钻井泥浆振动筛是钻井液循环系统中的核心固控设备,其工作原理基于振动分离技术,主要用于去除钻井泥浆中的固相颗粒(如岩屑),实现泥浆的净化与循环利用。以下是其工作原理的详细说明:
1. 基本结构组成
筛箱:安装筛网的框架,通常由多层不同目数的筛网(如粗筛、细筛)组成,用于分级过滤。
振动源:由振动电机或激振器提供动力,产生高频振动。
进料口:将钻井泥浆均匀分布到筛网上。
排渣口:分离出的固体颗粒(岩屑)从此处排出。
底座:支撑整个设备并吸收振动能量。
2. 工作原理分步解析
(1)振动产生
振动电机或激振器通过偏心块旋转产生离心力,驱动筛箱做高频、低幅的直线或椭圆轨迹振动。这种振动使泥浆在筛网上保持动态运动状态。
(2)泥浆分布与分离
进料阶段:钻井泥浆从井底返回后,通过进料口均匀分布到筛网表面。
筛分过程:
- 重力与振动协同作用:泥浆中的液体(钻井液)在重力作用下透过筛网孔隙下漏,而固相颗粒(岩屑)因粒径大于筛孔被截留在筛网表面。
- 振动促进分离:高频振动使泥浆层保持松散,防止颗粒堵塞筛孔,同时加速液体透筛和固体颗粒向排渣端移动。
(3)固体颗粒排出
筛网通常设计为倾斜安装,固体颗粒在振动和重力作用下沿筛面向排渣口滑动,最终被排出设备,形成干燥的岩屑堆。
(4)液体回收
透过筛网的钻井液流入下方收集槽,经管道返回泥浆池,重新参与钻井循环。
3. 关键技术参数影响
振幅与频率:振幅决定筛面跳动高度,频率影响分离速度。需根据泥浆性质(粘度、固相含量)调整,避免筛网堵塞或分离不彻底。
筛网目数:目数越大,筛孔越小,可分离更细的颗粒(如20目筛网可过滤0.85mm以上颗粒)。
筛面倾角:通常为5°-10°,影响固体颗粒的输送速度和筛分效率。
4. 应用场景与优势
应用场景:广泛应用于石油钻井、地质勘探、水井钻进等领域,是泥浆循环系统的第一级固控设备。
优势:
- 高效去除大颗粒固相,减轻下游设备(如除砂器、离心机)负荷。
- 降低泥浆成本,减少废弃物处理量。
- 维持泥浆性能稳定,防止钻头磨损和井壁失稳。
5. 维护要点
定期更换磨损筛网,保持筛面清洁。
检查振动电机润滑和紧固情况,避免设备故障。
控制进料量均匀,防止局部过载。