旋转滚筒振动筛(滚筒筛)的研制

 兰东海,张 鹏,蒋建华,刘新香
【摘　要】　旋转滚筒振动筛已获得国家专利(ZL 93 208282.3)。
【关键词】　旋转;滚筒;振动筛;研制

  当前,在国内外石油及天然气的勘探开发钻井中,所使用的泥浆处理装置大都采用了振动筛,其构成是在底座上固定一个筛床,筛床上有一带偏心块的传动轴和筛网,由电机带动传动轴,使筛床作以上下为主的半椭圆轨迹振动。其筛网大都是略带凸的平面。该振动筛容易跑泥浆;筛网上易堆积砂、石等固相杂质,因而筛网易受机械或人为的损坏,寿命短;当筛网受损面积占10%~20%时,大都整张更换,不仅现场操作麻烦,且造成极大的浪费;以直线及平面振动为主的振动筛在一定程度上影响了泥浆的除砂效果。
  1 结构与工作原理
旋转滚筒振动筛主要有旋转筒体、支撑传动装置、振动底座及固定底座4部分构成。带孔的旋转筒体通过两端的支重滚动轮安装在振动底座上,筒体的外围均匀拼接固定着细筛网。在旋转筒体的一端装有滚筒大齿圈,在振动底座上与齿圈相应的部位装有通轴,通轴由电动机带动。通轴上有主动小齿轮带动滚筒大齿圈和滚筒转动,通轴上安装有偏振块。振动底座通过弹簧安装在固定底座上,并使振动底座和筒体向出口一端倾斜。在弹簧和偏振块的作用下,使旋转筒体以及泥浆在转动的同时伴随振动与滚动(如图1)。

 

   圆柱形筒体上均匀分布着孔洞,在筒体的外围均匀地拼接固定着一定几何形状的不锈钢细筛网。在筒体上部进口端的外围,铆接、焊接或用螺栓固定着1个滚筒大齿圈,其齿与主动小齿轮相啮合。筒体两端外围分别焊接支撑滚动轨道,它们将滚筒支撑在4个支重滚动轮上。筒体的上、下两端分别焊接有进口和出口,上端的进口与导流槽相连通,下端是泥浆的固相杂质如砂、石的出口。振动底座下固定4个振动弹簧与固定底座相连接。当振动底座上的电机转动时,带动传动皮带轮,使通轴、主动小齿轮、4个支重滚动轮和偏振块转动。由于旋转筒体上的滚筒大齿圈与主动小齿轮啮合,使筒体以及其中的泥浆也随之旋转。在偏振块的作用下,使筒体按一定的频率振动。泥浆从导流槽进入旋转筒体中,由于筒体的倾斜本身就具有下滑趋势,因此泥浆在筒体内作滚动、振动及旋转,通过振动细筛网的过滤,在几种运动力的综合作用下流入泥浆罐,固相杂质顺筒体4的斜度滚动至出口流出。
  2 现场试验
  a)  由于变平面筛网为旋转筒式,并采用细密筛网,泥浆在滚筒中旋转的同时伴随着滚动与振动,故能较好地处理泥浆,提高除砂效果。
  b)  旋转筒体随电机旋转,转速均匀平稳,尤其筛网是由不锈钢材料制成的具有一定几何形状的小块拼接固定而成,筛网由单面使用变为多面使用,因此延长了筛网的寿命。
  c)  若筛网损坏,只需更换被损坏的部分,不需整张更换,操作简单,减少更换次数和时间,从而提高了钻井时效,降低了生产成本。
  d)  提高了除砂效果,泥浆中的固相杂质含量少,直接保护和延长了泥浆泵的使用寿命,减少了泥浆泵易损件的消耗。
  e)  现场试验时噪声较大,主要是由于加工、制造、装配精度不够,调整不当,匹配不合理所致。
  3 结束语
  旋转滚筒振动筛较传统的振动筛有显著的优点,但也存在着制造成本高、噪声大的缺点,还需不断地改进与提高;在制造与使用过程中,可以进一步改变筒体形状,如直径大小、筒长度、倾斜度等,也可以改变筒体的旋转速度。筒体上的孔数、孔的形状以及控制筛网的几何形状、细密程度等力求匹配,可生产出系列产品;钻井生产现场可以在加快筒体转速的同时增加筛网的密度,便可以替代除砂清洁器、除砂泵及离心机等设备,达到一机多用的功效。