一种新型强制除砂装置结构设计

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1、一种强制除砂装置结构设计黄俭波，艾志久，刘晓明（西南石油大学机电工程学院，成都610500）摘要：针对旋流器在分离高浓度、高粘度钻井液时底流口经常发生堵塞和漏浆问题，本文通过优选旋流器，增添除砂装置,设计出一种强制除砂装置。旋流器底流口装有排砂探头，尾部有水筒、扭矩计结构，能有效减少旋流器在工作时底流口发生的堵塞和漏浆现象，为旋流器及分离系统的正常工作提供有力的技术保障,有一定实用价值。关键词：旋流器；除砂；结构；设计StructureDesignofaNewTypeofcompulsorydesandingdeviceAbstract:Accordingtotheprob

2、lemsthattheunderflowoutletofthecyclonewasalwayspluggedorleakingwhenseparatingthehighconcentrationandhighviscousmedium，thisarticleshowyouanewdesignofcompulsorydesandingdevicethroughoptimalselectingofcycloneandaddingadesandingdevice.Thedesandingprobeontheunderflowoutletofthecycloneandthewate

3、rtunnelandthetorquemeterstructureattherearpartcanguaranteetheunderflowoutletofthecyclonewillnotbeblockedorleakingeffectivelyduringseparatingprocess,andprovidepowerfultechnicalsupportforthecycloneandseparationsystem'snormalwork.Ithaspracticalvalue.Keyword:Cyclone;desanding;Structure;Design引

4、言目前用在油田钻井分离系统中的旋流器，其底流口没有排砂装置，用这样的旋流器分离高浓度和高粘度钻井液时，其底流口经常发生堵塞和漏浆现象。在旋流器工作一段时间后，底流口要么被分离的固相颗粒堵塞，要么液相钻井液伴随固相颗粒从底流口排出而损失掉高成本的钻井液，这不但造成钻井液的浪费，还影响了旋流器的分离效率。日本Sakanoto等人[1,2]提出一种用在处理城市废水的内部增加卸料螺旋的水里旋流器，这种旋流器可使底流口恒定保持无堵塞状态，但没有考虑其漏液现象。为克服旋流器在分离高浓度、高粘度钻井液所存在的不足，本文提出一种带旋流器的强制除砂装置，该除砂装置不仅能有效保证旋流器分离效率

5、，还可减少旋流器底流口的堵塞和漏浆现象，让旋流器在固-液分离方面的优越性能充分显示出来。1.结构设计强制除砂装置主要由旋流器（10、11、12）和除砂装置（2、3、4、5、15、17）两大部分组成。整个装置安装在大架体13上面；调速电机、扭矩计、水筒安装在小架体16上面；排砂杆14穿过水筒5通过联轴器4与扭矩计17相联结；扭矩计17通过联轴器与调速电机2联结。旋流器和小架体焊接在大架体上，排砂杆探头与排砂杆15通过焊接方式连接，扭矩计与电机通过PLC编程控制器联接。整个装置竖直安装，保证旋流器底流口与排砂杆的同轴度要求和排砂杆的刚度要求，排砂杆探头不得与旋流器锥体壁接触，以

6、免在探头旋转排砂时刮伤旋流器锥体壁面。1.调节板；2.调速电机；3.4.联轴器1；5.水筒；6.垫片；7.端盖；8.螺钉；9.端盖；10.旋流器锥段；11.旋流器筒体；12.螺栓；13.大架体；14.排砂杆；15.螺钉；16.小架体；17.扭矩计；18.19.螺钉图1.新型除砂装置总装图2.工作原理具有一定压力和初速度的高浓度、高粘度的钻井液从旋流器入口进入旋流器，经过旋流器的离心分离，低密度液相从旋流器溢流口排出，高密度固相颗粒积聚在旋流器底流口，由排砂杆上的探头旋转将其排出。随着入口进入的混合物介质密度、浓度和粘度的不同，旋流器底流口积聚的固相颗粒多少也不同，底流口既可

7、发生堵塞也可能发生漏浆，扭矩计用来测量排杆受到的扭矩，并把测量结果反馈给调速电机，调速电机又控制排砂杆的转速大小，通过对排砂杆转速的调节，减少了旋流器底流口的堵塞和漏浆现象，保证了旋流器的正常分离。3旋流器结构设计3.1主直径本文旋流器设计参数：流量=0.03m3/s,钻井液密度=1.56×103kg/m3,固相颗粒密度2.20×103kg/m3，液相粘度=0.003pa/s，压力降=300Kpa,进料固相体积浓度C=20%.由最大切线速度轨迹法的生产能力和分离粒度可知[3]，主直径通常影响其生产能力和分离粒度.一