泥漿材料檢測(cè)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(shí)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(ài)崗敬業(yè)、認(rèn)真負(fù)責(zé)的職業(yè)素質(zhì) 教學(xué)重點(diǎn) 與難點(diǎn) 重點(diǎn)：旋流別離器底流口的調(diào)節(jié)方法 難點(diǎn)：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(guò)程 主題/任務(wù)/活動(dòng) 教學(xué)方法/教具 時(shí)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(píng)估 授課內(nèi)容 旋流別離器 計(jì)劃課

2、時(shí) 教 學(xué) 設(shè) 計(jì) 【導(dǎo)入新課】 今天我們來(lái)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(guò)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(gè)循環(huán)過(guò)程，所以，學(xué)會(huì) 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(dòng)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(kāi)口稱(chēng)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(shí)，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(shí)在中心部形成一個(gè)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(shí)容積越來(lái)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(yùn)動(dòng)，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(chǎng)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(wú)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(shí)，固體將會(huì)從底流口排出，每個(gè)排出的固相顆粒外表 都黏附著一層液膜。此時(shí)的底流口大小稱(chēng)為該旋流器的平衡點(diǎn)。 底流口在調(diào)節(jié)過(guò)程中需要注意以下事項(xiàng)：如果底流口調(diào)節(jié)的比平衡點(diǎn)的 開(kāi)口小，那么在底流開(kāi)口內(nèi)會(huì)形成脫水區(qū)，出現(xiàn)一個(gè)干的錐形砂層。當(dāng)較細(xì)顆粒 穿過(guò)砂層時(shí)會(huì)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(kāi)度大于平衡點(diǎn)所對(duì)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(shí)的旋流器，它的底流口有兩股流體相對(duì)流過(guò)，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(guò)大，被別離的固相量超過(guò)旋流器的最大許可排量時(shí)，那么底流呈“繩狀” 排出，底流口無(wú)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(huì)折回溢流管并返回鉆井液體系。 一般情況下，可以通過(guò)調(diào)節(jié)底流口的大小來(lái)排除“繩流”。但當(dāng)固 相顆粒輸入嚴(yán)重超載時(shí)，旋流器出現(xiàn)“繩狀”底流是不可防止的。這時(shí)只能通 過(guò)改進(jìn)振動(dòng)篩的使用或增加旋流器數(shù)量等措施來(lái)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(shuō)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(chēng)為這種旋流器的別離點(diǎn)。顯然，旋流器的別離點(diǎn) 越低，說(shuō)明其別離固相的效果越好。 現(xiàn)場(chǎng)使用說(shuō)明，某一尺寸的旋流器，其別離點(diǎn)并不是一個(gè)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)?。汇@井液的粘度和固相含量越低， 輸入壓力越高那么別離點(diǎn)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(lèi)型。 通常將直徑為150-300mm的旋流器稱(chēng)為除砂器。在輸入壓力為 0.2MPa時(shí)一，各種型號(hào)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(shí)，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(hào)時(shí)，許可處理量應(yīng)該是鉆井時(shí)最大排量 的1.25倍。 通常將直徑為100-150mm的旋流器稱(chēng)為除泥器。在輸入壓力為0.2MPa 時(shí)，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(shí)最大排量的 1.25-1.5 倍。 通常將直徑為50mm的旋流器稱(chēng)為除泥器。在輸入壓力為0.2MPa 時(shí)，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(gè)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(rùn) ±,可將鉆井液中的膨潤(rùn)±95%別離出來(lái)，以便回收重晶石，使用時(shí)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(dòng)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(dòng)：在上級(jí)固控設(shè)備(振動(dòng)篩)正常工作狀態(tài)下，逆旋翻開(kāi) 旋流器（除砂器）上水閥門(mén)，閉合電源開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)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(shí)，先停旋流器，再停振動(dòng)篩。 五、鉆井液清潔器 鉆井液清潔器是一組旋流器和一臺(tái)細(xì)目振動(dòng)篩的組合。上部為旋流器， 下部為細(xì)目振動(dòng)篩。鉆井液清潔器工作時(shí)，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(dòng)篩上，細(xì)目 振動(dòng)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(guò)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(guò)振動(dòng)篩的以及處理之后，仍含有不少低密度的固體顆粒。這時(shí) 如果單獨(dú)使用旋流器進(jìn)行處理，重晶石會(huì)大量流失。使用鉆井液清潔器的優(yōu)點(diǎn) 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)