自同步平动椭圆振动筛的理论研究

对新研制的双激振电动机驱动平动椭圆振动筛做了理论研究 ,建立了自同步平动椭圆筛的力学模型 ;通过对该型筛的动力学分析 ,确定了平动椭圆筛力心 ,并用解析法证明了力心的唯一性。该型筛的电动机位置和其内部结构完全不同于美国BEM振动筛 ,它通过调节上、下偏心块的夹角 ,可实现力心与筛箱质心的重合 ,从而也形成平动椭圆振动轨迹。与GW - 1型和BEM型平动椭圆振动筛相比 ,该型筛节省占地面积 ,噪声小 ,运转平稳 ,钻井液处理量大大增加     

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。     

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。     

双运动轨迹振动筛的设计

针对钻井液振动筛只能以一种轨迹运行,振动力的大小难以调节,很难满足复杂井钻井作业要求的问题,设计了一种新型结构的振动筛。该振动筛仅利用2台振动电动机的合理配置就可实现2种振动轨迹的转换,振动电动机内部的可变振动力偏心块结构非常新颖,利用此结构能够得到直线和椭圆轨迹运动所需的振动力,结合双电动机反向自同步原理,可以实现理想的双轨迹振动。现场应用表明,在砂岩地层钻进,使用直线振动轨迹振动模式时振动筛排砂速度很快,处理量大,在泥岩层采用平动椭圆轨迹振动模式,减少了糊筛网的现象。     

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。     

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。     

用现代动态设计方法开发新型钻井液振动筛

为了满足不断提高的现代钻井工艺技术的需要 ,用现代动态设计方法研制开发了GW—1型平动椭圆钻井液振动筛。在理论研究和现场调查研究的基础上 ,利用Pro/E软件在工作站上进行了GW— 1型平动椭圆钻井液振动筛的三维建模设计、结构强度分析及模态响应分析 ,指出GW— 1型平动椭圆钻井液振动筛兼有圆型筛和直线型筛的优点 ,其核心技术是“力心”理论 ,“心脏”部件是激振器。新型振动筛是现代动态设计方法和理论研究及实践经验的产物。     

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。     

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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。     

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。     

新型平衡椭圆运动钻井液振动筛的研制

通过分析目前国内钻井液振动筛制造水平和应用现状，设计了一种新型平衡椭圆运动钻井液振动筛，该振动筛采用双层双联模式．并应用了新型平衡椭圆激振系统、变频电机、新型泥浆搭接口等先进部件。现场试验表明，该筛具有设计新颖、椭圆精度高、操作方便、处理量大、工作可靠、筛网寿命长、噪声低等优点，与同规格的直线振动筛相比处理量可提高30％以上，而且符合钻井液振动筛组合配套原则，可明显改善固控质量，提高钻井工程的整体效益。     

旋转滚筒振动筛的研制

旋转滚筒振动筛集滚动、振动及筛转等运动于一体，筒式筛网由具有一定几何形状的特制不锈钢细筛网组成，从而提高了除砂效果。现文介绍 其结果、原理与现场试验情况，该旋转滚筒振动筛已获得国家专利（ZL93208282．3）。     

钻井液直线振动筛参数的优化匹配

以激振力最小和抛指数最大为设计目标,解决了直线型振动筛设计时的参数匹配问题,重视直线振动筛的使用寿命,使激振力的最小的正体系数为2,同时也重视处理效果（系数为1）,设计直线振动筛时,对两个目标重视程度不同时,只需调整两系数即可,为设计直线振动筛提供了一种优化参数方法,并得出了符合国际CB／T11648－89的钻井液直线振动筛优化参数表格。     

钻井液振动筛性能参数的虚拟测试系统

钻井液振动筛的工作性能是与其动态性能参数紧密相关的，国家标准规定每台出厂的振动筛必须进行动态试验，经检测合格方可出厂。为此，应用LabVIEW软件开发了钻井液振动筛性能参数的虚拟测试系统。该系统由传感器、信号放大器、数据采集卡、虚拟仪器等组成，可完成振动信号实时采集、处理和分析。对SDZS型钻井液振动筛的动态性能参数进行了测试和分析，结果表明该系统性能可靠、操作简便、易维护，如增加部分仪器，该系统还可用于机械设备的故障诊断、结构动态分析、机械阻抗的测量等。     

单轴椭圆型振动筛动力特性的理论分析

单轴椭圆型振动筛是一种结构简单和使用维修方便的钻井液固控设备。常规的单轴椭圆型振动筛具有完全对称的结构，工作状况常常不能令人满意。从理论上对非对称单轴椭圆型振动筛进行了探讨，给出了非对称单轴椭圆型振动筛筛面上各点的运动轨迹、速度及加速度，并对固相颗粒在筛面上的运移机理作了分析。指出尽管非对称单轴椭圆型振动筛更有利于钻屑的排出，运动更趋合理，但在进行结构设计时，激振中心的偏离位置不能超过极限状态，否则会导致钻屑后退。     

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     

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。