固控设备原理结构及常见故障

钻井固控设备原理结构及常见故障长城钻井液设备管理中心2013-10-18固控系统介绍固控设备原理结构及常见故障固控设备的维护保养2目录3固控系统介绍-使用原因使用原因：钻井液中的固体颗粒，分为有为有害固相和有用固相两类，而岩屑是钻井液中最主要的有害固相，在钻井全过程中将影响钻井液的物理性能，使钻井液的密度、粘度、动切力、失水、泥饼、研磨性、粘滞性和流动阻力增加。在钻井过程中，岩屑还会损害油气层，降低钻速，增大转盘扭矩，起下钻遇阻，造成粘附卡钻，引起井漏，井喷等井下复杂情况。同时，钻井液中的岩屑会对循环系统造严重磨损。4固控系统介绍-作用作用：通过固控技术清除钻井液中的有害固相、保留有用的固相、满足钻井工艺对钻井液性能的要求。通过固控技术以清除钻井液中的有害固相、保留有用的固相、满足钻井工艺对钻井液性能的要求。最有效、最经济的方法就是：机械清除。固控设备：振动筛、除砂器、除泥器、离心机、除气器。固控系统：是由单个的各种固控设备，按钻井液固控工艺的要求而合理组合起来的一个整体。5固控系统介绍-粒度分类颗粒分类术语颗粒尺寸（µm）固控设备分离粒度（µm）胶体（粒）＜2离心机＞2超细2～44除泥器15――44细44～74除砂器44――74中偏细74～250振动筛：筛子使用的筛布目数为40目―325目。200目筛网可清除65――67um固相颗粒，而绝大部分大于34um的固相颗粒也被筛除中偏粗250～2000振动筛粗2000～10000振动筛粒度分类：常用µm（微米）表示固相粒度尺寸，1µm等于1/1000mm。小于40µm的单个颗粒肉眼很难看到。6固控系统介绍-离心力向心力：物体做匀速圆周运动时受到指向圆心的力。离心力：是指人们用来描述作圆周运动的物体有一种向外脱离的趋势而假象的一种力。根本就没有离心力，只有离心作用。离心力是不存在的，只有向心力。7固控设备振动筛-工作流程工作流程：振动筛通过筛网把从井内返回到地面上的钻井液进行过滤，回收液相，排出固相，筛孔越小排出的固体就越多，就越有利于下一级的固设备的工作。在钻井液没有覆盖的那部筛面上，较湿的固相颗粒继续在筛面振动下，向排出端移动，一方面继续脱水，一方面抖落一部分吸咐在大颗粒上的小颗粒固相而成为筛下物。振动筛筛布选择标准：钻井液在筛面复盖长度为75﹪～80﹪来选择筛网的目数。8固控设备振动筛-现有筛型分类依据：按振动筛筛箱的运动轨迹分。分类：椭圆轨迹筛、直线轨迹筛。椭圆轨迹筛箱图直线轨迹筛箱图9固控设备振动筛-现在筛型椭圆轨迹筛：（现井上使用的筛型）A、ZS1＊1.15＊2系列振动筛10固控设备振动筛-现有筛型B、S230－3系列振动筛（华北石油管理局第一机械厂）C、RSD2005－P系列振动筛（中原锐实达石油设备有限公司）11固控设备振动筛-现有筛型D、GZS系列振动筛（濮阳市共振石油机械有限公司）12固控设备振动筛-现有筛型E、S250系列振筛（沧州鸿瑞石油机械有限公司）13固控设备振动筛-现有筛型直线轨迹筛A、GZS系列振动筛（濮阳市共振石油机械有限公司）14固控设备振动筛-现有筛型B、美国筛（美国产）15固控设备振动筛-激振器工作原理图工作原理图振动筛激振器工作原理图16固控设备振动筛-直线激振器工作原理工作原理：质量相等的两偏心块进行同步反向旋转，工作时所产生的离心力F相等，在各瞬间位置上，离心力F沿振动方向的分力相加，而与振动垂直方向的分力互相抵销，因此激振器只在振动方向形成激振力，使筛箱作直线振动。直线振动筛激振器工作原理图17固控设备振动筛-椭圆激振器工作原理工作原理：激振器的两轴的偏心质量矩不相等（m1r1＞m2r2),所以离心力F1＞F2,在1、3位置，离心力抵消一部分，作用在筛箱上的力为（F1-F2），因此在椭圆运动上形成短轴b,在2、4位置上，离心力叠加，作用于筛箱上的力为（F1+F2)，因此在椭圆筛上为长轴a。椭圆激振器工作原理图18固控设备振动筛-结构图ZS1×1.15×2-□型振动筛整体图（使用皮带传动激振器振动的筛子）19固控设备振动筛-结构图RSD2005-P型平振动筛结构图（使用激振电机振动的筛子）20固控设备振动筛-带激振电机振动筛故障及排除方法1、振动筛的振动电机不能启动。原因分析及维修方法：（1）、振动电机缺相。检查接线,排除故障后压下复位键,然后启动振动电机，用钳型电流表检查振动电机的进线电流是否平衡,电机进线口处的电缆容易疲劳断裂,而引起虚接。（2）、振动电机损坏。更换振动电机。21固控设备振动筛-带激振电机振动筛故障及排除方法2、振动器启动后又断开原因分析及维修方法：热接触器过载(指示键弹出)。查找过载原因,排除故障后压下复位键,然后启动；确保过载装置同振动器铭牌上规定的电流相同,一般电流指向3-4之间；用钳型电流表检查振动电机的进线电流是否平衡,电机进线口处的电缆容易疲劳断裂,引起虚接.22固控设备振动筛-带激振电机振动筛故障及排除方法3、振动电机固定螺栓断裂原因分析及维修方法：(1)、螺栓强度等级低。更换高强度螺栓。(2)、螺栓拧紧力矩不足。保证拧紧力矩为60公斤/米。(3)、螺栓松动。定期紧固。23固控设备振动筛-带激振电机振动筛故障及排除方法4、筛布短期损坏原因分析及维修方法：(1)、筛布未绷紧。绷紧筛布。(2)、粘性非常强的黏土堆积在出口筛网上。保证钻井液冲到出口筛网上,减少黏土在筛面停留时间。或用水冲洗筛网。(3)、筛框上的胶条缺损。补上缺损的胶条。(4)、筛网和胶条未贴实。清除筛网钩边下面杂物。24固控设备振动筛-带激振电机振动筛故障及排除方法5、振动筛排砂不畅。原因分析及维修方法：（1）、两个振动电机都向内侧旋转。调换进入开关箱的三相电源线中任二根。（2）、两个振动电机朝一个方向旋转,筛箱侧摆严重。调换开关箱内其中一个振动器的三相电源线的任意两根。25固控设备振动筛-带激振电机振动筛故障及排除方法6、筛箱开裂。原因分析及维修方法：（1）、两个振动电机同向旋转,筛箱侧摆严重。调整振动电机旋向，更换筛箱或者焊接修复筛箱。（2）、仅有一个振动电机旋转,筛箱摆剧烈。检查修复电机,保证两个电机都工作。更换或焊接修复筛箱。26固控设备振动筛-带皮带传动振动筛故障及排除方法1、筛子剧烈振动。原因分析及维修方法：筛箱弹簧座上的固定螺丝没有取下。取下筛箱弹簧座上的固定螺丝。27固控设备振动筛-带皮带传动振动筛故障及排除方法2、砂子不前抛。原因分析及维修方法：电机电源接反了。调整电机相线。28固控设备振动筛-带皮带传动振动筛故障及排除方法3、筛网跑泥浆。原因分析及维修方法：（1）、筛网堵死。清洗筛网。（2）、泥浆粘度高，筛网过细。加水稀释深层次或更换适当的筛布。29固控设备振动筛-带皮带传动振动筛故障及排除方法4、筛面砂子少.原因分析及维修方法：（1）、钻进进尺慢。（2）、筛布过粗。更换细筛布。30固控设备振动筛-带皮带传动振动筛故障及排除方法5、砂子下排慢。原因分析及维修方法：（1）、振动频率低，振幅小。提高发电频率。（2）、筛子电机皮带过松。调整或更换皮带。31固控设备振动筛-带皮带传动振动筛故障及排除方法6、砂子直跳不前抛。原因分析及维修方法：筛子运动轨迹有偏差。需返厂大修。32固控设备振动筛-带皮带传动振动筛故障及排除方法7、筛布短期易坏。原因分析及维修方法：（1）、筛布未绷紧。绷紧筛布。（2）、粘性非常强的黏土堆积在出口筛网上。保证钻井液冲到出口筛网上，减少黏土在筛面停留时间。或用水冲洗筛网。（3）、筛框上的胶条缺损。补上或换掉胶条。（4）、筛网和胶条未贴实。清除筛网钩边下面杂物。33固控设备除砂器、除泥器-除砂器、除泥器的分类分类标准：根据水力旋流器的公称直径流器分为除砂器，除泥器。旋流器直径大于或等于150mm的旋流器为除砂器，小于的为除泥器。除砂器清除固相颗粒直径范围为44――74um,除泥器为15――44um。水旋流器图34固控设备除砂器、除泥器-结构图ZCSQ除砂器图旋流器旋流器35固控设备除砂器、除泥器-结构图ZCNQ125X8除泥清洁器图36固控设备除砂器、除泥器-工作原理工作原理：含有悬浮固相颗粒的钻井液，在压力作用下，以很高的速度由进液口进入圆柱蜗壳（旋流室内）。高速旋转的钻井液，绕锥筒中心旋转产生极大的离心力，并向圆锥筒底部移动。由于钻井液中的液体与固体存在着密度差，使固相分离出来面近靠锥壁。旋流器的锥筒越向底部半径越小，钻井液获得的角速度越大，从而产生更大的离心力。钻井液在锥体顶部不但绕中心高速旋转，而且产生一个反向旋涡，经垂直导流管（中心管）而离开锥筒。钻井液和钻井液中的固相颗粒的运移速度几乎相同，这些固相颗粒小半径处，受到极大的径向加速度。在径向加速度(离心力)的作用下，迫使固相颗粒向锥筒壁运移。同时，由于旋转下行的固相颗粒惯性很大，将推着它向底部快速运动，因此当液体反向旋转，向上由溢流排除时，这些已分离出来的固相颗粒不可能随溢流返回，而是由底流口（排砂口）排出。37固控设备除砂器、除泥器-工作原理图旋流器正常工作原理图：38固控设备除砂器、除泥器-工作原理图旋流器不正常工作原理图：39固控设备除砂器、除泥器-工作时底流形式工作时底流形式：40固控设备除砂器、除泥器-常见故障及排除方法1、工作压力正常、不除砂。原因分析及维修方法：（1）、排砂嘴过大。更换排砂嘴。（2）、小锥体堵塞。清理小锥体。41固控设备除砂器、除泥器-常见故障及排除方法2、除砂、除泥清洁器工作压力低。原因分析及维修方法：（1）、除砂泵泵头密封不严,叶轮磨损严重。更换除砂泵。（2）、上水管密封不严,滤网堵塞。焊接上水管,清理滤网。（3）、泥浆液面低。调整砂泵位置。42固控设备除砂器、除泥器-常见故障及排除方法3、底筛砂子不前抛。原因分析及维修方法：电源相线反接。调整相线。43固控设备除砂器、除泥器-常见故障及排除方法4、清洁器跑泥浆。原因分析及维修方法：清洁器筛网堵塞。清洗筛网。44固控设备除砂器、除泥器-常见故障及排除方法5、清洁器排砂不顺畅。原因分析及维修方法：清洁器筛布没有绷紧。绷紧筛布。45固控设备离心机-结构图外部结构图：46固控设备离心机-结构拆分结构图：LW450×1000-N型（成都西部石油装备有限公司）47固控设备离心机-结构拆分结构图：1高架吊篮、2减振器组件、3主机座、4辅电机板、5T型螺栓、6螺栓、7弹簧垫圈、8平垫圈、9过载保护装置、10螺栓、11分料箱、12皮带轮、13辅电机、14螺母、15弹簧垫圈、16三角皮带、17旋转件总成、18辅传动护罩、19螺栓、20弹簧垫圈、21螺栓、22主传动护罩、23螺栓、24进料管座、25螺栓、26弹簧垫圈、27进料管总成、28三角皮带、29螺母、30弹簧垫圈、31液力偶合器、32主电机、33冲洗管、34螺栓、35螺栓、36弹簧垫圈、37螺栓、38弹簧垫圈、39平垫圈、40T型螺栓、41主电机板、42控制柜、43螺栓、44弹簧垫圈、45出砂槽、46螺栓、47螺母48固控设备离心机-结构图简单结构图：1.进料管2.主带轮3.右轴承4.螺旋推料器5.进料口6.机壳7.转鼓8.左轴承9.差速器10.过载保护装置11.溢流孔12.排渣孔13.黄油嘴（4处）49固控设备离心机-组成及作用组成：主机电机、液力偶合器、三角皮带轮传动装置、转鼓、辅机电机、行星差速器、辅机三角皮带轮传动装置、螺旋输送器和机座组成。作用：离心机是固控设备中固液分离的重要装置之一，一般情况下安装在固控净化系统的最后一级，用来处理非加重钻井液，可以除去2um以上的有害固相；处理加重钻井液可除去钻井液中多余的胶体，控制钻井液粘度，回收重晶石；减少浪费。50固控设备离心机-分类分类依据：按转速分。转速为2500－3000r/min之间的为高速离心机，普通的离心机转速为1900－2000r/min。高速离心机：LW355*1257-N（成都西部石油装备有限公司）普通离心机：LW60