RU2541960C1 - High-frequency vibrating sieve with energy-saving resonant vibratory drive for intensive treatment of drilling mud and drying of drill cuttings - Google Patents
High-frequency vibrating sieve with energy-saving resonant vibratory drive for intensive treatment of drilling mud and drying of drill cuttings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541960C1 RU2541960C1 RU2014106625/03A RU2014106625A RU2541960C1 RU 2541960 C1 RU2541960 C1 RU 2541960C1 RU 2014106625/03 A RU2014106625/03 A RU 2014106625/03A RU 2014106625 A RU2014106625 A RU 2014106625A RU 2541960 C1 RU2541960 C1 RU 2541960C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vibrating
- sieve
- frame
- vibrating frame
- vibrators
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к вибрационным ситам для очистки бурового раствора и осушки шлама, применяемым в процессе бурения и капитального ремонта нефте- и газодобывающих скважин и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности.The invention relates to vibration screens for cleaning drilling mud and drying sludge used in the process of drilling and overhaul of oil and gas wells and can be used in the oil and gas industries.
Известно вибросито по авторскому свидетельству СССР №848084 с формулой изобретения: 1. Вибросито, включающее станину, раму, установленную с помощью амортизаторов на станину и снабженную вибратором, два последовательно расположенных ситовых полотна, закрепленных на раме, причем разгрузочный конец первого ситового полотна расположен над загрузочным концом второго полотна, установленного наклонно в сторону разгрузки материалов под углом 5°, и подающий желоб, отличающееся тем, что с целью расширения технологических параметров, первое ситовое полотно установлено наклонно в сторону загрузки материалов с возможностью изменения угла наклона от 0 до 10°. 2. Вибросито по п.1, отличающееся тем, что рама снабжена механизмом регулирования угла наклона первого ситового полотна.A vibrating screen is known according to the USSR author's certificate No. 848084 with the claims: 1. Vibrating screen, including a bed, a frame mounted with shock absorbers on the frame and equipped with a vibrator, two successive sieve sheets mounted on the frame, and the discharge end of the first sieve sheet is located above the loading the end of the second web, installed obliquely in the direction of unloading materials at an angle of 5 °, and a feed chute, characterized in that in order to expand the technological parameters, the first sieve web set obliquely towards the loading of materials capable of changing inclination angle between 0 and 10 °. 2. Vibrating screen according to claim 1, characterized in that the frame is equipped with a mechanism for adjusting the angle of inclination of the first sieve sheet.
Недостатком данного аналога является то, что важнейшие характеристики вибрационного сита - амплитуда и частота колебаний, а также вид колебаний рамы с ситовыми полотнами в формуле изобретения и в описании не указаны вследствие чего технический уровень вибросита как законченного и готового к промышленному применению устройства не известен.The disadvantage of this analogue is that the most important characteristics of the vibrating sieve - the amplitude and frequency of vibrations, as well as the type of vibrations of the frame with sieve sheets in the claims and in the description are not indicated due to which the technical level of the vibrating screen as a finished and ready-for-use device is not known.
Известно вибросито по патенту РФ от 26.04.2001 г. №2186635 с формулой изобретения: 1. Вибросито, включающее станину, раму, установленную с помощью амортизаторов и снабженную вибратором, два последовательно закрепленных на раме ситовых полотна, первое из которых установлено с возможностью изменения угла наклона от 0° до 10°, а его разгрузочный конец расположен над загрузочным концом второго ситового полотна, отличающееся тем, что оно снабжено верхним ярусом, состоящим из жесткого рамочного сита с предварительно натянутым ситовым полотном, и выполнено с возможностью регулировки рамы на угол наклона от -2 до +10°. 2. Вибросито по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено люком для направления бурового раствора на первое ситовое полотно.A vibrating screen is known according to the patent of the Russian Federation of April 26, 2001 No. 2186635 with the claims: 1. Vibrating screen, including a bed, a frame installed using shock absorbers and equipped with a vibrator, two sequentially mounted on the frame of the screen cloth, the first of which is installed with the possibility of changing the angle inclination from 0 ° to 10 °, and its discharge end is located above the loading end of the second sieve cloth, characterized in that it is equipped with an upper tier consisting of a rigid frame sieve with a pre-stretched sieve cloth, and but with the ability to adjust the frame to an angle of inclination from -2 to + 10 °. 2. Vibrating screen according to claim 1, characterized in that it is provided with a hatch for directing the drilling fluid to the first screen cloth.
Данный аналог имеет такой же недостаток, как и у предыдущего аналога.This analogue has the same drawback as the previous analogue.
В качестве прототипа выбрано вибрационное сито СВ1Л (см. стр.3-8 в источнике: Руководство по эксплуатации СВ1Л 00.00.000 РЭ «Сито вибрационное с линейными колебаниями СВ1Л», РСТ АЯ24, ОАО НПО «Бурение», г. Краснодар, 1996. Анализ указанного руководства по эксплуатации, а также графических и табличных данных, приведенных на листе 2а, стр.3 и 4 в ТУ 39-0147001-145-96 «Сито вибрационное с линейными колебаниями СВ1Л. Технические условия», АООТ НПО «Бурение», г. Краснодар, 1996, позволяет сформулировать следующие существенные признаки прототипа - вибрационное сито для очистки бурового раствора и осушки шлама, содержащее станину, раму вибрирующую с закрепленными на ней сменными ситовыми кассетами, вибратор линейных колебаний, закрепленный на силовой трубе с фланцами на торцах трубы, присоединенными к боковинам рамы вибрирующей, причем вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными вибраторами, которые соединены с валами электродвигателей лепестковыми муфтами, или вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными мотор-вибраторами, при этом вибратор линейных колебаний выполнен с возможностью сообщения раме вибрирующей линейных колебаний на частоте 23-25 Гц при амплитуде колебаний, настроенной в пределах от 2-0,3 до 2+1 мм, вибратор линейных колебаний установлен на раме вибрирующей так, что угол между поверхностью ситовых кассет и осью симметрии вибратора равен 45°, четыре пружины, на которых рама вибрирующая установлена на станине, устройства закрепления ситовых кассет на раме вибрирующей, устройство для регулировки угла наклона рамы вибрирующей, шибер с механизмом управления, поддон с выпускными окнами для очищенного бурового раствора, который размещен в станине, приемную емкость для бурового раствора, которая на входе содержит приемный патрубок с фланцем для подвода бурового раствора к вибрационному ситу, а на выходе оснащена полкой с отверстиями для равномерного распределения бурового раствора по ширине ситовой кассеты, принимающей буровой раствор на обработку, вибрационное сито выполнено с возможностью выполнения следующих функций: фильтрация бурового раствора через ситовые кассеты и отделение шлама, транспортирование шлама по ситовым кассетам и сброс шлама в отвал, осушка шлама при его транспортировании до сброса в отвал, при этом профильтрованный буровой раствор собирается в поддоне вибрационного сита и отводится самотеком в желоб или емкость циркуляционной системы, вибрационное сито выполнено с возможностью его настройки на различные режимы работы в зависимости от свойств бурового раствора и интенсивности его подачи путем изменения угла наклона рамы вибрирующей, а также путем изменения амплитуды колебаний рамы вибрирующей за счет изменения настройки дебалансов вибраторов.The SV1L vibration sieve was selected as a prototype (see pages 3-8 in the source: SV1L Operation Manual 00.00.000 RE “Vibratory sieve with linear vibrations SV1L”, PCT AY24, OJSC NPO Bureniy, Krasnodar, 1996. Analysis of the specified operation manual, as well as graphical and tabular data given on sheet 2a, pages 3 and 4 in TU 39-0147001-145-96 "Vibratory sieve with linear vibrations SV1L. Technical conditions", AOOT NPO Burenie, Krasnodar, 1996, allows us to formulate the following essential features of the prototype - vibration sieve for the source of drilling fluid and drying of the sludge, containing a frame, a vibrating frame with removable sieve cartridges mounted on it, a linear vibrator mounted on a power pipe with flanges at the ends of the pipe attached to the sides of the vibrating frame, and the linear vibrator is formed by two unbalanced vibrators, which connected to the motor shafts by flap couplings, or the linear vibrator is formed by two unbalanced motor vibrators, while the linear vibrator is made with possibility message frame vibrating linear oscillations at a frequency of 23-25 Hz at an amplitude of oscillation tuned in the range of 2 to 0.3 mm 2 + 1, the vibrator is set to linear oscillations of the vibrating frame so that the angle between the surface of screen cassettes and the symmetry axis of the vibrator equal to 45 °, four springs on which the vibrating frame is mounted on the bed, the device for securing the screen cartridges on the vibrating frame, a device for adjusting the angle of inclination of the vibrating frame, a gate with a control mechanism, a tray with outlet windows for cleaned level solution, which is placed in the bed, the receiving tank for the drilling fluid, which at the inlet contains a receiving pipe with a flange for supplying the drilling fluid to the vibrating sieve, and at the outlet is equipped with a shelf with holes for uniform distribution of the drilling fluid across the width of the screen cartridge receiving the drilling fluid for processing, the vibrating sieve is made with the ability to perform the following functions: filtering the drilling fluid through sieve cassettes and separating sludge, transporting sludge through sieve cassettes and discharging sludge into the dump, drying the sludge during its transportation to discharge into the dump, while the filtered drilling fluid is collected in a pan of the vibrating sieve and gravity is discharged into the trench or capacity of the circulation system, the vibrating sieve is made with the possibility of its adjustment to various operating modes depending on the properties of the drilling fluid and the intensity of its supply by changing the angle of inclination of the vibrating frame, as well as by changing the amplitude of the vibrations of the vibrating frame by changing the setting of vibrato unbalances s.
Недостаток прототипа - степень очистки бурового раствора и пропускная способность вибрационного сита не соответствуют возможностям применяемых в настоящее время мелкоячеистых ситовых кассет. Например, фирма Scomi выпускает для своих вибрационных сит ситовые панели с размером ячейки от 862 до 48,8 мкм, при этом в интервале от 100 мкм и менее фирма выпускает ситовые панели с размером ячейки: 91,8; 77,8; 63,4; 53,8; 48,8 (стр.11 в каталоге Scomi. Сводный каталог. Оборудование. Системы очистки бурового раствора. Copyright. 2010 Scomi Oiltools Bermuda Limited. All Rights Reserved). Размер ячейки в 100 мкм в ситовой кассете указан для сравнения, как сетки с минимальным размером ячейки, применяемой на вибрационном сите СВ1Л - прототипе (стр.4 в источнике: Сито вибрационное с линейными колебаниями СВ1Л. Руководство по эксплуатации СВ1Л 00.00.000 РЭ. ОАО НПО «Бурение», г. Краснодар, 1996).The disadvantage of the prototype is the degree of purification of the drilling fluid and the throughput of the vibrating sieve does not match the capabilities of the currently used fine-mesh sieve cartridges. For example, Scomi manufactures sieve panels for its vibrating screens with a cell size of 862 to 48.8 microns, while in the range of 100 microns or less, the company produces sieve panels with a cell size: 91.8; 77.8; 63.4; 53.8; 48.8 (p. 11 in the Scomi catalog. Consolidated catalog. Equipment. Drilling fluid treatment systems. Copyright. 2010 Scomi Oiltools Bermuda Limited. All Rights Reserved). The mesh size of 100 μm in the sieve cassette is indicated for comparison, as a mesh with the minimum mesh size used on the SV1L vibration sieve - prototype (page 4 in the source: SV1L vibrating sieve with linear vibrations. Operation manual SV1L 00.00.000 RE. OJSC NGO Drilling, Krasnodar, 1996).
Задачей изобретения является интенсификация очистки бурового раствора и осушки шлама на вибрационном сите для расширения возможностей применения мелкоячеистых ситовых кассет. Применение мелкоячеистых ситовых кассет существенно улучшает показатели бурения. Интенсификация процесса очистки бурового раствора и осушки шлама обеспечивается путем увеличения частоты колебаний рамы вибрирующей до 50 Гц при регулирования виброускорения рамы вибрирующей в пределах от 0 до 10G где G=9,81 м/с2.The objective of the invention is to intensify the cleaning of drilling fluid and drying of sludge on a vibrating sieve to expand the application of fine-mesh sieve cartridges. The use of fine mesh screen cartridges significantly improves drilling performance. The intensification of the cleaning process of the drilling fluid and drying of the sludge is achieved by increasing the vibration frequency of the vibrating frame to 50 Hz while controlling the vibration acceleration of the vibrating frame in the range from 0 to 10G where G = 9.81 m / s 2 .
Решение задачи обеспечивается тем, что предлагаемое вибрационное сито высокочастотное с энергосберегающим виброприводом резонансного действия для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама, содержит станину, раму вибрирующую с закрепленными на ней сменными ситовыми кассетами, вибратор линейных колебаний, который установлен на раме вибрирующей так, что угол между поверхностью ситовых кассет и прямой направления силового действия вибратора равен 45°, четыре пружины, на которых рама вибрирующая установлена на станине, устройства закрепления ситовых кассет на раме вибрирующей, устройство для регулировки угла наклона рамы вибрирующей, шибер с механизмом управления, поддон с выпускными окнами для очищенного бурового раствора, который размещен в станине, приемную емкость для бурового раствора, которая на входе содержит приемный патрубок с фланцем для подвода бурового раствора к вибрационному ситу, а на выходе оснащена полкой с отверстиями для равномерного распределения бурового раствора по ширине ситовой кассеты, принимающей буровой раствор на обработку, вибрационное сито выполнено с возможностью выполнения следующих функций: фильтрация бурового раствора через ситовые кассеты и отделение шлама, транспортирование шлама по ситовым кассетам и сброс шлама в отвал, осушка шлама при его транспортировании до сброса в отвал, при этом профильтрованный буровой раствор собирается в поддоне вибрационного сита и отводится самотеком в желоб или емкость циркуляционной системы, вибрационное сито выполнено с возможностью его настройки на различные режимы работы в зависимости от свойств бурового раствора и интенсивности его подачи путем изменения угла наклона рамы вибрирующей, а также путем изменения амплитуды колебаний рамы вибрирующей, при этом вибратор линейных колебаний выполнен в виде двух однотактных вибраторов резонансного действия с электромагнитным приводом, установленных на силовых плитах боковин рамы вибрирующей, каждый из однотактных вибраторов выполнен на основе электромагнита тянущего типа с возможностью колебаний якорной части однотактного вибратора относительно его статора с размахом колебаний до 15 мм, электромагниты подключены к сети электропитания через устройство управления однотактными вибраторами, которое выполнено с возможностью формирования регулируемых по амплитуде импульсов постоянного тока с частотой 50 Гц, при этом амплитуда импульсов может регулироваться в пределах, при которых амплитуда колебаний рамы вибрирующей соответствует настраиваемой амплитуде колебаний рамы вибрирующей, определяемой предварительно по формуле:The solution to the problem is provided by the fact that the proposed high-frequency vibrating sieve with an energy-saving resonant vibrodrive for intensive cleaning of the drilling fluid and drying the cuttings contains a frame, a vibrating frame with removable sieve cartridges fixed to it, a linear vibrator that is mounted on the frame so that the angle between the surface of the sieve cartridges and the direct direction of the force action of the vibrator is 45 °, four springs on which the vibrating frame is mounted on the bed, the device the mounting of screening cartridges on a vibrating frame, a device for adjusting the angle of inclination of the vibrating frame, a slide with a control mechanism, a tray with outlet windows for cleaned drilling fluid, which is located in the bed, a receiving reservoir for drilling fluid, which at the inlet contains a receiving pipe with a flange for the supply of drilling fluid to the vibrating sieve, and at the outlet it is equipped with a shelf with holes for uniform distribution of the drilling fluid across the width of the sieve cassette receiving the drilling fluid for processing, vibr The sieve is made with the ability to perform the following functions: filtering the drilling fluid through sieve cassettes and separating sludge, transporting sludge through sieve cassettes and dumping sludge into the dump, draining the sludge when transporting it to the dump, and the filtered drilling fluid is collected in the sieve pan and drained by gravity into the trough or capacity of the circulation system, the vibrating sieve is made with the possibility of its adjustment to various modes of operation depending on the properties of the drilling fluid and the intensity of its supply by changing the angle of inclination of the vibrating frame, as well as by changing the amplitude of the vibrations of the vibrating frame, while the linear vibrator is made in the form of two single-cycle resonant vibrators with an electromagnetic drive mounted on the power plates of the side frames of the vibrating frame, each of the single-cycle vibrators is made based on a pulling type electromagnet with the possibility of oscillations of the anchor part of a single-cycle vibrator relative to its stator with a swing of up to 15 mm, electromagnet you are connected to the power supply via a single-cycle vibrator control device, which is configured to generate dc pulses of a constant current frequency of 50 Hz, the amplitude of the pulses can be adjusted to the extent that the vibration amplitude of the vibrating frame corresponds to the adjustable vibration amplitude of the vibrating frame, determined preliminary according to the formula:
X=Z:W2,X = Z: W 2 ,
где X - амплитуда колебаний рамы вибрирующей в м,where X is the amplitude of the vibrations of the frame vibrating in m,
Z - заданное виброускорение рамы вибрирующей в м/с2,Z - specified vibration acceleration of the frame vibrating in m / s 2 ,
W - угловая частота колебаний рамы вибрирующей в рад/с, здесь W=2πf, где f - частота колебаний в Гц, при этом суммарная масса рамы вибрирующей с массами ситовых кассет, устройств закрепления ситовых кассет, а также с массами статорных частей обоих однотактных вибраторов не менее чем в 7 раз превышает суммарную массу якорных частей обоих однотактных вибраторов.W is the angular oscillation frequency of the vibrating frame in rad / s, here W = 2πf, where f is the oscillation frequency in Hz, and the total mass of the vibrating frame with masses of sieve cassettes, fixing devices for sieve cassettes, as well as masses of stator parts of both single-cycle vibrators no less than 7 times the total mass of the anchor parts of both single-cycle vibrators.
Устройство управления однотактными вибраторами может быть выполнено с возможностью подстройки частоты импульсов постоянного тока к частоте собственных колебаний двухмассной колебательной системы вибрационного сита до получения режима устойчивых резонансных колебаний рамы вибрирующей с заданным виброускорением, причем колебательная система вибрационного сита включает: суммарную массу рамы вибрирующей с массами жестко присоединенных к ней деталей, упругие элементы обоих однотактных вибраторов, коэффициенты жесткости которых суммируются, суммарную массу якорных частей обоих однотактных вибраторов.The control device for single-cycle vibrators can be configured to adjust the frequency of the DC pulses to the natural frequency of the two-mass oscillatory system of the vibrating sieve to obtain a mode of stable resonant vibrations of the vibrating frame with a given vibration acceleration, and the oscillating system of the vibrating sieve includes: the total mass of the vibrating frame with masses of rigidly connected parts to it, the elastic elements of both single-cycle vibrators, the stiffness coefficients of which are sum iruyutsya, the total weight of the anchor portions of both single-cycle vibrators.
Применение предложенных совокупностей существенных признаков позволяет получить новый технический результат - новое вибрационное сито высокочастотное с энергосберегающим виброприводом резонансного действия для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама.The application of the proposed sets of essential features allows you to get a new technical result - a new high-frequency vibrating sieve with an energy-saving resonant vibration actuator for intensive cleaning of the drilling fluid and drying of the sludge.
Анализ уровня техники в области вибрационных средств очистки растворов показал, что предложенная совокупность существенных признаков является новой, явным образом не следуют из уровня техники и имеют изобретательский уровень.The analysis of the prior art in the field of vibrational means of cleaning solutions showed that the proposed set of essential features is new, do not explicitly follow from the prior art and have an inventive step.
Физическая сущность нового вибрационного сита поясняется чертежом (фиг.1), характеризующим графическую зависимость пропускной способности бурового раствора через сетку с ячейками 0,16×0,16 мм при изменении частоты колебаний сетки в интервале частот от 15 до 80 Гц. Эксперименты показали, что пропускная способность бурового раствора через сетку 0,16×0,16 мм (широкоприменяемый размер ячеек) с амплитудой колебаний 1 мм при повышении частоты колебаний с 25 Гц до 50 Гц увеличивается примерно в три раза (см. рис.4 на стр.19 в работе «Исследование динамики и выбор параметров вибросита для очистки бурового раствора. Отчет по теме №175-70 № госрегистрации 77003180. МИНХ и ГП им. И.М. Губкина. Москва - 1977»). Физическая сущность этого эффекта объясняется увеличением в два раза числа колебаний в единицу времени рамы вибрирующей с ситовыми кассетами и, следовательно, увеличением числа соударений локальных частиц бурового раствора в единицу времени с ситовыми кассетами.The physical essence of the new vibrating sieve is illustrated in the drawing (Fig. 1), which characterizes the graphical dependence of the drilling fluid throughput through a mesh with 0.16 × 0.16 mm cells when the mesh oscillation frequency changes in the frequency range from 15 to 80 Hz. The experiments showed that the drilling fluid throughput of 0.16 × 0.16 mm (a widely applicable mesh size) with an oscillation amplitude of 1 mm increases approximately three times with an increase in the oscillation frequency from 25 Hz to 50 Hz (see Fig. 4 on p.19 in "The study of dynamics and the selection of vibrosieve parameters for cleaning drilling mud. Report on the topic No. 175-70 State registration number 77003180. MINH and GP named after IM Gubkin. Moscow - 1977"). The physical nature of this effect is explained by a twofold increase in the number of vibrations per unit time of a vibrating frame with sieve cartridges and, therefore, an increase in the number of collisions of local drilling fluid particles per unit time with sieve cartridges.
Сущность изобретения поясняется также чертежом (фиг.2), раскрывающим конструкцию вибрационного сита. Вибрационное сито высокочастотное с энергосберегающим виброприводом резонансного действия для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама содержит станину 1, раму вибрирующую 2 с закрепленными на ней сменными ситовыми кассетами 3, вибратор линейных колебаний, образованный двумя однотактными вибраторами 4 резонансного действия с электромагнитным приводом. Каждый из однотактных вибраторов выполнен на основе электромагнита тянущего типа 5, выполненным с возможностью совершения колебаний с размахом колебаний до 15 мм, содержит инерционный груз 6, пружины 7 со стяжными стержнями 8, катушку 9, основание 10, регулировочные грузы 11, защитный кожух 12. Однотактные вибраторы 4 установлены на силовых плитах 13, присоединенных к боковинам 14 рамы вибрирующей 2 при этом вибраторы установлены на раме вибрирующей 2 так, что угол между поверхностью ситовых кассет 3 и направлением силового действия вибраторов равен 45°. С помощью четырех пружин 15 рама вибрирующая 2 установлена на станине 1. Ситовые кассеты 3 закреплены на раме вибрирующей 2 устройствами закрепления 16. Вибрационное сито содержит также устройство 17 для регулировки угла наклона рамы вибрирующей 2, шибер 18 с механизмом управления 19, поддон 20 с выпускными окнами 21 для очищенного бурового раствора, который размещен в станине 1, приемную емкость 22 для бурового раствора, которая на входе содержит приемный патрубок с фланцем 23 для подвода бурового раствора к вибрационному ситу, а на выходе оснащена полкой 24 с отверстиями для равномерного распределения бурового раствора по ширине ситовой кассеты 3, принимающей буровой раствор на обработку. Боковины 14 рамы вибрирующей 2 усилены ребрами жесткости 25 для передачи и распределения вибрационного силового воздействия вибраторов 4. Катушки 9 электромагнитов подключены к сети электропитания через устройство 26 управления вибраторами. Боковины 14 соединены между собой связь-балками 27. Рама вибрирующая 2 в месте схода шлама в отвал оснащена козырьком 28. Обозначения на чертеже: ЦМ - центр масс, P(t) - вынуждающая направленная знакопеременная суммарная сила, генерируемая однотактными вибраторами 4, воздействующая на центр масс ЦМ.The invention is also illustrated by the drawing (figure 2), revealing the design of the vibrating sieve. A high-frequency vibrating sieve with an energy-saving resonant vibrating actuator for intensive drilling mud cleaning and sludge drying contains a frame 1, a vibrating frame 2 with removable sieve cartridges 3 mounted on it, a linear vibration vibrator formed by two single-cycle resonant vibrators 4 with an electromagnetic drive. Each of the single-cycle vibrators is made on the basis of a pulling type 5 electromagnet, configured to oscillate with an oscillation range of up to 15 mm, contains an inertial load 6, springs 7 with tie rods 8, a coil 9, a
Перечисленные элементы характеризуют конструкцию вибрационного сита высокочастотного с энергосберегающим виброприводом резонансного действия для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама.The listed elements characterize the design of a high-frequency vibrating sieve with an energy-saving resonant vibrating actuator for intensive cleaning of the drilling fluid and drying of the sludge.
Вибрационное сито высокочастотное с энергосберегающим виброприводом резонансного действия для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама работает следующим образом. Однотактные вибраторы 4 настраивают на режим сообщения раме вибрирующей 2 вйброускорения Z, заданного технологической документацией, учитывающей свойства бурового раствора и интенсивность его подачи на вибросито. В соответствии с требованиями технологической документации производится выбор ситовых кассет 3 по размеру ячеек в свету. Ситовые кассеты 3 устанавливают на раму вибрирующую 2 и закрепляют с помощью устройств закрепления 16 ситовых кассет. После этого буровой раствор подают через приемный патрубок с фланцем 23 в приемную емкость 22 в которой скорость потока гасится благодаря увеличению поперечного сечения емкости. При этом буровой раствор достигает уровня полки 24 растекается по ней и равномерно поступает на поверхность ситовой кассеты. Под действием направленных колебаний, сообщаемых раме вибрирующей 2 однотактными вибраторами 4 ситовые кассеты находятся в вибрационном движении и воздействуют на буровой раствор диспергируют комковидные образования и крупные частицы, при этом раствор интенсивно фильтруется через сетки ситовых кассет 3, а шлам, представляющий собой смесь частиц породы и продуктов износа, размером крупнее размеров ячеек сетки остается на поверхности ситовых кассет 3 и транспортируются благодаря направленным колебаниям рамы вибрирующей 2 в сторону разгрузки. При транспортировании шлама происходит его осушка благодаря вибрационному воздействию ситовых кассет на частицы шлама, при котором под действием инерционных сил происходит отделение влаги от частиц шлама. Шлам через козырек 28 уходит в отвал. Очищенный раствор собирается в поддоне 20 и оттуда через окна 21 самотеком поступает в желоб или емкость циркуляционной системы.A high-frequency vibrating sieve with an energy-saving resonant vibrodrive for intensive cleaning of the drilling fluid and drying of the sludge works as follows. Single-cycle vibrators 4 are configured to communicate with the vibrating accelerator 2 frame Z acceleration Z, specified by the technological documentation, taking into account the properties of the drilling fluid and the intensity of its supply to the vibrating screen. In accordance with the requirements of the technological documentation, a selection of screen cassettes 3 is made according to the size of the cells in the light. The sieve cassettes 3 are mounted on the vibrating frame 2 and fixed with the aid of the fixing devices 16 sieve cassettes. After that, the drilling fluid is fed through a receiving pipe with a flange 23 to a receiving tank 22 in which the flow rate is quenched due to an increase in the cross section of the tank. When this drilling fluid reaches the level of the flange 24 spreads over it and evenly flows onto the surface of the sieve cartridge. Under the action of directional vibrations communicated to the frame by vibrating 2 single-cycle vibrators, 4 sieve cartridges are in vibrational motion and act on the drilling fluid to disperse lumpy formations and large particles, while the solution is intensively filtered through a mesh of sieve cartridges 3, and the sludge, which is a mixture of rock particles and wear products larger than the size of the mesh cells remain on the surface of the sieve cartridges 3 and are transported due to the directional vibrations of the vibrating frame 2 towards the side narrow. When transporting the sludge, it is dehydrated due to the vibrational effect of the sieve cartridges on the sludge particles, in which, under the action of inertial forces, moisture is separated from the sludge particles. The sludge through the visor 28 goes to the dump. The purified solution is collected in the
В предложенном варианте вибрационного сита интенсивность очистки бурового, раствора и осушки шлама повышена в сравнении с прототипом благодаря тому, что количество соударений локальных объемов бурового раствора с ситовыми кассетами в единицу времени увеличено в два раза. Однотактные вибраторы резонансного действия с электромагнитным приводом генерируют колебания на частоте питающего электрического тока. Как правило, частота тока равна 50 Гц. Поэтому предложенное вибрационное сито работает при колебаниях рамы вибрирующей с частотой 50 Гц в отличие от применяемых в настоящее время вибрационных сит, на которых частота колебаний равна 25 Гц. Иначе говоря, интенсивность процесса очистки бурового раствора и осушки шлама увеличивается в 2 раза за время нахождения бурового раствора и частиц шлама над ситовыми кассетами вибрационного сита до ухода частиц шлама в отвал, а бурового раствора до прохождения его через ситовые кассеты в емкость для очищенного бурового раствора. Данное вибрационное сито отличается от всех известных применяемых в настоящее время на практике вибрационных сит следующими особенностями:In the proposed version of the vibrating sieve, the intensity of cleaning of drilling, mud and sludge drying is increased in comparison with the prototype due to the fact that the number of collisions of local volumes of drilling fluid with sieve cartridges per unit time is doubled. Single-cycle resonant vibrators with an electromagnetic drive generate oscillations at the frequency of the supply electric current. Typically, the current frequency is 50 Hz. Therefore, the proposed vibrating sieve operates with vibrations of the vibrating frame with a frequency of 50 Hz, in contrast to the currently used vibration sieves, on which the oscillation frequency is 25 Hz. In other words, the intensity of the drilling mud cleaning and sludge drying process increases by a factor of 2 during the time that the drilling fluid and sludge particles are above the sieve cassettes of the vibrating sieve until the sludge particles go into the dump, and the drilling mud passes through the sieve cassettes into the tank for cleaned drilling mud . This vibrating sieve differs from all known vibrating sieves currently used in practice in the following features:
1) применением однотактных энергосберегающих вибраторов резонансного действия с частотой колебаний 50 Гц, выполненных с возможностью получения колебаний инерционных масс с размахом до 15 мм; автором данной заявки ранее были разработаны вибраторы резонансного действия с увеличенной амплитудой колебаний инерционной (так называемой реактивной) массой, см. патент на изобретение №2356640 (2006 г.) и патент на полезную модель №134084 (2013 г.) с одинаковым названием «Вибратор резонансного действия с электромагнитным приводом»; известные вибраторы с электромагнитным приводом, выпускаемые промышленностью и получившие исключительно широкое применение в различных отраслях хозяйственной деятельности на вибрационных ситах для очистки бурового раствора, не используются вообще, поскольку имеют недостаточную амплитуду колебаний; предложенные автором данной заявки вибраторы резонансного действия по указанным выше патентам превосходят известные вибраторы с электромагнитным приводом в несколько раз.1) the use of single-cycle energy-saving resonant vibrators with an oscillation frequency of 50 Hz, made with the possibility of obtaining inertial mass oscillations with a range of up to 15 mm; the author of this application previously developed resonant vibrators with increased amplitude of inertial (so-called reactive) mass oscillations, see patent for invention No. 2356640 (2006) and utility model patent No. 134084 (2013) with the same name “Vibrator resonant action with an electromagnetic drive "; well-known vibrators with an electromagnetic drive, manufactured by the industry and widely used in various fields of economic activity on vibration screens for cleaning drilling mud, are not used at all, because they have insufficient vibration amplitude; resonant action vibrators proposed by the author of this application are several times superior to known vibrators with an electromagnetic drive by the above patents.
2) энергосберегающим режимом работы, поскольку вибраторы резонансного действия отличаются от инерционных дебалансных вибраторов существенно меньшими затратами энергии благодаря эффекту резонансного усиления колебаний (см., например, книгу «Вибраторы с электромагнитным приводом». Обзор. М., 1970, с.3-27).2) energy-saving mode of operation, since resonant vibrators differ from inertial unbalanced vibrators in significantly lower energy costs due to the effect of resonant amplification of vibrations (see, for example, the book “Vibrators with an electromagnetic drive.” Review. M., 1970, pp. 3-27 )
Следует особо подчеркнуть, что в связи с тем, что частота колебаний рамы вибрирующей увеличена в 2 раза для сохранения виброускорения рамы вибрирующей с ситовыми кассетами на оптимальном уровне, необходимо в соответствии с приведенной формулой существенно уменьшить (в сравнении с прототипом) амплитуду колебаний. Это в свою очередь значительно уменьшает дальность полета каждой частицы бурового раствора над ситовой кассетой. Благодаря этому повышается качество очистки и диспергирования частиц бурового раствора. Данное утверждение подтверждается опытом применения способа очистки буровых растворов и осушки шлама на сетках или ситовых кассетах вибрационных сит, который показал, что эффективность очистки возрастает по мере увеличения времени нахождения частиц на сетке (стр.180 в книге: Булатов А.И., Проселков Ю.М., Рябченко В.И. Технология промывки скважин. - М., Недра, 1981. 301 с.). Согласно рекомендациям, приведенным на стр.180 указанной книги, увеличения времени нахождения частиц на сетке можно достичь, в частности, уменьшением амплитуды колебаний сетки, что в новых вариантах вибрационных сит обеспечивается при сохранении оптимального значения виброускорения рамы вибрирующей с ситовыми кассетами.It should be emphasized that due to the fact that the vibration frequency of the vibrating frame is increased by 2 times to maintain the vibration acceleration of the vibrating frame with sieve cassettes at the optimal level, it is necessary in accordance with the above formula to significantly reduce (in comparison with the prototype) the vibration amplitude. This, in turn, significantly reduces the flight range of each drilling fluid particle above the screen cartridge. This improves the quality of cleaning and dispersion of the particles of the drilling fluid. This statement is confirmed by the experience of using a method for cleaning drilling fluids and drying sludge on grids or sieve cassettes of vibration sieves, which showed that the cleaning efficiency increases with increasing time spent by particles on the grid (p. 180 in the book: Bulatov A.I., Proselkov Yu .M., Ryabchenko V.I. Technology of washing wells. - M., Nedra, 1981. 301 p.). According to the recommendations given on page 180 of this book, an increase in the residence time of particles on the grid can be achieved, in particular, by decreasing the amplitude of the oscillations of the grid, which in new versions of vibration screens is provided while maintaining the optimum value of vibration acceleration of the frame vibrating with screen cartridges.
Возможность практического осуществления предложенного вибрационного сита высокочастотного с энергосберегающим виброприводом резонансного действия для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама не вызывает сомнений. Повышение эффективности очистки бурового раствора и, в частности, увеличение пропускной способности бурового раствора через вибрирующую сетку при увеличении частоты колебаний сетки установлено экспериментально в лаборатории специализированной научной организации (см. рис.4 на стр.19 в работе «Исследование динамики и выбор параметров вибросита для очистки бурового раствора. Отчет по теме №175-70, № госрегистрации 77003180. МИНХ и ГП им. И.М. Губкина. Москва-1977»). Этот результат подтвержден в лаборатории автора данной заявки и положен в основу конструирования опытно-промышленного образца вибрационного сита нового поколения для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама. Опытно-промышленный образец вибросита изготовлен и прошел внутренние испытания. После подачи данной заявки будут оформлены разрешительные документы для испытаний вибросита нового поколения в условиях эксплуатации на буровой. Таким образом, предложенное изобретение промышленно применимо.The possibility of practical implementation of the proposed high-frequency vibrating sieve with an energy-saving resonant vibrating actuator for intensive cleaning of the drilling fluid and drying of the sludge is beyond doubt. An increase in the efficiency of drilling mud cleaning and, in particular, an increase in the throughput of the drilling fluid through a vibrating grid with an increase in the frequency of oscillations of the grid was established experimentally in the laboratory of a specialized scientific organization (see Fig. 4 on page 19 in the study of the dynamics and selection of vibrosieve parameters for of drilling fluid treatment. Report on the topic No. 175-70, State registration number 77003180. MINH and SE named after IM Gubkin. Moscow-1977 "). This result was confirmed in the laboratory of the author of this application and laid the foundation for the design of a pilot industrial model of a new generation of vibration sieves for intensive cleaning of drilling mud and drying of sludge. A pilot industrial sample of the vibrating screen was manufactured and passed internal tests. After submitting this application, permits will be issued for testing a new generation of vibrating screens in operating conditions at the drilling site. Thus, the proposed invention is industrially applicable.
Claims (2)
X=Z:W2,
где X - амплитуда колебаний рамы вибрирующей в м,
Z - заданное виброускорение рамы вибрирующей в м/с2,
W - угловая частота колебаний рамы вибрирующей в рад/с, здесь W=2πf, где f - частота колебаний в Гц,
при этом суммарная масса рамы вибрирующей с массами ситовых кассет, устройств закрепления ситовых кассет, а также с массами статорных частей обоих однотактных вибраторов не менее чем в 7 раз превышает суммарную массу якорных частей обоих однотактных вибраторов.1. A high-frequency vibrating sieve with an energy-saving resonant vibrating actuator for intensive cleaning of the drilling fluid and drying the sludge, containing a frame, a vibrating frame with removable sieve cartridges attached to it, a linear vibrator that is mounted on the frame so that the angle between the surface of the sieve cartridges and the direct direction of the force action of the vibrator is 45 °, four springs, on which the vibrating frame is mounted on the bed, the sieve cassette fixing devices on the frame are vibrating her, a device for adjusting the angle of inclination of the vibrating frame, a gate with a control mechanism, a tray with outlet windows for cleaned drilling fluid, which is placed in the bed, a receiving reservoir for the drilling fluid, which at the inlet contains a receiving pipe with a flange for supplying the drilling fluid to the vibrating situation and at the outlet it is equipped with a shelf with holes for uniform distribution of the drilling fluid along the width of the screen cartridge receiving the drilling fluid for processing, the vibrating sieve is made with the possibility of I have the following functions: filtering the drilling fluid through sieve cartridges and separating the sludge, transporting the sludge through the sieve cartridges and dumping the sludge into the dump, draining the sludge when it is transported to the dump, and the filtered drilling fluid is collected in a sieve pan and drained by gravity into the gutter or the capacity of the circulating system, the vibrating sieve is configured to adjust it to various operating modes depending on the properties of the drilling fluid and the intensity of its supply by changing the angle the inclination of the vibrating frame, as well as by changing the amplitude of the vibrations of the vibrating frame, characterized in that the linear vibrator is made in the form of two single-cycle resonant vibrators with an electromagnetic drive mounted on the power plates of the side frames of the vibrating frame, each of the single-cycle vibrators is made on the basis of a pulling type electromagnet with the possibility of oscillations of the anchor part of a single-cycle vibrator relative to its stator with a swing of up to 15 mm, the electromagnets are connected to the power supply network vibrator control through the single-cycle device that is configured to generate the regulated DC pulses of amplitude with frequency of 50 Hz, the pulse amplitude may be adjusted in the range at which the amplitude of the vibrating oscillations of the frame corresponds to the frame adjustable amplitude of the vibrating oscillations determined previously by the formula:
X = Z: W 2 ,
where X is the amplitude of the vibrations of the frame vibrating in m,
Z - specified vibration acceleration of the frame vibrating in m / s 2 ,
W is the angular vibration frequency of the vibrating frame in rad / s, here W = 2πf, where f is the vibration frequency in Hz,
the total mass of the frame vibrating with the masses of the sieve cartridges, the devices for securing the sieve cartridges, as well as with the masses of the stator parts of both single-cycle vibrators is not less than 7 times the total mass of the anchor parts of both single-cycle vibrators.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014106625/03A RU2541960C1 (en) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | High-frequency vibrating sieve with energy-saving resonant vibratory drive for intensive treatment of drilling mud and drying of drill cuttings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014106625/03A RU2541960C1 (en) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | High-frequency vibrating sieve with energy-saving resonant vibratory drive for intensive treatment of drilling mud and drying of drill cuttings |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2541960C1 true RU2541960C1 (en) | 2015-02-20 |
Family
ID=53288837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014106625/03A RU2541960C1 (en) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | High-frequency vibrating sieve with energy-saving resonant vibratory drive for intensive treatment of drilling mud and drying of drill cuttings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2541960C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110152987A (en) * | 2019-06-04 | 2019-08-23 | 广州市丹爵通讯科技有限公司 | A kind of anticlogging screening plant with dedusting function for ore dressing |
| CN117072119A (en) * | 2023-08-18 | 2023-11-17 | 大庆永铸石油技术开发有限公司 | Device for harmless treatment of drilling cuttings |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU848084A1 (en) * | 1979-04-02 | 1981-07-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательскийинститут По Креплению Скважин И Буровымрастворам | Vibration sieve |
| RU2186635C1 (en) * | 2001-04-26 | 2002-08-10 | Открытое акционерное общество "Отрадненский завод нефтяного машиностроения" | Vibrating screen |
| WO2004030834A1 (en) * | 2002-10-03 | 2004-04-15 | Bühler AG | Active compensation of vibrations in a machine for cleaning grain |
| RU2277978C1 (en) * | 2004-11-12 | 2006-06-20 | Открытое акционерное общество "Научно-инвестиционная Корпорация Развития технологий "НИКОР" | Resonance type vibrating screen |
| RU2288786C2 (en) * | 2004-11-15 | 2006-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-инвестиционная Корпорация Развития технологий "НИКОР" | Resonance vibrosieve |
| RU2356647C2 (en) * | 2006-02-10 | 2009-05-27 | Анатолий Иванович КОСТЮК | Resonance vibrator with electromagnetic actuator |
-
2014
- 2014-02-21 RU RU2014106625/03A patent/RU2541960C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU848084A1 (en) * | 1979-04-02 | 1981-07-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательскийинститут По Креплению Скважин И Буровымрастворам | Vibration sieve |
| RU2186635C1 (en) * | 2001-04-26 | 2002-08-10 | Открытое акционерное общество "Отрадненский завод нефтяного машиностроения" | Vibrating screen |
| WO2004030834A1 (en) * | 2002-10-03 | 2004-04-15 | Bühler AG | Active compensation of vibrations in a machine for cleaning grain |
| RU2277978C1 (en) * | 2004-11-12 | 2006-06-20 | Открытое акционерное общество "Научно-инвестиционная Корпорация Развития технологий "НИКОР" | Resonance type vibrating screen |
| RU2288786C2 (en) * | 2004-11-15 | 2006-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-инвестиционная Корпорация Развития технологий "НИКОР" | Resonance vibrosieve |
| RU2356647C2 (en) * | 2006-02-10 | 2009-05-27 | Анатолий Иванович КОСТЮК | Resonance vibrator with electromagnetic actuator |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КОСТЮК А.И. "Модернизация вибросит для очистки бурового раствора путем перевода их на высокочастотный режим колебаний", Бурение и нефть, N9 сентябрь, 2014, с.39-40. БОРЩЕВ В.Я. и др., "Оборудование для переработки сыпучих материалов", Москва, Машиностроение -1, 2006, с.133 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110152987A (en) * | 2019-06-04 | 2019-08-23 | 广州市丹爵通讯科技有限公司 | A kind of anticlogging screening plant with dedusting function for ore dressing |
| CN117072119A (en) * | 2023-08-18 | 2023-11-17 | 大庆永铸石油技术开发有限公司 | Device for harmless treatment of drilling cuttings |
| CN117072119B (en) * | 2023-08-18 | 2024-04-09 | 大庆永铸石油技术开发有限公司 | Device for harmless treatment of drilling cuttings |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2541712C1 (en) | Hf vibration sieve with power saving vibration drive of resonance action for intensive mud cleaning and sludge drying | |
| DK2521606T3 (en) | Drive device for a membrane filtration device | |
| RU2541675C1 (en) | Hf vibration sieve for mud intensive cleaning and sludge drying | |
| CA2711780C (en) | Apparatus and method for separating solids from a solids laden fluid | |
| CA2624328C (en) | Shale shaker | |
| US7617938B2 (en) | Elastic sieving technique and corresponding large-sized elastic vibration screen | |
| US9409208B2 (en) | Screen assembly | |
| RU2541960C1 (en) | High-frequency vibrating sieve with energy-saving resonant vibratory drive for intensive treatment of drilling mud and drying of drill cuttings | |
| GB2080480A (en) | Sifter stroke screen | |
| US5616245A (en) | High gravity separator | |
| RU2288786C2 (en) | Resonance vibrosieve | |
| US11591868B1 (en) | High G force vibratory separator system | |
| RU2540171C1 (en) | Method of drill mud treatment and drill cuttings drying at sieves or sieve cassettes of vibrating sieve | |
| RU2277978C1 (en) | Resonance type vibrating screen | |
| CN202297210U (en) | Wastewater recycling system for cold rolling emulsion liquid | |
| CN200939431Y (en) | Linear viberating screen | |
| GB2561452A (en) | An improved vibrating screener | |
| RU2021038C1 (en) | Vibrosieve | |
| RU2550607C2 (en) | Vibration screen | |
| CN102390882A (en) | System and method for reclaiming cold-roll emulsion liquid wastewater | |
| RU2172205C1 (en) | Method of vibration filtration of suspension and device for its embodiment | |
| RU2277977C1 (en) | Resonance type vibrating screen | |
| CN207745595U (en) | A kind of petroleum drilling fluid vibrating sieve | |
| Serpokrylov et al. | Development of technology for water purification by filtration using vibration | |
| RU2634145C1 (en) | Method of high-clay beneficiation of placer sands predominantly with fine and thin gold |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160222 |