Вибрационное сито высокочастотное для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама
Группа изобретений относится к вибрационной технике по очистке буровых растворов и осушке шлама на вибрационных ситах. Устройство содержит станину, раму вибрирующую, вибратор линейных колебаний, образованный двумя дебалансными вибраторами или мотор-вибраторами, установленными на раме так, что угол между поверхностью ситовых кассет и осью симметрии вибратора равен 45º, устройство для регулировки угла наклона рамы, поддон для очищенного бурового раствора. Сито выполнено с возможностью его настройки в зависимости от свойств бурового раствора и интенсивности его подачи путем изменения угла наклона рамы и изменения амплитуды колебаний за счет изменения настройки дебалансов. Вибратор линейных колебаний выполнен в трех вариантах: с частотой синхронных колебаний дебалансных вибраторов или мотор-вибраторов, равной 50 Гц при частоте питающего тока 50 Гц, на частоте синхронных колебаний, равной 60 Гц при частоте тока 60 Гц и при колебаниях рамы вибрирующей с ситовыми кассетами в частотном диапазоне от 40 до 65 Гц при амплитуде колебаний, которую настраивают в пределах от 0,5 до 1,0 мм для получения виброускорения рамы вибрирующей в пределах от 4 до 10G, где G=9,81 м/с2. Повышается эффективность очистки бурового раствора и осушки шлама, в частности пропускная способность вибрационного сита. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к вибрационным ситам для очистки бурового раствора и осушки шлама, применяемым в процессе бурения и капитального ремонта нефте- и газодобывающих скважин, и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности.
Известно вибросито по авторскому свидетельству СССР №848084 с формулой изобретения: 1. Вибросито, включающее станину, раму, установленную с помощью амортизаторов на станину и снабженную вибратором, два последовательно расположенных ситовых полотна, закрепленных на раме, причем разгрузочный конец первого ситового полотна расположен над загрузочным концом второго полотна, установленного наклонно в сторону разгрузки материалов под углом 5°, и подающий желоб, отличающееся тем, что с целью расширения технологических параметров первое ситовое полотно установлено наклонно в сторону загрузки материалов с возможностью изменения угла наклона от 0 до 10°. 2. Вибросито по п.1, отличающееся тем, что рама снабжена механизмом регулирования угла наклона первого ситового полотна.
Недостатком данного аналога является то, что важнейшие характеристики вибрационного сита: амплитуда и частота колебаний, а также вид колебаний рамы с ситовыми полотнами, в формуле изобретения и в описании не указаны вследствие чего технический уровень вибросита как законченного и готового к промышленному применению устройства неизвестен.
Известно вибросито по патенту РФ от 26.04.2001 г. №2186635 с формулой изобретения: 1. Вибросито, включающее станину, раму, установленную с помощью амортизаторов и снабженную вибратором, два последовательно закрепленных на раме ситовых полотна, первое из которых установлено с возможностью изменения угла наклона от 0 до 10°, а его разгрузочный конец расположен над загрузочным концом второго ситового полотна, отличающееся тем, что оно снабжено верхним ярусом, состоящим из жесткого рамочного сита с предварительно натянутым ситовым полотном, и выполнено с возможностью регулировки рамы на угол наклона от -2 до +10°. 2. Вибросито по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено люком для направления бурового раствора на первое ситовое полотно.
Данный аналог имеет такой же недостаток, как и у предыдущего аналога.
В качестве прототипа выбрано вибрационное сито СВ1Л (см. стр.3-8 в источнике: Руководство по эксплуатации СВ1Л 00.00.000 РЭ «Сито вибрационное с линейными колебаниями СВ1Л», РСТ АЯ24, ОАО НПО «Бурение», г.Краснодар, 1996). Анализ указанного руководства по эксплуатации, а также графических и табличных данных, приведенных на листе 2а, стр.3 и 4 в ТУ 39-0147001-145-96 «Сито вибрационное с линейными колебаниями СВ1Л. Технические условия», АООТ НПО «Бурение», г.Краснодар, 1996, позволяет сформулировать следующие существенные признаки прототипа:
вибрационное сито для очистки бурового раствора и осушки шлама, содержащее станину, раму вибрирующую с закрепленными на ней сменными ситовыми кассетами, вибратор линейных колебаний, закрепленный на силовой трубе с фланцами на торцах трубы, присоединенными к боковинам рамы вибрирующей, причем вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными вибраторами, которые соединены с валами электродвигателей лепестковыми муфтами, или вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными мотор-вибраторами, при этом вибратор линейных колебаний выполнен с возможностью сообщения раме вибрирующей линейных колебаний на частоте 23-25 Гц при амплитуде колебаний, настроенной в пределах от 2-0,3 до 2+1 мм, вибратор линейных колебаний установлен на раме вибрирующей так, что угол между поверхностью ситовых кассет и осью симметрии вибратора равен 45°, четыре пружины, на которых рама вибрирующая установлена на станине, устройства закрепления ситовых кассет на раме вибрирующей, устройство для регулировки угла наклона рамы вибрирующей, шибер с механизмом управления, поддон с выпускными окнами для очищенного бурового раствора, который размещен в станине, приемную емкость для бурового раствора, которая на входе содержит приемный патрубок с фланцем для подвода бурового раствора к вибрационному ситу, а на выходе оснащена полкой с отверстиями для равномерного распределения бурового раствора по ширине ситовой кассеты, принимающей буровой раствор на обработку. Вибрационное сито выполнено с возможностью выполнения следующих функций: фильтрация бурового раствора через ситовые кассеты и отделение шлама, транспортирование шлама по ситовым кассетам и сброс шлама в отвал, осушка шлама при его транспортировании до сброса в отвал, при этом профильтрованный буровой раствор собирается в поддоне вибрационного сита и отводится самотеком в желоб или емкость циркуляционной системы, вибрационное сито выполнено с возможностью его настройки на различные режимы работы в зависимости от свойств бурового раствора и интенсивности его подачи путем изменения угла наклона рамы вибрирующей, а также путем изменения амплитуды колебаний рамы вибрирующей за счет изменения настройки дебалансов вибраторов.
Недостаток прототипа - степень очистки бурового раствора и пропускная способность вибрационного сита не соответствуют возможностям применяемых в настоящее время мелкоячеистых ситовых кассет. Например, фирма Scomi выпускает для своих вибрационных сит ситовые панели с размером ячейки от 862 до 48,8 мкм, при этом в интервале от 100 мкм и менее фирма выпускает ситовые панели с размером ячейки: 91,8; 77,8; 63,4; 53,8; 48,8 (стр.11 в каталоге: Scomi. Сводный каталог. Оборудование. Системы очистки бурового раствора. Copyright. 2010 Scomi Oiltools Bermuda Limited. All Rights Reserved). Размер ячейки в 100 мкм в ситовой кассете указан для сравнения, как сетки с минимальным размером ячейки, применяемой на вибрационном сите СВ1Л - прототипе (стр.4 в источнике: Сито вибрационное с линейными колебаниями СВ1Л. Руководство по эксплуатации СВ1Л 00.00.000 РЭ. ОАО НПО «Бурение», г.Краснодар, 1996).
Задачей изобретения является интенсификация очистки бурового раствора и осушки шлама на вибрационном сите для расширения возможностей применения мелкоячеистых ситовых кассет. Применение мелкоячеистых ситовых кассет существенно улучшает показатели бурения. Интенсификация процесса очистки бурового раствора и осушки шлама обеспечивается путем увеличения частоты колебаний рамы вибрирующей до 50 Гц и до 60 Гц при сохранении виброускорения рамы вибрирующей на оптимальном уровне, а также путем регулирования виброускорения рамы вибрирующей в пределах от 4G до 10G, где G=9,81 м/с2 при изменении на вибрационном сите частоты колебаний рамы вибрирующей в диапазоне от 40 Гц до 65 Гц.
Решение задачи обеспечивается тем, что предлагаемое вибрационное сито высокочастотное для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама содержит станину, раму вибрирующую с закрепленными на ней сменными ситовыми кассетами, вибратор линейных колебаний, закрепленный на силовой трубе с фланцами на торцах трубы, присоединенными к боковинам рамы вибрирующей, причем вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными вибраторами, которые соединены с валами электродвигателей лепестковыми муфтами, или вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными мотор-вибраторами, вибратор линейных колебаний установлен на раме вибрирующей так, что угол между поверхностью ситовых кассет и осью симметрии вибратора равен 45°, четыре пружины, на которых рама вибрирующая установлена на станине, устройства закрепления ситовых кассет на раме вибрирующей, устройство для регулировки угла наклона рамы вибрирующей, шибер с механизмом управления, поддон с выпускными окнами для очищенного бурового раствора, который размещен в станине, приемную емкость для бурового раствора, которая на входе содержит приемный патрубок с фланцем для подвода бурового раствора к вибрационному ситу, а на выходе оснащена полкой с отверстиями для равномерного распределения бурового раствора по ширине ситовой кассеты, принимающей буровой раствор на обработку. Вибрационное сито выполнено с возможностью выполнения следующих функций: фильтрация бурового раствора через ситовые кассеты и отделение шлама, транспортирование шлама по ситовым кассетам и сброс шлама в отвал, осушка шлама при его транспортировании до сброса в отвал, при этом профильтрованный буровой раствор собирается в поддоне вибрационного сита и отводится самотеком в желоб или емкость циркуляционной системы, вибрационное сито выполнено с возможностью его настройки на различные режимы работы в зависимости от свойств бурового раствора и интенсивности его подачи путем изменения угла наклона рамы вибрирующей, а также путем изменения амплитуды колебаний рамы вибрирующей за счет изменения настройки дебалансов вибраторов, причем вибратор линейных колебаний выполнен с частотой синхронных колебаний дебалансных вибраторов или дебалансных мотор-вибраторов, равной 50 Гц при частоте питающего электрического тока 50 Гц, при этом настройка дебалансов вибраторов или дебалансов мотор-вибраторов выполнена в соответствии с амплитудой колебаний рамы вибрирующей, определяемой по формуле:
X=Z:W2,
где X - амплитуда колебаний рамы вибрирующей в м,
Z - заданное виброускорение рамы вибрирующей в м/с2,
W - угловая частота колебаний рамы вибрирующей в рад/с,
здесь W=2πf, где f - частота колебаний рамы вибрирующей, Гц.
Решение задачи также обеспечивается тем, что вибрационное сито высокочастотное для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама содержит станину, раму вибрирующую с закрепленными на ней сменными ситовыми кассетами, вибратор линейных колебаний, закрепленный на силовой трубе с фланцами на торцах трубы, присоединенными к боковинам рамы вибрирующей, причем вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными вибраторами, которые соединены с валами электродвигателей лепестковыми муфтами, или вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными мотор-вибраторами, вибратор линейных колебаний установлен на раме вибрирующей так, что угол между поверхностью ситовых кассет и осью симметрии вибратора равен 45°, четыре пружины, на которых рама вибрирующая установлена на станине, устройства закрепления ситовых кассет на раме вибрирующей, устройство для регулировки угла наклона рамы вибрирующей, шибер с механизмом управления, поддон с выпускными окнами для очищенного бурового раствора, который размещен в станине, приемную емкость для бурового раствора, которая на входе содержит приемный патрубок с фланцем для подвода бурового раствора к вибрационному ситу, а на выходе оснащена полкой с отверстиями для равномерного распределения бурового раствора по ширине ситовой кассеты, принимающей буровой раствор на обработку. Вибрационное сито выполнено с возможностью выполнения следующих функций: фильтрация бурового раствора через ситовые кассеты и отделение шлама, транспортирование шлама по ситовым кассетам и сброс шлама в отвал, осушка шлама при его транспортировании до сброса в отвал, при этом профильтрованный буровой раствор собирается в поддоне вибрационного сита и отводится самотеком в желоб или емкость циркуляционной системы, вибрационное сито выполнено с возможностью его настройки на различные режимы работы в зависимости от свойств бурового раствора и интенсивности его подачи путем изменения угла наклона рамы вибрирующей, а также путем изменения амплитуды колебаний рамы вибрирующей за счет изменения настройки дебалансов вибраторов, причем вибратор линейных колебаний выполнен с частотой синхронных колебаний дебалансных вибраторов или дебалансных мотор-вибраторов, равной 60 Гц при частоте питающего электрического тока 60 Гц, при этом настройка дебалансов вибраторов или дебалансов мотор-вибраторов выполнена в соответствии с амплитудой колебаний рамы вибрирующей, определяемой по формуле:
X=Z:W2,
где X - амплитуда колебаний рамы вибрирующей в м,
Z - заданное виброускорение рамы вибрирующей в м/с2,
W - угловая частота колебаний рамы вибрирующей в рад/с,
здесь W=2πf, где f - частота колебаний рамы вибрирующей, Гц.
Решение задачи также обеспечивается тем, что вибрационное сито высокочастотное для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама содержит станину, раму вибрирующую с закрепленными на ней сменными ситовыми кассетами, вибратор линейных колебаний, закрепленный на силовой трубе с фланцами на торцах трубы, присоединенными к боковинам рамы вибрирующей, причем вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными вибраторами, которые соединены с валами электродвигателей лепестковыми муфтами, или вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными мотор-вибраторами, вибратор линейных колебаний установлен на раме вибрирующей так, что угол между поверхностью ситовых кассет и осью симметрии вибратора равен 45°, четыре пружины, на которых рама вибрирующая установлена на станине, устройства закрепления ситовых кассет на раме вибрирующей, устройство для регулировки угла наклона рамы вибрирующей, шибер с механизмом управления, поддон с выпускными окнами для очищенного бурового раствора, который размещен в станине, приемную емкость для бурового раствора, которая на входе содержит приемный патрубок с фланцем для подвода бурового раствора к вибрационному ситу, а на выходе оснащена полкой с отверстиями для равномерного распределения бурового раствора по ширине ситовой кассеты, принимающей буровой раствор на обработку. Вибрационное сито выполнено с возможностью выполнения следующих функций: фильтрация бурового раствора через ситовые кассеты и отделение шлама, транспортирование шлама по ситовым кассетам и сброс шлама в отвал, осушка шлама при его транспортировании до сброса в отвал, при этом профильтрованный буровой раствор собирается в поддоне вибрационного сита и отводится самотеком в желоб или емкость циркуляционной системы, вибрационное сито выполнено с возможностью его настройки на различные режимы работы в зависимости от свойств бурового раствора и интенсивности его подачи путем изменения угла наклона рамы вибрирующей, а также путем изменения амплитуды колебаний рамы вибрирующей за счет изменения настройки дебалансов вибраторов, причем электродвигатели дебалансных вибраторов или дебалансные мотор-вибраторы подключены к сети электропитания через преобразователь частоты и выполнены с возможностью изменения оборотов вращения дебалансов и изменения виброускорения рамы вибрирующей в пределах от 4G до 10G, где G=9,81 м/с2, причем амплитуда колебаний рамы вибрирующей настраивается в пределах от 0,5 мм до 1,0 мм, частота колебаний рамы вибрирующей настраивается в пределах от 40 Гц до 65 Гц, при этом выбор величин осуществляется по формуле
X=Z:W2,
где X - амплитуда колебаний рамы вибрирующей в м,
Z - заданное виброускорение рамы вибрирующей в м/с2,
W - угловая частота колебаний рамы вибрирующей в рад/с,
здесь W=2πf, где f - частота колебаний рамы вибрирующей, Гц.
Применение предложенных совокупностей существенных признаков позволяет получить новые технические результаты: предложены новые вибрационные сита высокочастотные для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама. Первые две совокупности признаков отличаются лишь тем, что ориентированы на подключение к электросетям с различной частотой электрического тока, - 50 Гц и 60 Гц, что приводит к разным оборотам вращения дебалансов и разным величинам вынуждающих сил. Третья совокупность существенных признаков также ориентирована на сообщение раме вибрирующей колебаний высокой частоты: от 40 Гц до 65 Гц.
Анализ уровня техники в области вибрационных средств очистки растворов показал, что предложенные три совокупности существенных признаков являются новыми, явным образом не следуют из уровня техники и имеют изобретательский уровень.
Физическая сущность новых вариантов вибрационных сит высокочастотных для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама на ситовых кассетах поясняется чертежом (фиг.1), характеризующим графическую зависимость пропускной способности бурового раствора через сетку с ячейками 0,16×0,16 мм при изменении частоты колебаний сетки в интервале частот от 15 до 80 Гц. Эксперименты показали, что пропускная способность бурового раствора через сетку 0,16×0,16 мм (широкоприменяемый размер ячеек) с амплитудой колебаний 1 мм при повышении частоты колебаний с 25 Гц до 50 Гц увеличивается примерно в три раза (см. рис.4 на стр.19 в работе «Исследование динамики и выбор параметров вибросита для очистки бурового раствора. Отчет по теме №175-70 № госрегистрации 77003180. МИНХ и ГП им. И.М. Губкина. Москва - 1977»). Физическая сущность этого эффекта объясняется увеличением в два раза числа колебаний в единицу времени рамы вибрирующей с ситовыми кассетами и, следовательно, увеличением числа соударений локальных частиц бурового раствора в единицу времени с ситовыми кассетами.
Сущность изобретения поясняется также чертежом (фиг.2), раскрывающим конструкцию вибрационного сита. Вибрационное сито высокочастотное для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама содержит станину 1, раму вибрирующую 2 с закрепленными на ней сменными ситовыми кассетами 5, вибратор линейных колебаний 3, закрепленный на силовой трубе 4 с фланцами на торцах трубы, присоединенными к боковинам 13 рамы вибрирующей, причем вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными вибраторами 3, которые соединены с валами электродвигателей лепестковыми муфтами, или вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными мотор-вибраторами 3, вибратор линейных колебаний установлен на раме вибрирующей 2 так, что угол между поверхностью ситовых кассет 5 и осью симметрии вибратора равен 45°, четыре пружины 6, на которых рама вибрирующая 2 установлена на станине 1, устройства закрепления 7 ситовых кассет 5 на раме вибрирующей 2, устройство для регулировки угла наклона 6 рамы вибрирующей 2, шибер 12 с механизмом управления 14, поддон 10 с выпускными окнами 11 для очищенного бурового раствора, который размещен в станине 1, приемную емкость 8 для бурового раствора, которая на входе содержит приемный патрубок с фланцем для подвода бурового раствора к вибрационному ситу, а на выходе оснащена полкой 9 с отверстиями для равномерного распределения бурового раствора по ширине ситовой кассеты 5, принимающей буровой раствор на обработку. Перечисленные элементы характеризуют конструкцию вибрационных сит высокочастотных для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама, выполненных в соответствии с первой и второй совокупностями существенных признаков.
Вибрационное сито высокочастотное для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама по третьему варианту совокупности существенных признаков содержит дополнительно преобразователь 16 частоты электрического тока.
Рассмотрим работу вибрационного сита высокочастотного для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама на примере первой совокупности существенных признаков. Новый вариант осуществляется благодаря замене на вибросите низкооборотных электромеханических вибраторов (1500 об/мин) на высокооборотные дебалансные вибраторы (3000 об/мин) или дебалансные мотор-вибраторы при уменьшении статического момента дебалансов в соответствии с заданным виброускорением рамы вибрирующей. В предложенном варианте вибрационного сита интенсивность очистки бурового раствора и осушки шлама повышена в сравнении с прототипом благодаря тому, что количество соударений локальных объемов бурового раствора с ситовыми кассетами в единицу времени увеличено в два раза. Иначе говоря, интенсивность процесса очистки бурового раствора и осушки шлама увеличивается в 2 раза за время нахождения бурового раствора и частиц шлама над ситовыми кассетами вибрационного сита до ухода частиц шлама в отвал, а бурового раствора - до прохождения его через ситовые кассеты в емкость для очищенного бурового раствора.
Работа вибрационного сита по второму варианту существенных признаков отличается от первого варианта лишь тем, что электродвигатели дебалансных вибраторов или мотор-вибраторы подключаются к сети электропитания с частотой электрического тока 60 Гц. Это приводит к увеличению частоты синхронных колебаний вибраторов до 60 Гц и к увеличению вынуждающей силы вибратора, что необходимо учитывать при настройке вибрационного сита для сохранения виброускорения рамы вибрирующей на оптимальном уровне. Следует особо подчеркнуть, что в обоих случаях для сохранения виброускорения рамы вибрирующей с ситовыми кассетами на оптимальном уровне необходимо в соответствии с приведенной формулой существенно уменьшить (в сравнении с прототипом) амплитуду колебаний. Это, в свою очередь, значительно уменьшает дальность полета каждой частицы бурового раствора над ситовой кассетой. Благодаря этому повышается качество очистки и диспергирования частиц бурового раствора. Данное утверждение подтверждается опытом применения способа очистки буровых растворов и осушки шлама на сетках или ситовых кассетах вибрационных сит, который показал, что эффективность очистки возрастает по мере увеличения времени нахождения частиц на сетке (стр.180 в книге: Булатов А.И., Проселков Ю.М., Рябченко В.И. Технология промывки скважин. - М., Недра, 1981. 301 с.). Согласно рекомендациям, приведенным на стр.180 указанной книги, увеличения времени нахождения частиц на сетке можно достичь в частности, уменьшением амплитуды колебаний сетки, что в новых вариантах вибрационных сит обеспечивается при сохранении оптимального значения виброускорения рамы вибрирующей с ситовыми кассетами.
Работа вибрационного сита высокочастотного для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама по третьему варианту существенных признаков имеет следующие особенности: в зависимости от свойств и интенсивности подачи бурового раствора вибрационное сито высокочастотное регулируется путем изменения виброускорения рамы вибрирующей в пределах от 4G до 10G, где G=9,81 м/с2, причем амплитуда колебаний рамы вибрирующей настраивается в пределах от 0,5 мм до 1,0 мм, частоту колебаний рамы вибрирующей настраивают в пределах от 40 Гц до 65 Гц, частота колебаний рамы вибрирующей изменяется путем изменения частоты электрического тока, который подается из сети электропитания на электродвигатели дебалансных вибраторов или на мотор-вибраторы. Границы диапазона виброускорения рамы вибрирующей выбраны с учетом экспериментальных данных о влиянии ускорения вибрирующей сетки на время протекания раствора через сетку. Согласно экспериментальным данным заметное влияние на время протекания раствора наблюдается при изменении ускорения вибрирующей сетки в пределах от 4G до 10G, где G=9,81 м/с2 (cм. рис.5 на стр.22 в работе «Исследование динамики и выбор параметров вибросита для очистки бурового раствора. Отчет по теме №175-70 № госрегистрации 77003180. МИНХ и ГП им. И.М. Губкина. Москва - 1977»). При этом в качестве номинального режима принят режим работы на частоте колебаний 50 Гц с виброускорением 6G (эта величина вытекает из анализа данных современных вибросит). Режим максимальной вибрации с виброускорением 10G достигается на частоте колебаний, равной 65 Гц, и предназначен для случаев очистки особовязкого бурового раствора, а также для случаев высокоинтенсивной его подачи. Этот режим является режимом кратковременного применения. Режим работы с минимальным виброускорением 4G или от 4 до 6G рассчитан на очистку бурового раствора малой и «нормальной» вязкости, а также для промывки вибросита при завершении работы перед остановкой вибросита на длительное время. Применение таких режимов позволяет экономно эксплуатировать дорогостоящие ситовые кассеты, а также обеспечивает высокое качество очистки бурового раствора особовысокой вязкости.
Пример расчета амплитуды колебаний рамы вибрирующей при работе вибрационного сита высокочастотного в номинальном режиме при виброускорении 6G
Частота колебаний для номинального режима принимается равной номинальной частоте f синхронных колебаний центробежных дебалансных электромеханических вибраторов, равной для высокооборотных вибраторов 50 Гц (f=50 Гц). Определим угловую частоту колебаний W рамы вибрирующей по известной формуле W=2πf=2×3,14×50=314 рад/с (стр.7 в книге Малов Н.Н. Основы теории колебаний. М., 1971). Амплитуду колебаний X определим по формуле, приведенной на стр.7 данного описания:
X=Z:W2=6×9,81 м/с2: (314 мрад/с)2=0,000596 м=0,59 мм.
Возможность практического осуществления предложенных вариантов вибрационного сита для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама не вызывает сомнений. Повышение эффективности очистки бурового раствора и, в частности, увеличение пропускной способности бурового раствора через вибрирующую сетку при увеличении частоты колебаний сетки установлено экспериментально в лаборатории специализированной научной организации (см. рис.4 на стр.19 в работе «Исследование динамики и выбор параметров вибросита для очистки бурового раствора. Отчет по теме №175-70 № госрегистрации 77003180. МИНХ и ГП им. И.М. Губкина. Москва - 1977»). Этот результат подтвержден в лаборатории автора данной заявки и положен в основу конструирования опытно-промышленного образца вибрационного сита нового поколения для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама. Опытно-промышленный образец вибросита изготовлен и прошел внутренние испытания. После подачи данной заявки будут оформлены разрешительные документы для испытаний вибросита нового поколения в условиях эксплуатации на буровой. Таким образом, предложенное изобретение промышленно применимо.
1. Вибрационное сито высокочастотное для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама, содержащее станину, раму вибрирующую с закрепленными на ней сменными ситовыми кассетами, вибратор линейных колебаний, закрепленный на силовой трубе с фланцами на торцах трубы, присоединенными к боковинам рамы вибрирующей, причем вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными вибраторами, которые соединены с валами электродвигателей лепестковыми муфтами, или вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными мотор-вибраторами, вибратор линейных колебаний установлен на раме вибрирующей так, что угол между поверхностью ситовых кассет и осью симметрии вибратора равен 45°, четыре пружины, на которых рама вибрирующая установлена на станине, устройства закрепления ситовых кассет на раме вибрирующей, устройство для регулировки угла наклона рамы вибрирующей, шибер с механизмом управления, поддон с выпускными окнами для очищенного бурового раствора, который размещен в станине, приемную емкость для бурового раствора, которая на входе содержит приемный патрубок с фланцем для подвода бурового раствора к вибрационному ситу, а на выходе оснащена полкой с отверстиями для равномерного распределения бурового раствора по ширине ситовой кассеты, принимающей буровой раствор на обработку, вибрационное сито выполнено с возможностью выполнения следующих функций: фильтрация бурового раствора через ситовые кассеты и отделение шлама, транспортирование шлама по ситовым кассетам и сброс шлама в отвал, осушка шлама при его транспортировании до сброса в отвал, при этом профильтрованный буровой раствор собирается в поддоне вибрационного сита и отводится самотеком в желоб или емкость циркуляционной системы, вибрационное сито выполнено с возможностью его настройки на различные режимы работы в зависимости от свойств бурового раствора и интенсивности его подачи путем изменения угла наклона рамы вибрирующей, а также путем изменения амплитуды колебаний рамы вибрирующей за счет изменения настройки дебалансов вибраторов, отличающееся тем, что вибратор линейных колебаний выполнен с частотой синхронных колебаний дебалансных вибраторов или дебалансных мотор-вибраторов, равной 50 Гц при частоте питающего электрического тока 50 Гц, при этом настройка дебалансов вибраторов или дебалансов мотор-вибраторов выполнена в соответствии с амплитудой колебаний рамы вибрирующей, определяемой по формуле:
X=Z:W2,
где X - амплитуда колебаний рамы вибрирующей в м,
Z - заданное виброускорение рамы вибрирующей в м/с2,
W - угловая частота колебаний рамы вибрирующей в рад/с,
здесь W=2πf, где f - частота колебаний в Гц.
2. Вибрационное сито высокочастотное для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама, содержащее станину, раму вибрирующую с закрепленными на ней сменными ситовыми кассетами, вибратор линейных колебаний, закрепленный на силовой трубе с фланцами на торцах трубы, присоединенными к боковинам рамы вибрирующей, причем вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными вибраторами, которые соединены с валами электродвигателей лепестковыми муфтами, или вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными мотор-вибраторами, вибратор линейных колебаний установлен на раме вибрирующей так, что угол между поверхностью ситовых кассет и осью симметрии вибратора равен 45°, четыре пружины, на которых рама вибрирующая установлена на станине, устройства закрепления ситовых кассет на раме вибрирующей, устройство для регулировки угла наклона рамы вибрирующей, шибер с механизмом управления, поддон с выпускными окнами для очищенного бурового раствора, который размещен в станине, приемную емкость для бурового раствора, которая на входе содержит приемный патрубок с фланцем для подвода бурового раствора к вибрационному ситу, а на выходе оснащена полкой с отверстиями для равномерного распределения бурового раствора по ширине ситовой кассеты, принимающей буровой раствор на обработку, вибрационное сито выполнено с возможностью выполнения следующих функций: фильтрация бурового раствора через ситовые кассеты и отделение шлама, транспортирование шлама по ситовым кассетам и сброс шлама в отвал, осушка шлама при его транспортировании до сброса в отвал, при этом профильтрованный буровой раствор собирается в поддоне вибрационного сита и отводится самотеком в желоб или емкость циркуляционной системы, вибрационное сито выполнено с возможностью его настройки на различные режимы работы в зависимости от свойств бурового раствора и интенсивности его подачи путем изменения угла наклона рамы вибрирующей, а также путем изменения амплитуды колебаний рамы вибрирующей за счет изменения настройки дебалансов вибраторов, отличающееся тем, что вибратор линейных колебаний выполнен с частотой синхронных колебаний дебалансных вибраторов или дебалансных мотор-вибраторов, равной 60 Гц при частоте питающего электрического тока 60 Гц, при этом настройка дебалансов вибраторов или дебалансов мотор-вибраторов выполнена в соответствии с амплитудой колебаний рамы вибрирующей, определяемой по формуле:
X=Z:W2,
где X - амплитуда колебаний рамы вибрирующей в м,
Z - заданное виброускорение рамы вибрирующей в м/с2,
W - угловая частота колебаний рамы вибрирующей в рад/с,
здесь W=2πf, где f - частота колебаний рамы вибрирующей в Гц.
3. Вибрационное сито высокочастотное для интенсивной очистки бурового раствора и осушки шлама, содержащее станину, раму вибрирующую с закрепленными на ней сменными ситовыми кассетами, вибратор линейных колебаний, закрепленный на силовой трубе с фланцами на торцах трубы, присоединенными к боковинам рамы вибрирующей, причем вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными вибраторами, которые соединены с валами электродвигателей лепестковыми муфтами, или вибратор линейных колебаний образован двумя дебалансными мотор-вибраторами, вибратор линейных колебаний установлен на раме вибрирующей так, что угол между поверхностью ситовых кассет и осью симметрии вибратора равен 45°, четыре пружины, на которых рама вибрирующая установлена на станине, устройства закрепления ситовых кассет на раме вибрирующей, устройство для регулировки угла наклона рамы вибрирующей, шибер с механизмом управления, поддон с выпускными окнами для очищенного бурового раствора, который размещен в станине, приемную емкость для бурового раствора, которая на входе содержит приемный патрубок с фланцем для подвода бурового раствора к вибрационному ситу, а на выходе оснащена полкой с отверстиями для равномерного распределения бурового раствора по ширине ситовой кассеты, принимающей буровой раствор на обработку, вибрационное сито выполнено с возможностью выполнения следующих функций: фильтрация бурового раствора через ситовые кассеты и отделение шлама, транспортирование шлама по ситовым кассетам и сброс шлама в отвал, осушка шлама при его транспортировании до сброса в отвал, при этом профильтрованный буровой раствор собирается в поддоне вибрационного сита и отводится самотеком в желоб или емкость циркуляционной системы, вибрационное сито выполнено с возможностью его настройки на различные режимы работы в зависимости от свойств бурового раствора и интенсивности его подачи путем изменения угла наклона рамы вибрирующей, а также путем изменения амплитуды колебаний рамы вибрирующей за счет изменения настройки дебалансов вибраторов, отличающееся тем, что электродвигатели дебалансных вибраторов или дебалансные мотор-вибраторы подключены к сети электропитания через преобразователь частоты и выполнены с возможностью изменения оборотов вращения дебалансов и изменения виброускорения рамы вибрирующей в пределах от 4G до 10G, где G=9,81 м/с2, причем амплитуда колебаний рамы вибрирующей настраивается в пределах от 0,5 мм до 1,0 мм, частота колебаний рамы вибрирующей настраивается в пределах от 40 Гц до 65 Гц, при этом выбор величин осуществляется по формуле
X=Z:W2,
где X - амплитуда колебаний рамы вибрирующей в м,
Z - заданное виброускорение рамы вибрирующей в м/с2,
W - угловая частота колебаний рамы вибрирующей в рад/с,
здесь W=2πf, где f - частота колебаний рамы вибрирующей в Гц.
