鉆井液固相控制的旋流器是一種帶有圓柱部分的立式錐形容器,其結(jié)構(gòu)如圖所示。錐體上部的圓柱部分為進(jìn)漿室,其內(nèi)徑即旋流器的規(guī)格尺寸 ,側(cè)部有一切向進(jìn)漿口;頂部中心有一渦流導(dǎo)管,構(gòu)成溢流口。殼體下部呈圓錐形,錐角 150~200°。底部的開口稱為底流口,其口徑大小是可調(diào)的。
工作原理:
在壓力作用下含有固體顆粒的鉆井液由進(jìn)漿口沿切線方向進(jìn)入旋流器。在高速旋轉(zhuǎn)過程中,較大較重的顆粒在離心力作用下被甩向器壁,沿殼體螺旋下降,由底流口排出;而夾帶細(xì)顆粒的旋流液在接近底部時會改變方向,形成內(nèi)螺旋向上運(yùn)動,經(jīng)溢流口排出。這樣,在旋流器內(nèi)就同時存在著兩股呈螺旋流動的流體,一股是含有大量粗顆粒的液流向下做螺旋運(yùn)動,另一股是攜帶較細(xì)顆粒連同中間的空氣柱一起向上做螺旋運(yùn)動。
使用與調(diào)節(jié):
目前用于鉆井液固控的旋流器多為平衡式旋流器。如果這種旋流器的底流口尺寸調(diào)節(jié)適當(dāng),那么在給旋流器輸入純液體時,液體將全部從溢流口排出;當(dāng)輸入含有可分離固相的液體時,固體將會從底流口排出,每個排出的固體顆粒表面都粘附著一層液膜。此時的底流口大小稱為該旋流器的平衡點(diǎn)。
如果將底流口調(diào)節(jié)到比平衡點(diǎn)的開口小,則在平衡點(diǎn)與實(shí)際的底流口之間會出現(xiàn)一個干的錐形砂層。當(dāng)較細(xì)顆粒穿過砂層時會失去其表面的液膜,并造成底流口堵塞。這種不合理的調(diào)節(jié)通常稱為“干底”由“干底”引起的故障稱為“干堵”。如果底流口的開度大于平衡點(diǎn)所對應(yīng)的內(nèi)徑,那么將有一部分液體從底流口排出,這種調(diào)節(jié)稱為“濕底”。在實(shí)際操作中,理想的平衡點(diǎn)很難調(diào)節(jié)和保持。在僅有“干底”和“濕底”兩種選擇的情況下,還是寧選后者。只要液流損失不嚴(yán)重,就可視為正常情況。旋流器理想工作時,底流口有兩股流體相對流過。其中一股是空氣的吸入,另一股則是含固相的稠漿呈“傘狀”排出。只有這種工作狀態(tài),才能充分發(fā)揮旋流器的效力。空氣被吸入的原因是由于向上的旋流束的高速運(yùn)動使旋流區(qū)內(nèi)形成一個低壓區(qū),被吸的空氣和向上的旋流束一起從溢流口流出。 當(dāng)鉆井液中固相含量過大,從而造成被分離的固相量超過旋流器的最大許可排量時,則底流呈“繩狀”排出,此時底流口無空氣吸人,因而很容易發(fā)生堵塞。在這種不正常的工作狀態(tài)下,許多處于旋流器清除范圍之內(nèi)的固相顆粒,會折回溢流管并返回鉆井液體系。
一般情況下,“繩狀”底流可以通過調(diào)節(jié)底流口的大小來克服,但當(dāng)固相顆粒輸入嚴(yán)重超載時,旋流器出現(xiàn)“繩狀”底流是不可避免的,此時只能通過改進(jìn)振動篩的使用或增加旋流器數(shù)目等措施來加以防止。
本文標(biāo)簽: 鉆井液固相控制,旋流器