Модернизация вибросит для очистки бурового раствора путем перевода их на высокочастотный режим колебаний

Shale shaker upgrading by switching to high-frequency vibration mode

А. KOSTYUK, Ph.D. in Engineering Science

Рассмотрены вопросы модернизации вибросит, применяемых для очистки бурового раствора путем замены низкооборотных (1500 об/мин.) вибраторов на высокооборотные вибраторы (3000 об/мин.). Раскрыт механизм повышения эффективности очистки бурового раствора при увеличении частоты колебаний. Статья предназначена для разработчиков вибрационных сит, а также для буровых организаций, осуществляющих бурение и капитальный ремонт скважин для добычи нефти и газа.

The paper deals with upgrading of shale shakers used for drilling mud cleaning by replacing low speed vibrators (1500 rpm) with high speed vibrators (3000 rpm). The concept of improving the drilling mud cleaning efficiency at increased vibration frequencies is described. This paper is intended for shale shaker developers and oil and gas well drilling and workover companies.

Современные вибрационные сита, применяемые для очистки бурового раствора, осуществляют процесс очистки на частоте колебаний, близкой к 25 Гц при амплитуте колебаний 2…3 мм. Исключение составляют вибросита фирмы Derrick, работающие на частоте 29,2 Гц. Благодаря этому данное вибросито является в настоящее время самым мощным виброситом по пропускной способности бурового раствора.

Существенным недостатком указанного режима очистки бурового раствора на современных вибрационных ситах является то, что буровой раствор значительное время находится в полете над сеткой вибросита и только в отдельные моменты времени взаимодействует с сеткой. В моменты взаимодействия бурового раствора с сеткой происходит процесс очистки раствора и диспергирования его комковидных частиц. Очевидно, что качество очистки раствора зависит от числа взаимодействий в единицу времени локальных объемов бурового раствора с сеткой вибросита. Данное утверждение подтверждается экспериментальными данными, которые показали, что эффективность способа очистки возрастает по мере увеличения времени нахождения частиц на сетке [1].
Для увеличения числа взаимодействий локальных объемов бурового раствора с сеткой автором впервые предложено увеличить частоту колебаний рамы с сетками в 2 раза, т.е. до 50 Гц, что увеличивает число взаимодействий локальных объемов бурового раствора с сеткой в 2 раза. При выборе этой частоты учитывались следующие важные особенности:

– во-первых, промышленность выпускает вибраторы во взрывозащищенном исполнении, генерирующие механические колебания на частоте 50 Гц, что создает предпосылки для их применения в виброситах для очистки бурового раствора и осушки шлама;

– во-вторых, лабораторные эксперименты по оценке пропускной способности бурового раствора через вибрирующую сетку показали, что при переходе с частоты колебаний 25 Гц на частоту колебаний 50 Гц пропускная способность увеличивается до 3-х раз [2] (см. рис. 4 на стр. 19 отчета).

Следует отметить, что авторы указанного отчета не обратили внимания на существенное увеличение пропускной способности бурового раствора через вибрирующую сетку при увеличении частоты колебаний до 50 Гц, не придали этим данным существенного значения, не сделали вывода о целесообразности повышения частоты колебаний. В результате в число итоговых рекомендаций отчета информация по данному вопросу не была включена [2] (см. стр. 95, 96, 123, 124 отчета).

Целесообразность увеличения частоты колебаний вытекает также из анализа соотношения масс вибраторов со статическими моментами, приведенными к условию получения одинакового виброускорения вибрирующей рамы вибросита, но на различных частотах колебаний: на частоте 25 Гц, и на частоте 50 Гц. Автором теоретически установлено, что при переходе с частоты колебаний, равной 25 Гц на частоту колебаний, равную 50 Гц, статический момент дебалансов вибраторов необходимо уменьшить в 4 раза. В этом случае виброускорение рамы вибрирующей вибросита останется неизменным. Сравнение вибраторов, используемых в этих вариантах, показывает, что вибраторы, работающие на частоте 50 Гц, имеют существенно меньшие размеры и массу. Например, при использовании вибраторов, генерирующих механические колебания на частоте 25 Гц с заданным виброускорением, используем вибратор во взрывозащищенном исполнении ЭВВ-25,0-1500 с максимальным статическим моментом 100 кг см, его масса составляет 125 кг. Для колебаний с частотой 50 Гц подбираем вибратор, работающий на оборотах 3000 об/мин, со статическим моментом, меньшим в 4 раза, т.е. 25 кг·см. В каталоге Ярославского завода «Красный маяк» имеется вибратор с близким значением статического момента величиной 20 кг·см, марка вибратора ЭВВ-20-50. Его масса составляет 46 кг. Если экстраполировать величину массы к величине статического момента, равного 25 кг·см, то получаем условную массу вибратора величиной 57,5 кг, что существенно меньше величины 125 кг.

Таким образом, приведенные данные показывают целесообразность модернизации вибрационных сит путем замены низкооборотных вибраторов, работающих на частоте 25 Гц, на высокооборотные вибраторы, работающие на частоте 50 Гц, с сохранением величины виброускорения рамы вибрирующей вибросита. При этом статический момент дебалансов высокооборотных вибраторов должен быть в 4 раза меньше в сравнении со статическим моментом низкооборотных вибраторов.

Модернизированное вибросито будет иметь следующие преимущества перед исходным вариантом:

1. Более интенсивный режим обработки бурового раствора за счету величения в 2 раза частоты колебаний. За время движения бурового раствора над сетками вибросита число динамических взаимодействий локальных объемов бурового раствора с сетками увеличится в 2 раза. При этом важно, что интенсивность обработки увеличивается не за счет увеличения силового фактора, снижающего долговечность сеток (виброускорение сеток при модернизации сита остается на прежнем уровне), а за счет увеличения числа динамических взаимодействий локальных объемов бурового раствора с сетками вибросита. Это повышает эффективность очистки бурового раствора как по увеличению пропускной способности, так и по возможности применения мелкоячеистых сеток.

2. Переход на высокооборотные вибраторы (3000 об/мин вместо 1500 об/мин) приводит к существенному уменьшению габаритных размеров и массы вибраторов.

3). Используется выявленный автором на основе лабораторных экспериментов специализированной организации эффект существенного увеличения пропускной способности бурового раствора при увеличении частоты колебаний сетки с 25 Гц до 50 Гц.

Идея целесообразности увеличения частоты колебаний до 50 Гц при очистке буровых растворов впервые была предложена в заявках автора, поданных на получение следующих патентов на изобретения:

1. Заявка «Способ очистки бурового раствора и осушки шлама на сетках или ситовых кассетах вибрационного сита», заявка № 2014104669, дата приоритета 11.02.2014 г., автор: Костюк А.И.

2. Заявка «Вибрационное сито высокочастотное для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама», заявка № 2014104670, дата приоритета 11.02.2014 г., автор: Костюк А.И.
Данная научно-техническая статья депонирована ранее как результат интеллектуальной деятельности в Российском авторском обществе (РАО). В соответствии с законодательством РФ по авторскому праву, сведения, изложенные в статье, могут быть использованы юридическими и физическими лицами только на основе договора с автором, которому в данном случае принадлежат все права на результат интеллектуальной деятельности.

Запрос на оформление договора по модернизации вибросит направлять автору на электронную почту по адресу: rezonans@list.ru

Литература

  1. Булатов А.И., Проселков Ю.М., Рябченко В.И. Технология промывки скважин. М.: Недра, 1981. С. 180, 301 с.
  2. Исследование динамики и выбор параметров вибросита для очистки бурового раствора. Отчет по теме №175-70, № госрегистрации 77003180. М.: МИНХ и ГП им. И.М. Губкина, 1977.

References

  1. A.I. Bulatov, Yu.M. Proselkov, V.I. Ryabchenko. Well circulation technology. Moscow. Nedra, 1981. P. 180, 301 p.
  2. Shale shaker dynamic study and properties selection for mud cleaning. Report on topic No. 175-70, State reg. No. 77003180. Moscow. Moscow Institute of Petrochemistry and Gas Industry named after I.M. Gubkin, 1977.

Комментарии посетителей сайта

  • АНАТОЛИЙК 27.09.2014, 01:06 ссылка
    Заинтересован в установлении контактов с буровой организацией для испытаний высокочастотного способа очистки бурового раствора в условиях буровой. Автор.27.09.2014г
    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей
Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


Авторизация


регистрация

Просмотров статьи: 4265

Рейтинг@Mail.ru

admin@burneft.ru