泥漿材料檢測與應(yīng)用：旋流分離器.docx

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1、教學(xué)目標(biāo) 與要求 知識目標(biāo)：掌握旋流別離器的使用方法 能力目標(biāo)：能夠調(diào)節(jié)旋流別離器底流口大小 素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生愛崗敬業(yè)、認(rèn)真負(fù)責(zé)的職業(yè)素質(zhì) 教學(xué)重點 與難點 重點：旋流別離器底流口的調(diào)節(jié)方法 難點：旋流器的選擇 處理方法：講授、舉例、討論 教學(xué)資源 教材、多媒體教室、課件、圖片等 教學(xué)過程 主題/任務(wù)/活動 教學(xué)方法/教具 時間分配 導(dǎo)入新課 講授、舉例 旋流別離器的工作原理 講授 旋流別離器的性能 講授 旋流別離器的操作 講授 小結(jié) 講授 作業(yè)/ 技能訓(xùn)練 教學(xué)評估 授課內(nèi)容 旋流別離器 計劃課

2、時 教 學(xué) 設(shè) 計 【導(dǎo)入新課】 今天我們來講旋流器的使用與維護(hù)。鉆井液旋流別離器作為鉆井液固相 控制設(shè)備之一，在鉆井液的循環(huán)過程中起到了相當(dāng)重要的作用，它能夠?qū)@井 液中的細(xì)固相進(jìn)一步清除，使得鉆井液能夠進(jìn)入下一個循環(huán)過程，所以，學(xué)會 使用旋流別離器也是每一位鉆井液工必備技能。 【授課內(nèi)容】 一、振動篩的工作原理 1、結(jié)構(gòu) 鉆井液固相控制的旋流別離器是一種帶有圓柱局部的立式錐形容器，其 結(jié)構(gòu)如下圖： 錐體上部的圓柱局部為進(jìn)漿室，其內(nèi)徑即旋流器的規(guī)格尺寸，側(cè)部有一 沿切向的進(jìn)漿口，頂部中心有一渦流導(dǎo)管，構(gòu)成溢流口，殼體下部呈圓錐形， 錐角為15-20° ,底部的開口稱為

3、底流口，別離出的鉆屑由此排出，其口徑大 小可調(diào)。 2、工作原理 旋流別離器工作時，含有固體顆粒的鉆井液由進(jìn)漿口沿切線方向進(jìn)入旋 流器，沿器壁高速旋轉(zhuǎn)，由于離心作用，較大較重的顆粒被甩向旋流器內(nèi)壁， 同時在中心部形成一個負(fù)壓區(qū)。粗顆粒沿殼體螺旋下降，由底流口排出，而夾 帶細(xì)顆粒的旋流液在接近底部時容積越來越小，被迫改變方向進(jìn)入負(fù)壓區(qū)，形 成內(nèi)螺旋流向上運動，經(jīng)溢流口排出。 二、旋流別離器的性能 為了改善旋流器的工作性能和提高別離效率，可以調(diào)節(jié)底流口的直徑。 現(xiàn)場用于鉆井液固相控制的旋流器多為平衡式旋流器，其調(diào)節(jié)方法是先以純液 體通入旋流器，調(diào)節(jié)底流口，使底流口無液體流出，即到達(dá)平衡位置。

4、而含有 可別離固相的液體輸入時，固體將會從底流口排出，每個排出的固相顆粒外表 都黏附著一層液膜。此時的底流口大小稱為該旋流器的平衡點。 底流口在調(diào)節(jié)過程中需要注意以下事項：如果底流口調(diào)節(jié)的比平衡點的 開口小，那么在底流開口內(nèi)會形成脫水區(qū)，出現(xiàn)一個干的錐形砂層。當(dāng)較細(xì)顆粒 穿過砂層時會失去其外表的液膜而呈黏滯狀，造成底流口堵塞，出現(xiàn)“干底” 現(xiàn)象，造成“干堵”故障。 如果底流口的開度大于平衡點所對應(yīng)的尺寸，將有一局部液體從底流口 排出，出現(xiàn)“濕底”現(xiàn)象。 當(dāng)處于理想工作狀態(tài)時的旋流器，它的底流口有兩股流體相對流過，一 股是空氣的吸入，另一股那么是含固相的稠漿呈“傘狀”排出。而當(dāng)鉆井液中固

5、相含量過大，被別離的固相量超過旋流器的最大許可排量時，那么底流呈“繩狀” 排出，底流口無空氣吸入，很容易發(fā)生堵塞，許多在旋流器清除范圍之內(nèi)的固 相顆粒，會折回溢流管并返回鉆井液體系。 一般情況下，可以通過調(diào)節(jié)底流口的大小來排除“繩流”。但當(dāng)固 相顆粒輸入嚴(yán)重超載時，旋流器出現(xiàn)“繩狀”底流是不可防止的。這時只能通 過改進(jìn)振動篩的使用或增加旋流器數(shù)量等措施來加以防止。 旋流器的別離能力與旋流器的尺寸有關(guān)，直徑越小別離的顆粒也越小。 需要說明的是，處于可別離粒徑范圍的某一尺寸的顆粒，特別是較細(xì)的顆粒， 并不可能100%從底流口排出。通常將某一尺寸的顆粒在流經(jīng)旋流器之后，有 50%從底流口被清除的

6、尺寸稱為這種旋流器的別離點。顯然，旋流器的別離點 越低，說明其別離固相的效果越好。 現(xiàn)場使用說明，某一尺寸的旋流器，其別離點并不是一個常數(shù)， 旋流別離器的別離能力取決于液流所承受的離心力的大小，在一定尺寸的旋流 器中，要保持高的凈化效率，鉆井液應(yīng)以足夠的排量進(jìn)入旋流器；旋流器的半 徑越小那么離心力越大，分理出的顆粒越細(xì)??；鉆井液的粘度和固相含量越低， 輸入壓力越高那么別離點越低、別離效果越好。 旋流器按其直徑不同，可分為除砂器、除泥器和微型旋流器三種類型。 通常將直徑為150-300mm的旋流器稱為除砂器。在輸入壓力為 0.2MPa時一，各種型號的除砂器處理鉆井液的能力為20-120m3

7、/h。處于正常工作 狀態(tài)時，它能夠清除大約95%大于7411m的鉆屑和大約50%大于30 u m的鉆 屑。為了提高使用效果，在選擇其型號時，許可處理量應(yīng)該是鉆井時最大排量 的1.25倍。 通常將直徑為100-150mm的旋流器稱為除泥器。在輸入壓力為0.2MPa 時，處理能力不應(yīng)低于10-15m3/h.正常工作狀態(tài)下的除泥器可清除95%大于40 um的鉆屑和大約50%大于1511m的鉆屑，許可處理量應(yīng)為鉆井時最大排量的 1.25-1.5 倍。 通常將直徑為50mm的旋流器稱為除泥器。在輸入壓力為0.2MPa 時，其處理能力不應(yīng)低于5m3/ho別離粒度范圍為7-25 um。主要用于處理某 些

8、非加重鉆井液，以清除超細(xì)顆粒。 三、旋流別離器使用的考前須知 (1)應(yīng)根據(jù)鉆井液泵的排量確定使用旋流器的個數(shù)，除砂器或除泥器的 處理量應(yīng)為鉆井液泵排量的1.5倍。 (2)鉆井液進(jìn)口壓力應(yīng)保持在規(guī)定范圍，壓力不宜高，但應(yīng)穩(wěn)定，是處 理前后鉆井液密度差大于0.02g/cm3,底流密度大于1.70g/cm3。 (3)微型旋流器與除砂器、除泥器不同，主要用于別離鉆井液中的膨潤 ±,可將鉆井液中的膨潤±95%別離出來，以便回收重晶石，使用時將鉆井液 加水稀釋。 (4)除砂器要盡早使用，連續(xù)使用，不要等鉆井液的密度、含砂量上升 后才使用。 (5)加重鉆井液只能使用振動篩、除砂器，而不能使用除泥

9、器，因重晶 石的顆粒尺寸在除泥器可別離范圍內(nèi)。 四、旋流別離器的操作 旋流器的啟動：在上級固控設(shè)備(振動篩)正常工作狀態(tài)下，逆旋翻開 旋流器（除砂器）上水閥門，閉合電源開關(guān)，啟動旋流器，用手檢查底流口, 應(yīng)為傘狀排砂，并有空氣吸入感。 旋流器的停用：停用時，先停旋流器，再停振動篩。 五、鉆井液清潔器 鉆井液清潔器是一組旋流器和一臺細(xì)目振動篩的組合。上部為旋流器， 下部為細(xì)目振動篩。鉆井液清潔器工作時，旋流器將鉆井液別離成低密度的溢 流和高密度的底流。溢流返回鉆井液循環(huán)系統(tǒng)，底流落在細(xì)目振動篩上，細(xì)目 振動篩將高密度的底流再別離成兩局部，一局部是重晶石和其他小于網(wǎng)孔的顆 粒透過篩網(wǎng)回到循環(huán)系統(tǒng)，另一局部大于網(wǎng)孔的顆粒從篩網(wǎng)上被排除。所選篩 網(wǎng)一般在100-325目之間，通常多使用150目。 鉆井液清潔器主要用于從加重鉆井液中除去比重晶石粒徑大的鉆屑。加 重鉆井液在經(jīng)過振動篩的以及處理之后，仍含有不少低密度的固體顆粒。這時 如果單獨使用旋流器進(jìn)行處理，重晶石會大量流失。使用鉆井液清潔器的優(yōu)點 在于既降低了低密度固體的含量，又防止了大量重晶石的損失。 課后小結(jié)