非淹没区受力情况分析,建立了其单颗粒运移模型,提出了筒式筛网湿颗粒的抛掷指数、抛掷运移速度及计算方法。研究结果可指导筒式网振动筛设计和选择。     

筒式筛网振动筛颗粒群运移模型

通过研究筒式筛网上固相颗粒的运移规律 ,可为筒式筛网振动筛的动力学参数选择和结构设计提供指导。根据筒式筛网非淹没区固相运移的实际情况 ,在拟流体假设基础上 ,建立了固相运移颗粒群模型 ,并给出了模型求解方法。在筒式筛网筛筒转速n =8 6r/min下 ,得到颗粒群的平均运移速度试验值为 0 0 90 17m/s ,而其计算值为 0 110 6m/s,表明试验装置的计算结果与试验结果能够吻合。提出的颗粒群运移模型对筒式筛网振动筛的进一步研究具有较大的参考价值。     

基于DEM的钻井振动筛筛面固相颗粒运移规律

基于软球模型和Hertz-Mindlin接触模型建立了钻井振动筛的DEM分析模型,结合三维离散元分析软件EDEM对固相颗粒群在筛面上的运移过程进行仿真。选取了6种不同粒径颗粒,针对固相颗粒在筛面上的抛掷运动、运移速度及透筛率进行了分析。分析结果表明,固相颗粒在筛面主要通过抛掷运动来实现向前运移,且抛掷指数是一个动态变化值;随着振动筛工作的进行,颗粒运移速度逐渐趋于一个稳定值,粒径对运移速度的影响很大,粒径越小,运移速度越小;透筛率在颗粒入口处最大,且沿着筛面逐渐降低,因此在入口处应该让颗粒通过抛掷运动尽快向前运移,以减少颗粒堆积情况,降低透筛率。     

固液分离机颗粒运移及钻井液透筛过程研究

固液分离机是一种结合了负压系统的新型振动筛,负压系统在振动筛内提供气流从而产生压差,可以加快岩屑上流体的去除,减少有害气体排放,目前关于固液分离机的理论研究较少。为此,对固液分离机运动与颗粒受力进行分析,基于运动学及流体力学研究固液分离机筛面上固相颗粒的运动状况及钻井液的透筛流动过程,建立了固液分离机处理量及处理效果的数学模型。以筛面固相颗粒运移速度和钻井液透筛流速作为表征固液分离机性能的指标,通过仿真计算探究固相颗粒运移速度和钻井液透筛流速的影响因素。研究结果表明:提高传送带速度可以提高固相颗粒运移速度;提高固液分离机的激振频率、振动幅度和负压可以提高钻井液透筛流速,钻井液黏度的增加会导致透筛流速减小。研究结果可为固液分离机的设计及现场应用提供一定的参考。     

钻井液振动筛固相运移动力学分析

在推导钻井液振动筛按圆、直线和平动椭圆三种运动轨迹振动方程的基础上,分析了钻井液固相颗粒在非淹没状态下相对于振动筛面做后滑、抛掷、静止和前滑四种状态下的运移动力学条件,即固相颗粒速度和位移的动力学方程。按方程仿真计算得到的固相颗粒运移速度与实测的运移速度相比,相对误差小于15％,吻合较好。综合分析认为,钻井液固相颗粒在平动椭圆振动筛的运移速度高于直线振动筛,在直线振动筛上的速度又高于圆型振动筛。     

钻井筛处理量的数学建模和试验研究

钻井筛的处理量是由钻井液中固相和液相的各自含量决定的。引入固相-筛网干涉系数和筛网固相载荷系数。来计算钻井液中临界、大尺寸固相颗粒对处理量的影响；在综合考虑固相运移速度、钻速、井眼尺寸、钻井液流量、固相的粒度分布和筛孔面积等参数对处理量影响的基础上。建立了钻井筛处理量的实用计算模型。现场试验表明，该计算模型具有较高的精度。对钻井筛的选用具有指导作用。     

钻井振动筛基本参数的合理选择

钻井振动筛能否实现良好的性能,取决于基本参数的选择。文章对抛掷指数、筛面倾角、激振频率、振幅、振型、振动方向角、筛网以及工艺参数对振动筛处理量和固相运移速度的影响做了探讨和理论分析,并提出了相应参数的选择参考值,为振动筛的设计和使用提供理论依据。     

基于复合旋转运动的钻井液过滤方法与装置

针对现有钻井液过滤方法的不足,研究了一种基于复合旋转运动原理的钻井液过滤装置。应用该方法的装置在清除筛网上的固相颗粒时有如下特点:固相颗粒可在重力和离心力的合力作用下脱离筛网;筛网的自转形成了一个紧凑的过滤抛离过程,自转周期决定了固相颗粒在筛网上的停留时间;颗粒在无激振、不停机和无辅助装置的条件下自由地脱离筛网。实验结果表明,应用该方法的过滤装置具有柔性振动、高分离因数和连续排料等特性。     

泥浆筛动力学对其性能的影响

本文着重讨论振动对于泥浆筛通过液体的能力,固相颗粒的输送以及筛网孔眼被堵塞的影响。     

Kinematic Law of Solids on a Drilling Fluid Vibrating Screen

Based on solid-liquid two-phase flow theory and dynamic principle of a vibrating screen, the kinematic behavior of solids on the vibrating screen is studied. In submersed condition, the formula of suspension size of solids, the terms of free flight and suspension motions are developed, and the kinematic behavior of solids when they enter free flight is discussed. After the liquid endpoint, the kinematic terms of sliding backward and forward, free flight, remaining in contact with the screen and staying stationary on the screen for solids are obtained, and a mathematical model that can predict solids conveyance velocity is developed.     

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双轴变椭圆振动筛的主要特点是筛面抛掷指数从泥浆入料端到出料端 由大到小递减，在泥浆入端具有较大的抛掷指数，能有效地提高固液分离速度，减少钻井液沿筛面的流程分布；出料端抛掷指数较小，可减少岩屑颗粒的硫碎和透筛量；同时，岩屑沿筛面的运移速度基本保持不变，可保证岩屑顺利排除，并避免了平动筛在出料端输送能力过剩。因此提高了振动筛的处理能力。文章介绍了该筛的工作原理，筛面运动参数的仿真，讨论了力心与质心的相对位置关系对筛面运动规律的影响。给出的结论可以直接指导双轴变椭圆振动筛的设计和研究。     

钻井液振动筛叠层筛网透筛率的研究

从理论上详细论述了钻井液振动筛叠层筛网对固相颗粒分离的影响 ,首次提出用透筛率的概念定量地描述这一影响 ,并进行了实例计算。研究表明 ,当上下层筛网随机叠加时对透筛率的影响有以下几种情况 :(1)当上下层筛网开孔尺寸相除的余数为零 ,任意组合叠层筛网的透筛率分别为某一常数 ;(2 )上层筛网目数一定时 ,下层筛网目数越大 ,则透筛率越小 ;(3)上下层筛网的目数相差越小 ,透筛率越小 ;(4 )任意目数的上下层筛网随机叠加后 ,其透筛率仅在一个小范围内变化 ,因此任一叠层筛网有其固有的透筛率属性。     

ZS6型钻井液线性振动筛研制

ZS6型线性振动筛采用双电机反向自同步旋转作为激振源,实现筛箱振 型为线性振动。与传统圆轨迹振型的振动筛相比具有诸多优点,特别是ZS6型线性振动筛使用了寿命较长的板式叠层粘接筛网,大大提高了钻井液固控水平。现文详细阐述了ZS6型线性振动筛的基本工作原理、结构、性能特点、工作参数、室内试验与现场使用效果等。还特别阐述了板式叠层粘接筛网的结构特点。     

变径提升管反应器扩径段内固含率分布研究

以催化裂化平衡催化剂为固体介质，空气为流化介质，在变径提升管流态化实验装置上，考察了扩径段内固含率的轴径向分布情况及操作条件的影响，并对瞬时固含率信号进行了概率密度分析。结果表明，变径提升管内截面平均固含率沿轴向大致呈S形分布，扩径段固含率高于等径提升管底部；扩径段径向固含率呈中心稀、边壁浓的不均匀分布，相对于等径提升管底部，径向不均匀程度得到有效改善；截面平均固含率及各径向位置固含率均随颗粒循环速率的提高和表观气速的降低而增大。扩径段各径向位置瞬时固含率信号波动强度大，频率高，概率密度分布均匀，有利于强化气固混合并改善两相间接触情况。     

钻井岩屑粒径分布规律的研究

钻井振动筛是固控系统的重要分离设备,其主要任务是清除钻井液中直径大于74μm的固相颗粒。对辽河油田7口井深0～3500m的钻井岩屑进行了实地取样,分析了岩样颗粒直径大于74μm的粒径分布特征。分析结果表明,钻井岩屑具有明显的片状特征,颗粒的粒径分布主要与地层岩性和破岩工具有关,随着井深的变化,其岩样粒径分布呈现出幂分布、2分布和瑞利分布等3组典型规律。给出了岩屑颗粒的概率直径;建议在筛面颗粒运动特性研究、筛网工作载荷的计算和激振方式的选择中,应考虑岩屑颗粒片状特性的影响。     

北部湾水基钻井液固相控制与重复利用技术

北部湾地区地质条件复杂,钻井难度大,结合北部湾地区钻探的实际情况,通过对影响水基钻井液重复利用因素的分析,对废弃钻井液的粒度分析和性能检测制定了一套成熟的固相控制技术。通过检测废弃钻井液中固相颗粒粒径分布,优化固控设备的搭配和参数配置(尤其是振动筛筛布选择),选择离心机分离能力、布局和台数等,从而提高固相控制效率,达到有效净化废弃钻井液的目的;制定了一套合适的废弃钻井液处理方式:先检测回收的废弃钻井液性能,然后通过固控设备来净化废弃钻井液,合理配制新浆量进行稀释处理废弃钻井液,使钻井液性能满足下一口井或井段的开钻要求,节省了材料成本、人工成本和运输成本。北部湾水基钻井液固相控制与重复利用技术在北部湾地区29口开发井进行了成功应用。      

内构件对高密度提升管颗粒浓度分布的影响

为改善工业高密度提升管反应器内颗粒浓度径向的不均匀分布 ,对加设钝体式内构件的提升管内颗粒浓度分布规律进行研究。试验结果表明 :由于钝体对回流颗粒的阻截 ,使床层底部颗粒浓相区的平均颗粒浓度有所下降 ,但对颗粒循环量没有影响。与传统提升管相比 ,颗粒浓度的径向分布变得均匀 ,在一些轴向位置甚至出现中心颗粒浓度高而边壁低的分布 ;钝体的约束使颗粒的湍动程度增加