明曉峰

摘 要：地質(zhì)錄井工作離不開(kāi)對(duì)巖石巖屑顆粒的觀察和分析，這也是進(jìn)行地層評(píng)價(jià)和油氣資源評(píng)價(jià)的重要基礎(chǔ)。從井下經(jīng)鉆井液攜帶返至地面的巖屑都附著鉆井液污物，要對(duì)巖屑進(jìn)行觀察分析就必須將附著的污物用清水清洗干凈，以還原地下巖石本色，所以，巖屑清洗成為地質(zhì)錄井現(xiàn)場(chǎng)的一項(xiàng)重要工作。巖屑清洗后就進(jìn)入下一步流程即干燥，巖屑的存儲(chǔ)及分析需要干燥的巖屑條件，所以，干燥成為清洗后的下一項(xiàng)重要工作流程。目前，巖屑干燥的方式基本上有大氣環(huán)境下自然晾曬風(fēng)干、微波爐干燥和電烤箱烘烤，但是，這幾種干燥方式隨著高效勘探快速鉆井的自動(dòng)化程度的提高，已跟不上新鉆探工藝的要求。所以，巖屑這種顆粒物的干燥需要一種更加高效的機(jī)械裝置，本文探討的就是巖屑物料除濕裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：巖屑;清洗;除濕;創(chuàng)新設(shè)計(jì)

0引言

鉆井液是鉆探過(guò)程中使用的流體介質(zhì)。鉆井液可以是液體或氣體，因此，鉆井液應(yīng)確切地稱為鉆井流體。同時(shí)，鉆井液是鉆探過(guò)程中井筒內(nèi)使用的循環(huán)沖洗介質(zhì)，又稱鉆孔沖洗液。鉆井液按組成成分可分為清水、泥漿、無(wú)粘土相沖洗液、乳狀液、泡沫和壓縮空氣等。清水是使用最早的鉆井液，無(wú)需處理，使用方便，適用于地下巖層完整和地表水源充足的地區(qū)。泥漿是廣泛使用的鉆井液，主要適用于松散、裂隙發(fā)育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等井筒不穩(wěn)定巖層。

地質(zhì)錄井工作的重點(diǎn)就是進(jìn)行巖屑樣品的撈取、清洗、分析和存儲(chǔ)，在存儲(chǔ)之前需要對(duì)巖屑進(jìn)行除濕，以便于長(zhǎng)期保存。目前，常規(guī)的除濕裝置是電烤箱，即在一定的設(shè)置溫度下進(jìn)行電加熱，水分蒸發(fā)。但是，這種方式隨著精細(xì)勘探的要求而逐漸變的不適用，或在某些特殊要求下而禁止，所以，除自然風(fēng)干外，必須尋求另一種可行的風(fēng)干除濕工藝和方法。

1 巖屑的常規(guī)除濕方式方法

現(xiàn)場(chǎng)施工中，地質(zhì)錄井操作人員清洗完巖屑后就進(jìn)入了下步干燥程序。干燥巖屑的方式有多種，其中包括自然晾曬風(fēng)干、微波爐干燥和電烤箱烘烤三種重要的干燥方式。但是，這幾種干燥方式在某些具體的環(huán)境中都有所受限。自然風(fēng)干晾曬需要周圍干燥的大氣環(huán)境，空氣濕度要低，并具有一定的風(fēng)力和風(fēng)向;微波爐干燥巖屑干燥的數(shù)量有限，跟不上快速鉆進(jìn)的需要，同時(shí)，微波爐干燥需要更多的人為控制，否則會(huì)烤焦巖屑影響后續(xù)分析;電烤箱烘烤在多數(shù)施工要求中已被禁止，因?yàn)榭鞠浜婵竞蟮膸r屑其原始地質(zhì)狀態(tài)被破壞，影響了真實(shí)分析和判斷。所以，這幾種巖屑干燥方式已經(jīng)難以適應(yīng)科學(xué)高效的勘探現(xiàn)場(chǎng)工作要求，影響了工作質(zhì)量，且占據(jù)了一定的人力和物力，歸納起來(lái)，存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

① 占據(jù)較多的勞動(dòng)力，人工成本增加;

② 環(huán)境條件受限，巖屑的自然晾曬風(fēng)干受限;

③ 微波爐烘烤數(shù)量有限，無(wú)法滿足具體的分析要求;

④ 電烤箱烘烤速度慢，同時(shí)也對(duì)巖屑的原始狀態(tài)有破壞作用，適用性低;

⑤ 室內(nèi)巖屑干燥中產(chǎn)生的廢氣無(wú)法有效排空，影響作業(yè)人員的職業(yè)健康;

⑥ 缺乏巖屑干燥的自動(dòng)連續(xù)性，無(wú)法滿足高效勘探的施工條件;

⑦ 人為電器操作控制作業(yè)，安全性差。

所以，油氣勘探現(xiàn)場(chǎng)亟需一種能夠高效自動(dòng)清洗巖屑顆粒物的裝置，而這種“內(nèi)循環(huán)物料除濕裝置”既能滿足這一自動(dòng)化的要求。

2 巖屑物料除濕裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

巖屑物料除濕裝置采用內(nèi)循環(huán)式，主要由外筒、電機(jī)盤面和熱風(fēng)機(jī)盤面、熱風(fēng)機(jī)、外筒輔助熱風(fēng)口、電機(jī)傳動(dòng)組合等組成。

（1）外筒。外筒是巖屑顆粒物通風(fēng)干燥的主體即熱風(fēng)干燥腔體，外筒呈筒形，外筒的兩端為熱風(fēng)機(jī)盤面和電機(jī)盤面，兩盤面和外筒絲孔固定連接，用于承接從動(dòng)組合和電機(jī)傳動(dòng)組合。

① 從動(dòng)組合。從動(dòng)組合位于外筒的熱風(fēng)機(jī)一端，用于連接熱風(fēng)機(jī)。從動(dòng)組合上有：（A） 轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子為實(shí)心盤，中間開(kāi)通孔。轉(zhuǎn)子前盤面為無(wú)刻槽平面，轉(zhuǎn)子后盤面有用于放置滾珠的刻槽，刻槽位于中間通孔外圍。轉(zhuǎn)子上有三個(gè)銷孔，銷孔和聯(lián)軸桿上的孔對(duì)接螺絲固定;（B） 定子。定子為實(shí)心盤，中間開(kāi)通孔，定子前盤面有用于放置滾珠的刻槽，刻槽位于中間通孔外圍，定子后盤面為無(wú)刻槽平面。轉(zhuǎn)子和定子的刻槽內(nèi)放置滾珠，轉(zhuǎn)子和定子壓合后中間有轉(zhuǎn)動(dòng)間隙;（C） 固定盤。固定盤是定子上的外圈盤，套接焊接在定子上，固定盤上均勻分布六個(gè)螺絲孔，用于和外筒的熱風(fēng)機(jī)盤面一端固定;（D） 聯(lián)軸桿。聯(lián)軸桿穿過(guò)定子和轉(zhuǎn)子。聯(lián)軸桿和定子后盤面平面焊接，聯(lián)軸桿的另一端和轉(zhuǎn)子的前盤面呈平面。壓合定子和轉(zhuǎn)子，銷孔對(duì)接后鎖住，此時(shí)，定子固定在外筒端壁上，轉(zhuǎn)子則隨著旋翼軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng);（E） 聯(lián)軸管套。聯(lián)軸管套穿過(guò)聯(lián)軸桿。聯(lián)軸管套是熱風(fēng)通路，用于連接熱風(fēng)機(jī)，管套與定子后盤面和轉(zhuǎn)子前盤面用軸承夾固定。

② 電機(jī)傳動(dòng)組合。電機(jī)傳動(dòng)組合位于外筒的電機(jī)一端，用于連接電機(jī)。傳動(dòng)組合上有：（A） 前轉(zhuǎn)子。前轉(zhuǎn)子為實(shí)心盤，中間開(kāi)通孔，前轉(zhuǎn)子前盤面為無(wú)刻槽平面，前轉(zhuǎn)子后盤面有用于放置滾珠的刻槽，刻槽位于中間通孔外圍;（B）定子。定子為實(shí)心盤，中間開(kāi)通孔。定子前后盤面有用于放置滾珠的刻槽，轉(zhuǎn)子和定子壓合后中間有轉(zhuǎn)動(dòng)間隙，刻槽位于中間通孔外圍;（C） 后轉(zhuǎn)子。后轉(zhuǎn)子為外圈帶齒實(shí)心盤，中間開(kāi)通孔，后轉(zhuǎn)子前盤面有用于放置滾珠的刻槽，刻槽位于中間通孔外圍，后轉(zhuǎn)子后盤面為無(wú)刻槽平面。壓合前轉(zhuǎn)子、定子和后轉(zhuǎn)子后，前后轉(zhuǎn)子和定子有轉(zhuǎn)動(dòng)間隙;（D）固定盤。固定盤是定子上的外圈盤，套接焊接在定子上，固定盤上均勻分布六個(gè)螺絲孔，用于和外筒的電機(jī)盤面一端固定。前、后轉(zhuǎn)子和定子壓合后，定子和外筒一端固定不動(dòng)，前后轉(zhuǎn)子同軸轉(zhuǎn)動(dòng);（E） 聯(lián)軸桿。聯(lián)軸桿為實(shí)心桿聯(lián)軸桿上和前后轉(zhuǎn)子套接面上均有3個(gè)固定銷孔，前、后轉(zhuǎn)子和定子壓合后，套接聯(lián)軸桿，通過(guò)固定銷孔和聯(lián)軸桿上的銷孔固定組成整體;

③ 進(jìn)料口。進(jìn)料口是巖屑顆粒物的入口，漏斗型，位于外筒熱風(fēng)機(jī)一端正上方，顆粒物料進(jìn)入到外筒后在旋翼的作用下推進(jìn)前移;

④ 出料口。出料口是顆粒物料的出口，位于外筒電機(jī)一端正下方，彎曲圓筒型。在旋翼的推進(jìn)前移作用下，經(jīng)過(guò)熱風(fēng)干燥的巖屑顆粒物料在熱風(fēng)動(dòng)力和顆粒重力作用下經(jīng)出料口排出;

⑤ 水分蒸發(fā)口。水分蒸發(fā)口是干燥后水分的逸散口，位于位于外筒電機(jī)一端正上方，彎曲圓筒型;

⑥ 旋翼軸。旋翼軸帶動(dòng)繞制其上的旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)，旋翼軸與電機(jī)傳動(dòng)組合和從動(dòng)組合上的前轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子銷孔連接固定，旋翼軸上每個(gè)旋翼之間有六個(gè)熱風(fēng)孔，旋翼軸轉(zhuǎn)動(dòng)熱風(fēng)孔噴出的熱空氣也隨著軸向旋轉(zhuǎn)推進(jìn)前移，對(duì)其中的顆粒物進(jìn)行大面積的動(dòng)態(tài)加熱，使水分蒸發(fā);

⑦ 旋翼（片）。旋翼軸上均勻分布旋翼片，旋翼片上有攪拌齒，攪拌齒位于每個(gè)翼片的對(duì)角兩端，攪拌齒將巖屑顆粒物攪拌起來(lái)在旋翼腔內(nèi)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中受到熱空氣的加熱蒸發(fā)使水分脫逸而出，從而使巖屑顆粒物在攪拌前移運(yùn)動(dòng)中得以干燥;

⑧ 電機(jī)盤面和熱風(fēng)機(jī)盤面。電機(jī)盤面和熱風(fēng)機(jī)盤面無(wú)縫套接到外筒上，兩盤面的周徑上各均勻分布有六個(gè)絲孔，外筒兩端和兩個(gè)盤面接合部位也各有六個(gè)絲孔，對(duì)齊絲孔螺絲固定連接。

外筒通過(guò)位于兩端的四塊固定板固定在下方的底部支撐上，固定板焊接在外筒外壁上，和底部支撐絲孔連接固定。

（2）熱風(fēng)機(jī)。熱風(fēng)機(jī)采用工業(yè)熱風(fēng)機(jī)，一路經(jīng)三通通過(guò)熱風(fēng)軟管和聯(lián)軸管套連接，另一路經(jīng)三通和外筒輔助熱風(fēng)口連接。

① 外筒輔助熱風(fēng)口。外筒輔助熱風(fēng)口設(shè)在進(jìn)料口筒壁下方和桶壁呈30°斜向上切角位置，連接軟管至熱風(fēng)機(jī)出口三通，三通上有開(kāi)關(guān)控制。

（3）電機(jī)傳動(dòng)組合。電機(jī)樞前端有齒輪盤，齒輪盤套接在帶齒后轉(zhuǎn)子上，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)后轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)旋翼軸轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)固定在固定支撐上。

3 結(jié)語(yǔ)

巖屑從進(jìn)料口進(jìn)入，在螺旋翼的作用下推動(dòng)前移，前移過(guò)程中同時(shí)受到旋翼軸熱風(fēng)多次旋轉(zhuǎn)干燥，最后經(jīng)出料口排出，水分經(jīng)水分蒸發(fā)口排空。該裝置整體整體可拆卸組合，便于維護(hù)保養(yǎng)，自動(dòng)干燥替代了人為操作，節(jié)省了人力物力，提高了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全性，保護(hù)了操作人員的職業(yè)健康。