双电机钻井废液双轨迹振动筛结构优化研究

振动筛作为钻井泥浆净化的第一级设备,是必不可少的。在钻井过程中分离废弃钻井泥浆时,为了更好地适应恶劣、复杂的钻井废液,一般采用双轨迹振动筛。双轨迹振动筛制造要求较一般振动筛更高,主要在于双轨迹之一的椭圆轨迹对振动源的力心和质心重合精度要求较高。在制造时,需要对结构多次优化才能达到要求。利用现有技术及3D模拟,实现了在振动筛的两振动电机横跨筛箱的情况下,精确定位直线轨迹激振器相对位置; 在实现平动椭圆轨迹时,利用力心坐标值与两电机产生的激振力矩比值、电机轴线在电机稳定运行时的相位差角、以及电机的摆放座板与水平轴夹角之间的规律式,确定激振力比值及电机轴线在电机稳定运行时的相位差角。在降低成本的同时,提高了结构组合精度。可为振动筛结构优化提供理论指导。     

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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。     

基于Matlab的三轴惯性振动筛力心解析

在振动筛设计中,力心与质心的位置关系直接决定着振动筛的运动轨迹,因此力心的存在性及其位置确定非常重要。给出了三轴惯性振动筛力心的定义,建立了三轴惯性振动筛的简化模型,借助Matlab软件采用解析方法证明出其力心的唯一存在性,并进行了3个实例的力心位置计算。结果表明:三轴惯性振动筛有力心存在,且是唯一确定的。     

双轴惯性振动筛力心与质心的计算方法

在双轴惯性振动筛设计中,确定力心与质心位置并使其重合,是至关重要的设计计算工作。文内给出在平动椭圆振动筛设计中如何保证力心与质心重合的具体措施。同时还给出有关CAD的程序框图。文中的计算方法已经在DSZS型多功能振动筛研制中得到实际应用。     

GW—S1型自同步平动椭圆振动筛动力学

自同步平动椭圆振动筛具有处理能力大、工作噪声小、结构简单和维护保养方便等特点。介绍了一种工作噪声小于75dB,利用两具有不等质径积的激振电动机激振的GW—S1型自同步平动椭圆振动筛,建立了其动力学模型;根据Hamilton原理,导出了该型振动筛的自同步条件和稳定运转条件;讨论了影响振动筛同步性能和稳定性的因素,给出了要实现平动椭圆运动的条件。分析结果表明,在满足自同步条件和稳定运转条件时,振动筛能够同步稳定运转,且影响振动筛同步性能和稳定性的因素是一致的。设计时保证“力心”与参振质量的平均质心重合,就能实现振动筛的平动椭圆运动。     

基于运动合成原理的三电机椭圆振动筛动力学研究

为了满足大筛面面积钻井振动筛的需要，介绍了一种基于直线运动和圆运动合成原理的三电机椭圆钻井振动筛。针对惯性振动筛，在略去振动筛支撑弹簧的阻尼力和弹簧力的条件下，建立了其动力学方程，运用分析力学理论建立了振动筛的自同步条件和稳定运转条件，讨论了影响该振动筛的自同步性和运动稳定性的因素。研究结果表明：激振电机的偏心质径积越大、转速越高，振动筛参振总质量和转动惯量越小，振动筛的自同步性能和运动稳定性越好；圆激振电机的回转中心和直线激振电机的安装位置相对于振动筛总质心有一定偏移，更有利于振动筛的自同步和运动稳定。     

双电机激振自同步平动椭圆钻井筛动力学分析

自同步平动椭圆钻井筛具有筛堵现象轻微、处理量大、结构简单、维护保养方便等特点,它是继强迫同步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。对双电机激振自同步钻井筛做了理论研究,给出了自同步条件,确定了平动椭圆筛力心,并用解析法证明了力心的唯一性。建立了自同步平动椭圆筛的力学模型,通过动力学分析,得出了筛箱轨迹方程,并用MATLAB软件对其轨迹进行了仿真分析。     

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.     

平动椭圆钻井振动筛研究的新进展

在钻井振动筛的 4个发展阶段中 ,平动椭圆振动筛被称为第 4种运动轨迹的振动筛 ,兼具圆振动筛和直线振动筛的优点 ,其筛面固相运移速度比圆振动筛提高 15 % ,处理量比直线振动筛增大 2 0 %～ 30 %。为此 ,介绍了平动椭圆振动筛设计的基本理论———“力心”理论 ,对比分析了国内外几种最新研制的平动椭圆振动筛 ,其中 ,国产GW— 1型钻井振动筛工作参数匹配最佳 ,处理能力最大 ,GW—S1型钻井振动筛在同类振动筛中综合性能最佳。     

振动筛

钻井液振动筛作为最关键的第一级钻井液净化设备,其优劣决定着整套固控设备的处理效果。介绍了平动椭圆振动筛、直线振动筛、双轨迹振动筛的原理、结构及技术参数,其中,S250-2平动椭圆振动筛巧妙应用了"力心理论",利用两个成角度的振动电机在筛箱上方同步反向旋转,形成平动椭圆运动轨迹,提高了净化效率;S250-5双轨迹振动筛由两个电机组成,用以实现两种轨迹的转换,结构更简单、可靠性更高。该系列振动筛综合性能良好,应用中减少了钻井液损失,提高了钻井时效,缩短了钻井周期,可广泛推广。     

旋带式负压振动筛上固相颗粒运移规律研究

负压振动筛作为一种新型的固控振动筛,应用越来越广泛。MUDCUBE旋带式负压振动筛作为负压振动筛的一种重要形式,其结构、运行原理及运移规律有别于其他负压振动筛。介绍了MUDCUBE旋带式负压振动筛工作原理; 建立了固相颗粒物在筛面上的力学模型; 描述了固相颗粒物在筛面的运移规律,其主要运动形式有抛掷运动、相对滑动、相对静止3种。抛掷运动有利于钻井液与岩屑的分离,是振动筛筛上物的主要运动形式。分析了不同工艺参数对固相颗粒物运移的影响规律。现场实际运行情况表明,旋带式负压振动筛处理后固相的含液率比传统振动筛减少了89%左右。     

ZS6B型钻井液直线振动筛及其应用实践

在ZS6A型直线振动筛基础上改进而成的ZS6B型直线振动筛 ,更适合我国钻井工艺的实际情况 ,能够满足连续钻进的工艺要求。这种新型振动筛采用较大功率、较大激振力的振动电动机提高工作参数 ,并改变了电动机的安装型式 ,提高了电动机的使用寿命 ,使得振动筛处理量更大 ,筛分效果更好 ,排砂更为流畅 ,振动平稳 ,隔振效果好 ,噪音小。其下部板式叠层粘接筛网的安装角度布置合理 ,更有利于提高排砂效果。对板式叠层粘接筛网中六方孔形筛板以及筛网、筛板、筛框的粘接工艺也进行了重大改进 ,使得振动筛的寿命更长     

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。      

井下增压装置提高钻速机理与适用性

利用井 下增压装置产生高压射流辅助钻头机械破岩是提高机械钻速的有效手段之一,现有井下增压装置可分为利用钻井液水力能量和钻柱振动能量2种增压方式。针对不同地层对井下增压装置输出压力要求和不同增压方式适用井深条件等问题,通过数值模拟和现场试验分析等手段,研究了地层岩石力学参数对增压射流破岩的压力要求,探讨了2种井下增压方式的适用条件。结果表明,在地层岩石的摩擦角为20°~50°、内聚力小于60 MPa、当井下增压装置输出射流压力达到100 MPa以上、喷距不超过10倍当量喷嘴直径时,增压射流具备直接破岩能力。钻柱减振增压集钻柱减振和井底钻井液增压为一体设计新思路,装 置活动部件少,受井深、钻井液性能参数等影响小,井下最长工作时间已达230 h以上,比利用钻井液水力能量的增压方式具有更宽的适用范围。     

临兴–神府井区废弃钻井液处理技术

为了解决临兴–神府井区废弃钻井液处理效率低、处理成本高等问题,开展了废弃钻井液无害化处理与重复利用技术研究.在分析废弃钻井液特性以及处理难点的基础上,研发了无毒、廉价的复合高效固化剂和复合铝盐破胶剂,产生的破胶压滤液经处理后用于配制钻井液;结合减量处理设备,研究形成了废弃钻井液无害化处理与重复利用技术.现场试验表明,废...     

S310系列钻井液振动筛性能现场测试分析

目前,钻井液振动筛的振动轨迹主要分为直线轨迹和平动椭圆轨迹,2种轨迹在处理不同井段钻井液时各有优势.在具体应用中采用1种轨迹振动筛全程处理.笔者对可转换轨迹的S310-2型双轨迹振动筛和S310-1型单轨迹振动筛在相同工况下进行现场测试.根据得到的钻井液处理量、钻屑含水率及振动轨迹平稳性等性能参数,针对不同成份钻井液和...     

指向式旋转导向钻井系统角位置测量方法

指向式旋转导向工具在国内的研究起步晚,许多技术环节还处于攻关阶段。该系统钻头轴(或偏心轴)与钻铤的相对角位置测量是工具在导向过程中保持工具面相对大地稳定的关键和前提,其精确度和实时性至关重要。在研究指向式旋转导向系统工具结构和工具面测量原理的基础上,对利用旋转变压器的2种角位置测量方法——反正切法和鉴相法进行适用性对比分析,对2种算法进行了仿真,并优选鉴相法开展实验室平台验证。仿真及实验结果证明,在电动机模拟井下转动并受干扰的情况下,鉴相法比反正切法处理后的信号具有更强的稳定性,能够较好地实时跟踪并高精度还原工具偏心轴相对于外部钻铤的转动角度,为钻头轴工具面角的测量、导向控制以及整个工具的研制提供了基础。     

ZJ15钻机底座的振动测试分析

对一现役ZJ15钻机底座在两种钻井速度下的振动情况进行了测试和分析。分析结果表明,底座的振动强度与井深、地质条件和钻井液密度有关;弯曲的方钻杆是造成底座水平方向振动的最主要原因;万向轴因与钻台面存在夹角,从而引起底座在三个方向的振动;采用四挡钻进时,万向轴的工频及其倍频接近底座垂直方向的固有频率是引起底座在该方向振动强烈的原因。建议对ZJ15钻机底座万向轴的安装做一些调整。