泥浆材料检测与应用：旋流分离器.docx

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1、授课内容旋流分离器计划课时教学目标与要求知识目标：掌握旋流分离器的使用方法能力目标：能够调节旋流分离器底流口大小素质目标：培养学生爱岗敬业、认真负责的职业素质教学重点与难点重点：旋流分离器底流口的调节方法难点：旋流器的选择处理方法：讲授、举例、讨论教学资源教材、多媒体教室、课件、图片等教学过程主题/任务/活动教学方法/教具时间分配导入新课讲授、举例旋流分离器的工作原理讲授旋流分离器的性能讲授旋流分离器的操作讲授小结讲授作业/技能训练教学评估教学设计【导入新课】今天我们来讲旋流器的使用与维护。钻井液旋流分离器作为钻井液固相控制设备之一，在钻井液的循环过程中起到了相当重要的作用，它能够将钻井液中的

2、细固相进一步清除，使得钻井液能够进入下一个循环过程，所以，学会使用旋流分离器也是每一位钻井液工必备技能。【授课内容】一、振动筛的工作原理1、结构钻井液固相控制的旋流分离器是一种带有圆柱部分的立式锥形容器，其锥体上部的圆柱部分为进浆室，其内径即旋流器的规格尺寸，侧部有一沿切向的进浆口，顶部中心有一涡流导管，构成溢流口，壳体下部呈圆锥形，锥角为15-20 ,底部的开口称为底流口，分离出的钻屑由此排出，其口径大小可调。2、工作原理旋流分离器工作时，含有固体颗粒的钻井液由进浆口沿切线方向进入旋流器，沿器壁高速旋转，由于离心作用，较大较重的颗粒被甩向旋流器内壁，同时在中心部形成一个负压区。粗颗粒沿壳体螺

3、旋下降，由底流口排出，而夹带细颗粒的旋流液在接近底部时容积越来越小，被迫改变方向进入负压区，形成内螺旋流向上运动，经溢流口排出。二、旋流分离器的性能为了改善旋流器的工作性能和提高分离效率，可以调节底流口的直径。现场用于钻井液固相控制的旋流器多为平衡式旋流器，其调节方法是先以纯液体通入旋流器，调节底流口，使底流口无液体流出，即达到平衡位置。而含有可分离固相的液体输入时，固体将会从底流口排出，每个排出的固相颗粒表面都黏附着一层液膜。此时的底流口大小称为该旋流器的平衡点。底流口在调节过程中需要注意以下事项：如果底流口调节的比平衡点的开口小，则在底流开口内会形成脱水区，出现一个干的锥形砂层。当较细颗粒

4、穿过砂层时会失去其表面的液膜而呈黏滞状，造成底流口堵塞，出现“干底”现象，造成“干堵”故障。如果底流口的开度大于平衡点所对应的尺寸，将有一部分液体从底流口排出，出现“湿底”现象。当处于理想工作状态时的旋流器，它的底流口有两股流体相对流过，一股是空气的吸入，另一股则是含固相的稠浆呈“伞状”排出。而当钻井液中固相含量过大，被分离的固相量超过旋流器的最大许可排量时，则底流呈“绳状”排出，底流口无空气吸入，很容易发生堵塞，许多在旋流器清除范围之内的固相颗粒，会折回溢流管并返回钻井液体系。一般情况下，可以通过调节底流口的大小来排除“绳流”。但当固相颗粒输入严重超载时，旋流器出现“绳状”底流是不可避免的。

5、这时只能通过改进振动筛的使用或增加旋流器数量等措施来加以防止。旋流器的分离能力与旋流器的尺寸有关，直径越小分离的颗粒也越小。需要说明的是，处于可分离粒径范围的某一尺寸的颗粒，特别是较细的颗粒，并不可能100%从底流口排出。通常将某一尺寸的颗粒在流经旋流器之后，有50%从底流口被清除的尺寸称为这种旋流器的分离点。显然，旋流器的分离点越低，表明其分离固相的效果越好。现场使用表明，某一尺寸的旋流器，其分离点并不是一个常数，旋流分离器的分离能力取决于液流所承受的离心力的大小，在一定尺寸的旋流器中，要保持高的净化效率，钻井液应以足够的排量进入旋流器；旋流器的半径越小则离心力越大，分理出的颗粒越细小；钻井

6、液的粘度和固相含量越低，输入压力越高则分离点越低、分离效果越好。旋流器按其直径不同，可分为除砂器、除泥器和微型旋流器三种类型。通常将直径为150-300mm的旋流器称为除砂器。在输入压力为O.2MPa时，各种型号的除砂器处理钻井液的能力为2()-120m3h0处于正常工作状态时，它能够清除大约95%大于74 um的钻屑和大约50%大于30 u m的钻屑。为了提高使用效果，在选择其型号时，许可处理量应该是钻井时最大排量的1.25倍。通常将直径为100-150mm的旋流器称为除泥器。在输入压力为0.2MPa时，处理能力不应低于10-15m3h.正常工作状态下的除泥器可清除95%大于40um的钻屑和

7、大约50%大于15 Hm的钻屑，许可处理量应为钻井时最大排量的1.25-1.5 倍。通常将直径为50mm的旋流器称为除泥器。在输入压力为0.2MPa时，其处理能力不应低于5m3ho分离粒度范围为7-25 mo主要用于处理某些非加重钻井液，以清除超细颗粒。三、旋流分离器使用的注意事项(1)应根据钻井液泵的排量确定使用旋流器的个数，除砂器或除泥器的处理量应为钻井液泵排量的1.5倍。(2)钻井液进口压力应保持在规定范围，压力不宜高，但应稳定，是处理前后钻井液密度差大于002gcm3,底流密度大于1.70gcm3(3)微型旋流器与除砂器、除泥器不同，主要用于分离钻井液中的膨润,可将钻井液中的膨润土 9

8、5%分离出来，以便回收重晶石，使用时将钻井液加水稀释。(4)除砂器要尽早使用，连续使用，不要等钻井液的密度、含砂量上升后才使用。(5)加重钻井液只能使用振动筛、除砂器，而不能使用除泥器，因重晶石的颗粒尺寸在除泥器可分离范围内。四、旋流分离器的操作旋流器的启动：在上级固控设备(振动筛)正常工作状态下，逆旋打开旋流器（除砂器）上水阀门，闭合电源开关，启动旋流器，用手检查底流口,应为伞状排砂，并有空气吸入感。旋流器的停用：停用时，先停旋流器，再停振动筛。五、钻井液清洁器钻井液清洁器是一组旋流器和一台细目振动筛的组合。上部为旋流器，下部为细目振动筛。钻井液清洁器工作时，旋流器将钻井液分离成低密度的溢流和高密度的底流。溢流返回钻井液循环系统，底流落在细目振动筛上，细目振动筛将高密度的底流再分离成两部分，一部分是重晶石和其他小于网孔的颗粒透过筛网回到循环系统，另一部分大于网孔的颗粒从筛网上被排除。所选筛网一般在100-325目之间，通常多使用150目。钻井液清洁器主要用于从加重钻井液中除去比重晶石粒径大的钻屑。加重钻井液在经过振动筛的以及处理之后，仍含有不少低密度的固体颗粒。这时如果单独使用旋流器进行处理，重晶石会大量流失。使用钻井液清洁器的优点在于既降低了低密度固体的含量，又避免了大量重晶石的损失。课后小结