王 奇,侯召坡,李鳳玉,牟長(zhǎng)清,柴占文，張 杰，高 潔

(渤海石油裝備制造有限公司，河北 青縣 062650)

在中國(guó)石油天然氣股份有限公司二期低碳重大專項(xiàng)《中國(guó)石油低碳與清潔發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用》中的課題3《水基鉆井廢棄物循環(huán)利用及資源化技術(shù)研究與示范應(yīng)用》的研究?jī)?nèi)容中，要實(shí)現(xiàn)鉆井廢液的初步機(jī)械分離和回收工藝，振動(dòng)篩是必不可少的關(guān)鍵設(shè)備[1]。鉆井液振動(dòng)篩處理效果的好壞，振動(dòng)軌跡是1個(gè)重要的參數(shù)[2]。鉆井液振動(dòng)篩的振動(dòng)軌跡主要有2種[3]：一種為直線軌跡，另一種為平動(dòng)橢圓軌跡，各有優(yōu)缺點(diǎn)[4]。直線軌跡最突出的特點(diǎn)是拋擲指數(shù)大[5]，平動(dòng)橢圓軌跡則不易使處理的鉆屑出現(xiàn)二次破裂。在復(fù)雜的鉆井過(guò)程中，采用單一軌跡振動(dòng)的振動(dòng)篩往往有不適合處理的井段，但如果鉆井現(xiàn)場(chǎng)配備2種單一軌跡的振動(dòng)篩分別工作則成本及占地面積大。為了解決此問(wèn)題，華油一機(jī)(河北)鉆井裝備有限公司開(kāi)發(fā)了S310-2型雙軌跡振動(dòng)篩，在一種篩型上直線軌跡和平動(dòng)橢圓軌跡都能實(shí)現(xiàn)，節(jié)約了設(shè)備成本和占地面積，同時(shí)也對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高振動(dòng)軌跡精度，以求穩(wěn)定、良好的處理效果。

本文在同樣的工況下，對(duì)不同軌跡的S310系列鉆井液振動(dòng)篩進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和分析，重點(diǎn)是對(duì)新設(shè)計(jì)的S310-2型雙軌跡振動(dòng)篩在不同鉆井過(guò)程中使用不同的振動(dòng)軌跡進(jìn)行測(cè)試，記錄3個(gè)與振動(dòng)軌跡密切相關(guān)的性能參數(shù)，對(duì)新型振動(dòng)篩的性能進(jìn)行評(píng)估。

1) 鉆井液振動(dòng)篩處理量。合格的振動(dòng)篩，在整個(gè)鉆井周期的絕大部分時(shí)間內(nèi)都應(yīng)該實(shí)時(shí)處理完產(chǎn)出的鉆井液。在鉆井過(guò)程中出現(xiàn)較為復(fù)雜的情況下，不同的振動(dòng)軌跡，鉆井液振動(dòng)篩的處理量也有明顯不同[6]。

2) 振動(dòng)篩處理巖屑含水率。鉆井液振動(dòng)篩通過(guò)振動(dòng)，把鉆井液分離成2部分，一部分為含有細(xì)小巖屑的液相，透過(guò)篩網(wǎng)進(jìn)入下一級(jí)處理設(shè)備進(jìn)行處理[6]；另一部分為大顆粒巖屑，含有少量鉆井液，被振動(dòng)篩排出，而這部分少量的鉆井液是被浪費(fèi)掉的。這部分浪費(fèi)掉的鉆井液越少，說(shuō)明振動(dòng)篩的性能越優(yōu)異。

3) 軌跡平穩(wěn)性[7]。鉆井液振動(dòng)篩主要是通過(guò)不同的振動(dòng)軌跡從而實(shí)現(xiàn)鉆井液固液分離，一種穩(wěn)定、適合工況的軌跡可以保證振動(dòng)篩的高效工作，也可降低故障的發(fā)生及延長(zhǎng)部件的壽命。

1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試條件

1) 振動(dòng)篩。被測(cè)試的振動(dòng)篩由華油一機(jī)(河北)鉆井裝備公司生產(chǎn)，1臺(tái)S310-1型直線振動(dòng)篩，2臺(tái)S310-2C型雙軌跡振動(dòng)篩。在試驗(yàn)過(guò)程中，1臺(tái)S310-2C型振動(dòng)篩全程為平動(dòng)橢圓振動(dòng)，另1臺(tái)S310-2C型振動(dòng)篩根據(jù)鉆井液情況隨時(shí)變換振動(dòng)軌跡為直線軌跡，或平動(dòng)橢圓軌跡。

2) 鉆機(jī)系統(tǒng)。在某井隊(duì)進(jìn)行測(cè)試，鉆機(jī)為ZJ40型，最大鉆井深度3 100 m。配備2臺(tái)F-1300型泥漿泵，單臺(tái)泵的最大排量為167.5 m3/h，雙泵工作情況下泥漿最大返排流量為335 m3/h。

3) 地質(zhì)情況及其他參數(shù)。試驗(yàn)的地層以華北地區(qū)地層平原、明化鎮(zhèn)、東營(yíng)、館陶組和沙河街組為主。因?yàn)檫@些地層有砂巖、泥巖，鉆井液成分由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，可以全面測(cè)試振動(dòng)篩的性能。鉆井液黏度為23～65 s，地層越深，黏度越高。在平原組采用120目篩網(wǎng)。進(jìn)入東營(yíng)和館陶組后，更換為200目篩網(wǎng)。篩網(wǎng)均為粘接鉤邊不銹鋼網(wǎng)絲篩網(wǎng)。

2 振動(dòng)篩處理量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試對(duì)比

2.1 振動(dòng)篩處理量概念

受很多不確定的因素影響，鉆井液振動(dòng)篩的處理量并沒(méi)有明確公認(rèn)的公式來(lái)進(jìn)行分析。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，篩箱的振動(dòng)軌跡、振動(dòng)電機(jī)的振動(dòng)頻率，參振質(zhì)量的振幅及篩箱傾角等振動(dòng)篩本身設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)處理量有明顯影響[8-10]。工程上，只要振動(dòng)篩全部處理其篩面上通過(guò)的鉆井液，恰好不出現(xiàn)“跑漿”現(xiàn)象，則此時(shí)通過(guò)振動(dòng)篩的鉆井液當(dāng)量即為振動(dòng)篩在此時(shí)刻的處理量。

2.2 振動(dòng)篩處理量測(cè)量方法

如圖1所示，3臺(tái)振動(dòng)篩下方分別對(duì)應(yīng)相同容積的儲(chǔ)液倉(cāng)。在鉆井過(guò)程中，通過(guò)控制閥，使單臺(tái)振動(dòng)篩進(jìn)行全部鉆井液處理，在到達(dá)其“跑漿”臨界點(diǎn)時(shí)，再開(kāi)啟另外的振動(dòng)篩進(jìn)行輔助處理。在一定的時(shí)間內(nèi)，測(cè)量被測(cè)試振動(dòng)篩相對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)液倉(cāng)內(nèi)的鉆井液體積，即可得出振動(dòng)篩的處理量Q。

(1)

式中：Q為振動(dòng)篩的處理量，m3/min；t為時(shí)間，min；V為t時(shí)間內(nèi)振動(dòng)篩下方儲(chǔ)液倉(cāng)內(nèi)增加的鉆井液體積，m3。

圖1 振動(dòng)篩處理量測(cè)試的鉆井液儲(chǔ)存原理

2.3 振動(dòng)篩處理量測(cè)試結(jié)果對(duì)比

表1為3臺(tái)振動(dòng)篩的處理量測(cè)試數(shù)據(jù)(時(shí)間t=10 min)。

表1 鉆井液振動(dòng)篩處理量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)

采用表1的數(shù)據(jù)繪制圖2，該圖的3個(gè)區(qū)是根據(jù)3種篩型測(cè)試的處理量而化分的，這3個(gè)區(qū)域也與井深對(duì)應(yīng)的地層高度吻合。可以看出，采用雙軌跡振動(dòng)篩，在不同地層變軌為合適的振動(dòng)軌跡，其處理效果大部分優(yōu)于采用單一軌跡處理的效果。

1) 第1區(qū)域。為0～500 m井段，大部分為測(cè)試井一開(kāi)工藝段，鉆進(jìn)地層以平原組、明化鎮(zhèn)組為主，地層組成以黃色粘土、灰色散砂和粗砂巖為主。鉆井液為清水，漏斗黏度23 s。此區(qū)域特點(diǎn)為鉆井泵排量較小、鉆井液成分簡(jiǎn)單、鉆屑顆粒較大。

與第1區(qū)域?qū)?yīng)的振動(dòng)篩處理效果如圖3。采用直線振動(dòng)軌跡處理鉆井液時(shí)，因直線振幅較橢圓大，物料振動(dòng)行程短，鉆井液透過(guò)篩面較多，因此在篩面上方的鉆井液成球狀，如圖3a。橢圓軌跡篩在處理該情形鉆井液時(shí)，透篩率較低，篩面上方鉆井液較厚，如圖3b。這也是圖2中采用直線振動(dòng)軌跡的振動(dòng)篩較橢圓振動(dòng)軌跡處理量大的原因。

2) 第2區(qū)域。在500～2 400 m井段，為測(cè)試井二開(kāi)工藝段，鉆進(jìn)地層為明化鎮(zhèn)、館陶及東營(yíng)組為主，地層組成以紫紅色泥巖、粘土為主。鉆井液中開(kāi)始加入坂土及其他材料，漏斗黏度逐步上升到60 s。

與第2區(qū)域?qū)?yīng)的振動(dòng)篩處理效果如圖4。鉆井進(jìn)入二開(kāi)后，因鉆井液黏度上升，加之相應(yīng)地層易“造漿”，使鉆井液中粘泥增加，鉆屑顆粒小而粘。直線振動(dòng)篩開(kāi)始出現(xiàn)“篩糊”現(xiàn)象，如圖4a，鉆井液透篩率大幅度降低，很大一部分鉆井液都停留在篩面上方，較容易發(fā)生“跑漿”現(xiàn)象，處理量下降，造成鉆井液浪費(fèi)。橢圓軌跡振動(dòng)篩能夠有效避免“篩糊”現(xiàn)象，在處理過(guò)程中一直能夠保持較好的透篩率，處理量穩(wěn)中有升，如圖4b。

圖2 3種振動(dòng)篩的鉆井液處理量測(cè)試曲線

a S310-1型直線篩 b S310-2C型篩(平動(dòng)橢圓軌跡)

a S310-1型直線篩 b S310-2C型篩(平動(dòng)橢圓軌跡)

3) 第3區(qū)域。在2 400～3 000 m井段，鉆井進(jìn)入二開(kāi)后期時(shí)，因沙河街組以散砂、黃色粘土為主，各振動(dòng)篩又基本恢復(fù)到如圖3效果。

圖3～4的現(xiàn)象說(shuō)明,即使在同一井處理鉆井液，直線振動(dòng)篩和平動(dòng)橢圓軌跡振動(dòng)篩都有最佳適應(yīng)的地層和適應(yīng)的鉆井液。

優(yōu)化后的雙規(guī)跡振動(dòng)篩可根據(jù)鉆井液情形，靈活調(diào)整振動(dòng)軌跡，在1臺(tái)篩型上分別根據(jù)最佳處理?xiàng)l件變換振動(dòng)軌跡，從而使振動(dòng)篩的處理效果達(dá)到最佳[11]。

3 振動(dòng)篩處理巖屑含水率測(cè)試對(duì)比

振動(dòng)篩處理的巖屑含水率參數(shù)直接反應(yīng)通過(guò)振動(dòng)篩處理可回收多少鉆井液，這個(gè)參數(shù)在鉆井初期鉆井液成本低廉時(shí)不是特別重要，但是在鉆井后期，尤其是鉆井液成本大幅度提高的深井、超深井時(shí)，成為決定振動(dòng)篩是否能夠合格工作的最重要的參數(shù)之一。

3.1 巖屑含水率測(cè)量方法

采用1 000 mL的不銹鋼量杯，在振動(dòng)篩的排砂口取同時(shí)刻振動(dòng)篩篩出的固相，秤取質(zhì)量后，減去量杯質(zhì)量，記為M1；放入烘干爐，烘干；取出干燥物，秤取質(zhì)量，減去量杯質(zhì)量，記為M2，則被測(cè)物的含水率H為：

(2)

3.2 巖屑含水率測(cè)量結(jié)果對(duì)比

在整個(gè)鉆井周期比較有代表性的階段每隔150 m取20組數(shù)據(jù)，如表2。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)繪制散點(diǎn)圖，如圖5。

表2 不同軌跡振動(dòng)篩處理鉆井液的固相含水率對(duì)比

圖5 不同軌跡振動(dòng)篩處理鉆井液的固相含水率

從表2、圖5可知，3臺(tái)振動(dòng)篩處理同一地層的的鉆井液時(shí)，排出的固相含水率有很大不同。因振動(dòng)篩相同軌跡振動(dòng)時(shí)排出的固相含水率并不是隨地層深入而線性變化的，所以需要計(jì)算、比較不同軌跡振動(dòng)時(shí)排出的鉆井液固相含水率。

根據(jù)該井鉆井設(shè)計(jì)書(shū)得知，井筒容積為152 m3，鉆屑膨脹系數(shù)2.5，總計(jì)產(chǎn)生380 m3鉆屑。其中，振動(dòng)篩約處理全部80%的鉆屑，則振動(dòng)篩排出的鉆屑總量約為304 m3。為了便于說(shuō)明，設(shè)在整個(gè)鉆井周期，泵排量的值是如表2中不變的幾個(gè)數(shù)值，采用單臺(tái)單一振動(dòng)軌跡的篩型進(jìn)行鉆井液的全處理。在井深150 m時(shí)，鉆屑排量為K1，S310-1型直線振動(dòng)篩處理后排出的鉆屑含水率為X1，S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩(平動(dòng)橢圓)處理后排出的鉆屑含水率為Y1，S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩(雙軌跡)處理后排出的鉆屑含水率為U1，此時(shí)刻泵排量為Z1。井深300 m時(shí)，各參數(shù)為K2、X2、Y2、Z2。以此類推，到井深為3 000 m時(shí)，各參數(shù)為K20、X20、Y20、U20、Z20，鉆屑總量為V，干鉆屑密度為2.2×103～2.8×103kg/m3，取平均值為2.5×103kg/m3。鉆井液密度為1.01×103～1.2×103kg/m3，取平均值為1.1×103kg/m3，清水的密度為1.0×103kg/m3。有下列關(guān)系式：

在任意時(shí)刻產(chǎn)生的鉆屑總量為V時(shí)

(3)

采用S310-1型直線振動(dòng)篩全處理后排出的鉆井液總量V1：

(4)

采用S310-2C型振動(dòng)篩(平動(dòng)橢圓)全處理后排出的鉆井液總量V2：

(5)

采用S310-2C型振動(dòng)篩(雙軌跡)全處理后排出的鉆井液總量V3：

(6)

將表2各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入式(3)～(6)得出：V1=891.37 m3，V2=852.20 m3，V3=774.21 m3。在此井中，單獨(dú)使用直線軌跡振動(dòng)篩和單獨(dú)使用平動(dòng)橢圓振動(dòng)篩，后者節(jié)約的鉆井液量為V1-V2=39.17 m3，差值不是十分明顯。如果采用雙軌跡振動(dòng)篩，實(shí)時(shí)根據(jù)鉆井情況進(jìn)行直線振動(dòng)軌跡和平動(dòng)橢圓振動(dòng)軌跡調(diào)整，對(duì)比直線振動(dòng)軌跡篩和平動(dòng)橢圓軌跡篩，分別節(jié)約鉆井液V1-V3=117.16 m3和V2-V3=77.99 m3。圖6可直觀地看出各型振動(dòng)篩排出鉆井液的差值。

圖6 不同軌跡振動(dòng)篩處理后排出鉆井液體積

目前，隨著深井、超深井技術(shù)發(fā)展和油田提高采油氣率的要求，鉆井液成本呈逐步上升趨勢(shì)。例如，1口深井到五開(kāi)(約7 000 m)，鉆井液總費(fèi)用可達(dá)幾百萬(wàn)元。因此，為了節(jié)約鉆井液、降低鉆井費(fèi)用，應(yīng)針對(duì)不同的泥漿條件，選用不同振動(dòng)軌跡的振動(dòng)篩來(lái)處理鉆井液，使其綜合性能達(dá)到最優(yōu)。

4 軌跡平穩(wěn)性測(cè)試

軌跡的平穩(wěn)性在振動(dòng)篩優(yōu)化設(shè)計(jì)中屬于最重要的性能之一。軌跡平穩(wěn)性參數(shù)主要體現(xiàn)振動(dòng)篩的參振質(zhì)量上的每個(gè)點(diǎn)繞整體質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的相同程度。各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡越接近，振動(dòng)篩的軌跡平穩(wěn)性就越好，處理效果也就越平穩(wěn)、可控。在振動(dòng)篩的制造中，振動(dòng)篩的參振質(zhì)量質(zhì)心與合力的位置至關(guān)重要，質(zhì)心與合力作用線或力心的重合精度越高，整體參振質(zhì)量在工作中的平動(dòng)性就越好。

4.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量振動(dòng)軌跡儀器和測(cè)試方法

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量振動(dòng)篩振動(dòng)軌跡的儀器選用自動(dòng)分析并可轉(zhuǎn)換成圖表的遠(yuǎn)程分析儀，該儀器可直接輸出振動(dòng)軌跡，并分析振幅、垂直加速度及其他振動(dòng)參數(shù)。分析原理如圖7。

自動(dòng)分析儀中各測(cè)量參數(shù)儀器配置如表3。

圖7 振動(dòng)軌跡測(cè)試儀工作原理

使用該儀器在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，因振動(dòng)篩參振質(zhì)量主要為篩箱，且篩箱質(zhì)量相對(duì)其中軸線對(duì)稱，所以將測(cè)振儀器的傳感器吸附在篩箱一端側(cè)板上，即可反應(yīng)整體篩箱振動(dòng)情況。為了提高測(cè)試精度，在篩箱一側(cè)的側(cè)板上的合適位置取A、B、C、D4個(gè)位置點(diǎn)，分別放置4個(gè)傳感器，如圖8。其中，A、B、C、點(diǎn)主要測(cè)量x軸方向振動(dòng)參數(shù)，C、D點(diǎn)主要測(cè)量y軸方向振動(dòng)參數(shù)。

表3 振動(dòng)參數(shù)測(cè)試儀配備設(shè)備

圖8 振動(dòng)測(cè)試傳感器分布示意

自動(dòng)分析儀中輸出各參數(shù)描述如圖9。

在圖9中，能夠直接體現(xiàn)振動(dòng)軌跡穩(wěn)定的參數(shù)主要為合成軌跡圖、垂直振幅、垂直加速度、振動(dòng)軌跡(長(zhǎng)軸)的斜率。合成軌跡圖直觀地反應(yīng)了振動(dòng)篩在1個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)的振動(dòng)軌跡，垂直加速度與重力加速度相除后就是拋擲指數(shù)，垂直振幅的1/2即為振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)振幅，振動(dòng)軌跡的斜率為振動(dòng)角度的正切值。

在工程應(yīng)用中，由于鉆井液性能復(fù)雜多變，同一井鉆井液的性能變化甚至多達(dá)上百次，所以各參數(shù)的變化范圍具體影響振動(dòng)篩的性能實(shí)際上并沒(méi)有具體量化的關(guān)系。但是，從大量現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，各參數(shù)越穩(wěn)定，振動(dòng)篩的整體性能就越好[10]。

對(duì)圖10～11進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，如表4。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量軌跡圖對(duì)比

在測(cè)量振動(dòng)篩現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)軌跡時(shí)，選取鉆井過(guò)程中較為穩(wěn)定的井深約1 000 m工況進(jìn)行測(cè)試，限于論文篇幅原因，從測(cè)試結(jié)果圖中選用比較有代表性的圖進(jìn)行研究。

4.2.1 S310-1型直線振動(dòng)篩軌跡圖分析

S310-1型直線篩A、B、C、D4點(diǎn)測(cè)試結(jié)果如圖10～11。

選取對(duì)軌跡平穩(wěn)性有直接關(guān)系的振幅、拋擲指數(shù)、長(zhǎng)軸斜率參數(shù)做變化趨勢(shì)圖，如圖12～14。

從表4，圖12～14看出，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的S310-1型直線振動(dòng)篩越接近排砂口端，各項(xiàng)參數(shù)成下降趨勢(shì)，而理論上應(yīng)該均為一條直線。A、B、C3個(gè)x軸上的點(diǎn)下降明顯，C、D2個(gè)y軸上點(diǎn)略有下降。導(dǎo)致這種情形的主要原因是2臺(tái)振動(dòng)電機(jī)合力作用線未通過(guò)振動(dòng)篩整體參振質(zhì)量的質(zhì)心，而是略靠近振動(dòng)篩篩箱進(jìn)液口方向。在這種情況下，振動(dòng)篩雖然能夠正常使用，但是對(duì)振動(dòng)篩的處理能力有一定的影響，且會(huì)縮短振動(dòng)部件的壽命。

4.2.2 S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩軌跡圖分析

S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩軌跡測(cè)試分為2部分，第1部分為直線軌跡的參數(shù)測(cè)試，第2部分為平動(dòng)橢圓軌跡的參數(shù)測(cè)試，2部分均在同一臺(tái)振動(dòng)篩上進(jìn)行測(cè)試。

圖9 自動(dòng)分析儀參數(shù)說(shuō)明

圖10 S310-1型直線振動(dòng)篩(A、B點(diǎn))振動(dòng)參數(shù)界面

圖11 S310-1型直線振動(dòng)篩(C、D點(diǎn))振動(dòng)參數(shù)界面

表4 S310-1型直線振動(dòng)篩振動(dòng)參數(shù)

圖12 S310-1型直線振動(dòng)篩振幅趨勢(shì)

圖13 S310-1型直線振動(dòng)篩拋擲指數(shù)趨勢(shì)

圖14 S310-1型直線振動(dòng)篩長(zhǎng)軸斜率趨勢(shì)

1) 直線軌跡振動(dòng)參數(shù)測(cè)試。

選取優(yōu)化設(shè)計(jì)的S310-2C型振動(dòng)篩，按直線軌跡振動(dòng)，A、B、C、D4點(diǎn)振動(dòng)參數(shù)測(cè)試結(jié)果如圖15～16。

圖15 S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩直線直線軌跡(A、B點(diǎn))振動(dòng)參數(shù)界面

圖16 S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩直線直線軌跡(C、D點(diǎn))振動(dòng)參數(shù)界面

對(duì)圖15～16進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，如表5。

選取振幅、拋擲指數(shù)、長(zhǎng)軸斜率參數(shù)做變化趨勢(shì)圖，如圖17～19。

從表3、圖17～19可以看出，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩直線軌跡各參數(shù)基本平穩(wěn)，出現(xiàn)波動(dòng)是因?yàn)檎駝?dòng)電機(jī)偏心塊旋轉(zhuǎn)造成實(shí)際合力作用線有微小變化，但變化總在振動(dòng)篩整體參振質(zhì)量的質(zhì)心附近，通過(guò)圖表分析，在允許誤差范圍內(nèi)。

表5 S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩直線軌跡振動(dòng)參數(shù)

圖17 S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩直線軌跡振幅趨勢(shì)

圖18 S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩直線軌跡拋擲指數(shù)趨勢(shì)

圖19 S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩直線軌跡長(zhǎng)軸斜率趨勢(shì)

2) 平動(dòng)橢圓軌跡振動(dòng)參數(shù)測(cè)試。

選取S310-2C型振動(dòng)篩，按平動(dòng)橢圓軌跡振動(dòng)，A、B、C、D4點(diǎn)振動(dòng)測(cè)試結(jié)果如圖20～21。

圖20 S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩平動(dòng)橢圓軌跡(A、B點(diǎn))振動(dòng)參數(shù)界面

圖21 S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩平動(dòng)橢圓軌跡(C、D點(diǎn))振動(dòng)參數(shù)界面

對(duì)圖20～21進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，如表6。

表6 S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩平動(dòng)橢圓軌跡振動(dòng)參數(shù)

選取振幅、拋擲指數(shù)、長(zhǎng)軸斜率參數(shù)做變化趨勢(shì)圖,如圖22～24。

圖22 S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩平動(dòng)橢圓軌跡振幅趨勢(shì)

圖23 S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩平動(dòng)橢圓拋擲指數(shù)趨勢(shì)

圖24 S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩平動(dòng)橢圓軌跡長(zhǎng)軸斜率趨勢(shì)

從表6、圖22～24可以看出，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的S310-2C型優(yōu)化振動(dòng)篩平動(dòng)橢圓軌跡各參數(shù)基本平穩(wěn)，出現(xiàn)波動(dòng)是因?yàn)檎駝?dòng)電機(jī)偏心塊旋轉(zhuǎn)造成實(shí)際力心有微小變化，從而影響軌跡曲線。

5 測(cè)試軌跡圖對(duì)比結(jié)果分析

將被測(cè)試所得振動(dòng)篩的3種軌跡參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，如圖25～27，在振動(dòng)軌跡參數(shù)的平穩(wěn)度方面，優(yōu)化后的振動(dòng)篩較普通振動(dòng)篩有很大提高。由前文分析可知，在處理量和處理后的巖屑干燥度方面，優(yōu)化后的振動(dòng)篩要優(yōu)于普通振動(dòng)篩。

圖26 振動(dòng)篩軌跡參數(shù)變化對(duì)比圖(拋擲指數(shù))

圖27 振動(dòng)篩軌跡參數(shù)變化對(duì)比圖(長(zhǎng)軸斜率)

6 結(jié)論

1) 不同軌跡的振動(dòng)篩，在處理不同鉆井時(shí)期的鉆井液時(shí)各有優(yōu)缺點(diǎn)[12]。在鉆井液黏度不高，巖屑以砂巖、頁(yè)巖為主時(shí)，選擇直線軌跡振動(dòng)篩，其輸砂速度塊[13]。在鉆井后期，鉆井液成分復(fù)雜，黏度大幅增高，巖屑以泥為主，選擇平動(dòng)橢圓軌跡振動(dòng)篩，能提高鉆井液的回收再利用率[14]。在試驗(yàn)井中，平動(dòng)橢圓軌跡振動(dòng)篩較直線軌跡的振動(dòng)篩可多回收9.15%的鉆井液。采用雙軌跡振動(dòng)篩，可多回收13.14%的鉆井液，這對(duì)日趨昂貴的鉆井液來(lái)說(shuō)有著重要意義。

2) 優(yōu)化設(shè)計(jì)后的振動(dòng)篩可順利實(shí)現(xiàn)2種軌跡振動(dòng)。尤其是經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，極大地提高了振動(dòng)篩力心/作用線與振動(dòng)篩參振質(zhì)量的質(zhì)心之間的重合精度[15]，處理效果要好于普通直線軌跡振動(dòng)篩。