Вибросито буровое ВС-1

Процесс разделения суспензий по фракционному составу путем просеивания через вибрирующие сетки применяется в различных отраслях промышленности. Очистка бурового раствора от шлама с помощью вибрационных сит является механическим процессом, в котором происходит отделение частиц определенного размера с помощью просеивающего устройства.
Главными факторами, определяющими глубину очистки и пропускную способность вибросита, являются размер ячеек сетки и просеивающая поверхность. Основные элементы вибросита (рисунок 2.1 ): основание 1, поддон для сбора очищенного раствора 7, приемник с распределителем потока 2, вибрирующая рама 5 с сеткой 4, вибратор 3, амортизаторы 6. Вибрирующие рамы располагают как в горизонтальной, так и в наклонной плоскости, а их движение может быть возвратно-поступательным по прямой, эллипсообразным, круговым и комбинированным. Длительный производственный опыт показал, что оптимальное соотношение между длиной и шириной просеивающих устройств составляет 2: 1, а размеры сетки не должны превышать:

Рисунок 2.1 - Схема вибросита
длина 2,6м, ширина 1,3м. Наибольшая производительность вибросита в том случае, когда шлам состоит из песка, наименьшая — когда шлам представлен вязкими глинами. В зависимости от типа и дисперсного состава шлама производительность вибросита может существенно изменяться.
Опыт применения вибросит для очистки бурового раствора показал, что эффективность очистки возрастает по мере увеличения времени нахождения частиц на сетке. Этого можно достичь: увеличением длины сетки, уменьшением скорости потока, уменьшением угла наклона сетки, изменением направления перемещения частиц, уменьшением амплитуды колебаний сетки, одновременным использованием двух последовательных или параллельных сеток. Эффективность работы вибросита (пропускная способность, глубина и степень очистки) зависит, прежде всего, от типа и рабочего состояния вибрирующей сетки. В настоящее время в отечественном бурении для очистки бурового раствора используют нержавеющую сетку с размером ячейки 0,7x2,3; 1x2,3; 1x5; 0,16x0,16; 6,2x0,2; 0,25x0,25; 0,4x0,4; 0,9x0,9; 1,6x1,6; 2x2 и 4x4 мм. В распоряжении буровиков США и Канады имеется более 30 типоразмеров сеток для вибросит: от 12 до 80 отв/см, причем процент открытой поверхности у разных сеток отличается незначительно (таблица 1).

Таблица 1 - Параметры размеров вибросит
Число отверстий на Диаметр проволоки, Сторона отверстия, Открытая поверхность,
1 см. длины и мм мм %
ширины   
12X12 0,33 0,518 38,0
20X20 — 0.280 30,3
24X24 0,19 0,234 30,5
24X16 0,22 0,2X0,4 31,1
28X12 0,19 0,18 40,3
32X16 0,13 0,140 33,0
32X32 0,14 0,178 31,4
40X40   
56X56   
80X80  0,074 34,1
Для очистки бурового раствора используются сетки с переплетениями проволок четырех типов: квадратным, прямоугольным, диагональным и двойным голландским. Наиболее часто используется квадратное переплетение, затем - прямоугольное, реже – диагональное и очень редко — голландское. При прочих равных условиях с помощью сеток с квадратным переплетением удаляют больше шлама, чем сетки с прямоугольным переплетением. Но при прямоугольном переплетении появляется возможность плести сетку из более толстой проволоки, поэтому такие сетки более долговечны.
Основные размеры зарубежных сеток с квадратным переплетением 12x12, 20x20, 24x24, 32x32, 48x48 и 80x80 отв/см, основные размеры сеток с прямоугольными переплетениями 24x16 и 28x12 отв/см. Сетки диагонального переплетения применяют только размером 32x16 отв/см. Выполнены они из проволоки диаметром 0,18 мм и имеют сторону ячейки размером 140 мкм. Все сетки для очистки бурового раствора в настоящее время изготовляют, как правило, в виде кассет с боковым обрамлением. Такое изготовление позволяет осуществлять равномерное поперечное натяжение сетки при установке ее на вибросите. Состояние натяжения сетки — важный технологический фактор, влияющий на эффективность работы вибросита. Поэтому натяжению сетки необходимо уделять большое внимание. Обычно поперечное натяжение каждой сетки на вибросите осуществляется посредством шести болтов. Развиваемое при этом суммарное усилие натяжения достигает 5 тс на каждую сетку.
Считают, что только правильно установленная и нормально эксплуатируемая вибрирующая сетка позволяет использовать все технологические возможности вибросита. Плохо натянутые сетки в несколько раз менее долговечны. Сухие сетки изнашиваются быстрее, чем влажные. Ускоряют износ сеток слишком жесткие опоры. Большое внимание уделяется даже схеме натяжения сетки. Вначале рекомендуется натягивать среднюю часть сетки с помощью центральных болтов, приложив к головке болта крутящий момент 34,5 Н-м. Затем надо затянуть крайние болты с таким же усилием и лишь после этого постепенно увеличить крутящий
момент при затягивании болтов до 48 Н • м, начиная натяжение опять же от центра сетки. Важную роль играет чистота сеток. Когда сетка забивается шламом, ее очищают струей воздуха. Если такая очистка неэффективна, сетку снимают и чистят проволочной щеткой.

Рисунок 2.2 - Вибрационное сито СВ-2
С обратной стороны. Во время перерывов между циркуляциями сетку промывают и закрывают предохранительной крышкой, чтобы исключить ее случайное механическое повреждение.
Засорить сетку могут соль, ангидрид, гипс, смазки, нефтепродукты. В таких случаях для промывания применяют пресную воду, 10 %-ный раствор уксусной или соляной кислоты. Налипшие продукты нефти удаляют керосином пли дизельным топливом. Такое внимательное отношение к выбору типоразмера сетки и ее рабочему состоянию объясняется тем, что именно эти факторы определяют в первую очередь эффективность очистки бурового раствора от шлама на вибрационных ситах.
На средства грубой очистки т.е. вибросита, приходиться большая часть очистки бурового раствора от шлама, поэтому именно им следует уделять наибольшее внимание. Для утяжеленных буровых растворов это, в сущности, единственный высокоэффективный аппарат. В практике отечественного бурения широко используются одноярусные сдвоенные вибросита СВ-2 и СВ-2Б, одноярусные двухсеточные вибросита ВС-1. Вибрационное сдвоенное вибросито СВ-2 предназначено для очистки бурового раствора о.т шлама при бурении глубоких скважин в любых типах пород. Оно состоит (рисунок 2.2) из рамы 1, распределительного желоба 2, двух электродвигателей 3, ограждения 4, вибрирующей рамы 5, амортизаторов 6 и барабанов для натяжения сетки 7. Боковые стенки, приваренные к полозьям опорной рамы, образуют ванну, в которую поступает очищенный буровой раствор. Па опорной раме установлены распределительный желоб и две вибрирующие рамы. Распределительный желоб устроен таким образом, что обеспечивает прием бурового раствора с трех сторон и подачу его на сетку вибрирующей рамы через два сливных лотка. Выравниватели сливных лотков обеспечивают равномерное распределение раствора по ширине сетки. Выравниватели могут полностью перекрыть сливные лотки желоба.
В центре распределительного желоба устроено окно, с помощью которого желоб соединяется с ванной вибросита. Поэтому при закрытых выравнивателями лотках и поднятом вверх угловом шибере раствор будет поступать непосредственно в ванну, минуя сетку. Перекрывается окно угловым шибером.
Колебательные движения сеткам сообщают вибраторы, приводимые в движение двумя электродвигателями. Каждая вибрирующая рама опирается на четыре резиновых амортизатора, а имеет вибратор с эксцентриковым валом. На концах вибрирующей рамы установлены два барабана с храповыми механизмами. Между барабанами натягивается рабочая часть сетки, а запасная ее часть, вдвое большая рабочей, наматывается на верхний барабан вибрирующей рамы. По мере износа сетки перематывают на нижний барабан до полного износа по всей длине. Вибросито СВ-2 в состоянии пропустить до 60 л/с бурового раствора при сетке с размером ячейки 1x5 мм. Рабочая часть сетки имеет длину 1,2 м и ширину 0,9 м. Общая длина устанавливаемой на вибросито сетки 4,5 м. Сетка колеблется с частотой 1600 или 2000 колебаний в 1 мин. Наклон сетки к горизонту 12—18°. Масса вибросита 1380 кг.
Вибрационное сито СВ-2Б является модернизированным вариантом сита СВ-2. Оно рассчитано для установки непосредственно над емкостью ЦС и поэтому не имеет ванны для приема очищенного раствора. Кроме того, к корпусной стенке распределительной коробки приварены патрубки диаметрами 325 и 60 мм. К 325-мм патрубку присоединяют растворопровод, идущий от устья скважины; 60-мм патрубок с фланцем через задвижку соединяется с вспомогательным нагнетательным трубопроводом блока очистки.
Конструкция вибрирующих рам, барабанов с сеткой и приводов вибраторов аналогична конструкции этих узлов на сите типа СВ-2. Технологические характеристики этих вибросит одинаковые.

Рисунок 2.3 - Вибрационное сито ВС-1
Вибрационное сито ВС-1 значительно сложнее описанных выше, но более эффективно, особенно при очистке утяжеленных буровых растворов. Оно состоит (рисунок 2.3) из станины для крепления вибросита на блоке очистки ЦС (станина является также сборником и распределителем очищенного раствора) и вибрирующей рамы 2, предназначенной для непосредственной очистки бурового раствора путем процеживания его через сменные вибрирующие сетки и сброса шлама в отвал.
Станина представляет собой пространственную конструкцию, выполненную из профильного проката. Полозы-сани соединены между собой двумя трубами 3 и листом-поддоном. На полозьях устанавливается приемная емкость 4 для поступающего из скважины бурового раствора. В верхней части приемной емкости смонтированы поворотные распределители потока 5, с помощью которых обеспечивается равномерная подача раствора на сетку. Распределители могут фиксироваться под любым углом к потоку. Если необходимо подавать раствор, минуя сетку, приемная емкость имеет клиновый шибер 6, степень открытия которого регулируется вручную и фиксируется цепью. По бокам, полозьев-саней имеются отверстия, позволяющие выпускать очищенный раствор. Закрываются отверстия плоскими шиберами 7.
На полозьях усыновлены четыре тумбы 8 для монтажа вибрирующей рамы. Связь между станиной и вибрирующей рамой осуществляется при помощи четырех витых цилиндрических пружин 9.
Под козырьком приемной емкости расположена ручная станция для периодической смазки подшипников вибратора.
Вибрирующая рама по конструкции представляет собой закрепленное между боковинами основание для крепления сетки. Кроме основания сетки боковины скрепляются стяжной трубой, корпусом вибратора и рамой привода. В корпусе вибратора 10 размещен вал, на обоих концах которого установлены дисбалансы, создающие необходимую амплитуду колебаний. На раме привода установлен электродвигатель 11, обеспечивающий нужную частоту колебаний, а на противоположном конце расположены грузы, уравновешивающие привод Передача движения от двигателя к вибратору осуществляется двумя клиновыми ремнями.
Вибросито ВС-1 оснащается двумя заделанными в кассеты сетками. Используются сетки с размером ячейки 0,16x0,16; 0,2x0,2; 0,25x0,25; 0,4x0,4 и 0,9x0,9 мм. Первая сетка устанавливается горизонтально, а вторая с наклоном около 5° к горизонту. Поперечное натяжение каждой сетки осуществляется подпружиненными болтами с усилием до 5 тс. Траектория колебаний сеток эллиптическая. Наибольшая двойная амплитуда 8 мм, частота колебаний ИЗО и 1040 в 1 мин. Рабочая поверхность сетки 2,7м .
Вибросито ВС-1 способно пропустить через сетку с ячейкой 0,16x0,16 мм 40 л/с воды и не менее 10 л/с бурового раствора. При использовании сетки 0,9x0,9 мм пропускная способность вибросита превышает 100 л/с. Масса вибросита 1800 кг, длина 3 м, ширина 1,85 м, высота 1,64 м.
В зарубежной практике механическим средствам грубой очистки уделяют большое внимание. Несколько фирм США выпускают вибросита самых разнообразных конструкции. Одинарные, сдвоенные и строенные, одно, двух и трехъярусные, комбинированные двухступенчатые и. т. д. Наиболее совершенными признаны вибросита фирм «Брандт», «Свако» и «Бароид», которые позволяют полностью удалять из раствора частицы шлама размером более 180 мкм. В таблице. Весьма просты и достаточно эффективны для большинства районов бурения скважин вибросита фирмы «Брандт». ( Рис. 2.4)
Они наиболее дешевые и долговечные, не требуют сложного обслуживания. Сита бывают одноярусными (одинарные и сдвоенные) и двухъярусными (одинарные, сдвоенные и строенные).
Круговая траектория вращения всех точек фильтрующей буровой раствор сетки позволяет удалять шлам с постоянной скоростью и избежать скопления его, сохранив предпочтительное горизонтальное расположение вибрирующей сетки на двухъярусном сите.