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。     

波浪形筛网固相运移规律研究

根据钻井液振动筛振动力学的基本原理,通过对波浪形筛网面上的固相受力分析,建立了固相运移动力学模型,分析了颗粒在波浪形筛网面上的基本运动规律,讨论了振动频率、筛面倾角、振动方向角等因素对固相颗粒运移速度的影响。分析结果表明,这种新型波浪形筛网虽然避免了平板筛网的"马蹄铁"效应,但其颗粒运移速度却有所降低。     

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。     

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。     

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。     

提高单轴椭圆振动筛筛网寿命的研究与实践

单轴椭圆振动筛具有结构简单、易于制造和使用维护方便的优点。文章简述了对普通单轴椭圆振动筛一系列的研究、优化和试验，克服了固相颗粒易在出口端集结或部分倒流的缺点，使筛网寿命获得了大幅度的提高。     

振动筛筛网设计新方法

振动筛是钻井液固相控制的主要设备,而筛网则是振动筛的重要部件,通过筛网完成对钻井液固相的控制。由于现代钻井技术（如深井、超深井钻井技术、水平钻井技术、欠平衡钻井技术等）的发展,对钻井液的净化与固相控制提出了更高的要求。为了满足现代钻井的需要,有效地延长使用寿命,防止筛孔堵塞,提高国产振动筛的净化效率,文中介绍利用PRO／E软件和注塑模具计算注塑面积的方法计算设计振动筛多层筛网透筛率,为多层筛网的选择和设计提供了有力支持。     

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。     

考虑固相颗粒作用力的钻井振动筛动力学分析

钻井振动筛在工作过程中，固相颗粒将对振动筛网产生各种形式的非线性作用力：惯性力、摩擦力与冲击力等，这些非线性作用力对振动筛的动力学状态及零部件的寿命都有一定的影响。为了对振动筛的振动系统进行精确分析，文章采用将固相颗粒的各种非线性作用力归化到惯性力与阻尼力中的方法，建立了钻井振动筛的非线性振动方程，并采用富氏级数展开法，得到了振动方程的一次近似解及筛箱系统中固相颗粒的结合系数和当量阻尼系数的计算公式。采用这种理论所设计的振动筛,可获得最佳动力学状态和使用寿命。     

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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。     

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）。     

钻井液振动筛动态特性研究

随着现代设计方法的广泛运用，对振动筛进行动态特性分析，用动态设计取代静态设计已成为现代振动筛设计发展的必然趋势。振动筛是由多个零件组成的复杂组合结构，仅对个别零部件进行分析，无法全面反映振动筛整体的性能，特别是在动态分析中，各零部件之间结合部的接触参数对动态性能的解析计算精度影响很大。文章采用用户自定义矩阵单元来处理筛箱结合部位的接触问题，在商品化软件Pro/Mechanica、ANSYS平台上建立了筛箱的有限元模型，并对其进行动态特性分析，获得了筛箱低阶固有频率与模态振型，找出了筛箱在额定载荷作用下各部位的动态应力分布规律。分析表明，筛箱结构设计合理，且在设计工况下，动态强度满足要求，为该筛的改进设计及后续筛箱动态强度的试验研究提供了必要的依据。     

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。