Développement et application d'un crible vibrant linéaire autosynchrone

À l'heure actuelle, la plupart des tamis vibrants utilisés en Chine sont des tamis vibrants inertiels à axe unique, et leurs trajectoires de mouvement sont circulaires ou quasi-circulaires.L'écran a une structure simple, mais son efficacité de filtrage est faible, la durée de vie de l'écran est courte et la perte de fluide de forage est importante.Depuis le début années 1970Des cribles vibrants linéaires autosynchrones ont été testés et étudiés. Cependant, en raison de leur conception générale peu rationnelle, de leur mode de fixation, des performances de l'élastomère et du moteur, etc., ils sont encombrants, leurs performances sont instables et leur durée de vie est courte. À ce jour, aucun crible vibrant linéaire autosynchrone économique et pratique n'a été commercialisé.Les pays étrangers ont beaucoup travaillé sur les cribles vibrants linéaires autosynchrones, et plusieurs entreprises ont lancé des cribles vibrants linéaires autosynchrones les unes après les autres, comme Derrick au Royaume-Uni et KEM-TRON aux États-Unis.Les cribles vibrants linéaires autosynchrones sont devenus des équipements essentiels lors des appels d'offres pour le forage à l'étranger. La plupart des écrans linéaires actuellement utilisés en Chine sont des écrans importés, qui sont principalement utilisés dans les plates-formes de forage offshore et les flottes de puits profonds terrestresÀ en juger par l'effet d'application, l'effet de purification et la capacité de traitement du fluide de forage peuvent fondamentalement répondre aux exigences de conception, mais les écrans sont remplacés fréquemment et les écrans importés sont chers.Il est donc urgent de développer un crible vibrant linéaire autosynchrone haute performance et longue durée de vie adapté à la situation actuelle du forage domestique.La Yellow River Drilling Company adopte des éléments élastiques composites à améliorer l'effet de filtrage, et a réalisé une transformation structurelle du tamis vibrant sous de nombreux aspects pour améliorer les performances de travail du tamis vibrant linéaire autosynchrone. 1. Principe de fonctionnement Le dispositif d’excitation autosynchrone à double moteur est illustré à la figure 1.

Les masses des deux rotors excentriques sont respectivement m1 et m2, entraînés par deux moteurs, et tournent en sens inverse autour des points O1 et O2 sur le boîtier M avec un rayon de r et une vitesse de N. La force centrifuge est F, et les forces de réaction du ressort de support sont S1 et S2. Pour réaliser une vibration linéaire du boîtier du tamis, d'abord m1 = m2, n1 = n2 = n, r1 = r2 = r, c'est-à-dire la force centrifuge F1 = F2 = F. Comme le montre la figure 1, quelle que soit la position, la force centrifuge du rotor excentrique s'annule dans le sens horizontal. Par conséquent, chaque fois que le rotor tourne, une force d'excitation alternative est générée dans le sens vertical, provoquant le déplacement du boîtier du tamis dans un mouvement linéaire alternatif. Si les deux moteurs du système présentent les mêmes caractéristiques, que la rigidité et l'amortissement de chaque point d'appui sont identiques et qu'il n'y a pas de déphasage au redémarrage, les deux blocs excentriques fonctionneront de manière synchrone dans des conditions idéales. En pratique, un fonctionnement synchrone est impossible. Les deux excitateurs étant installés sur un socle à un certain angle, leurs angles de phase initiaux ne sont pas égaux en raison de la gravité. Après le démarrage, un déphasage apparaît. À ce moment, bien que la force centrifuge générée par m1 et m2 soit égale, en raison des angles différents par rapport à la verticale, les forces horizontales et verticales sont différentes, ce qui produit inévitablement un déséquilibre provoquant le déplacement et l'oscillation du boîtier de l'écran sur le ressort de support. C'est ce type de mouvement et d'oscillation qui, grâce aux forces d'inertie, fait que m1 et m2 se suivent. Le déphasage se réduit progressivement pour finalement s'annuler, atteignant un état stable et la synchronisation idéale.

2. Caractéristiques structurelles et paramètres de performance

2. 1 structure

La structure de l’écran vibrant linéaire autosynchrone est illustrée à la figure 2.

　Sur la figure 2, la structure de réglage du partage de courant est composée d'une lame de dérivation et d'une plaque de partage de courant. Le centre du caisson du crible constitue le cadre de la poutre. L'excitateur est placé au centre de la poutre, à un certain angle. L'avant du caisson est équipé d'un mécanisme de réglage d'angle à gauche et à droite pour répondre aux exigences de criblage et de déplacement des différentes particules. Un crible précontraint monocouche à bords crochus est utilisé. Les six plaques de pression horizontales et le cadre de compression longitudinal sont fixés dans les deux sens. La plaque de pression et le caisson du crible sont reliés par des boulons anti-déblocage spéciaux. Les boulons et la plaque de pression sont insérés puis pivotés de 90°, ce qui facilite le remplacement du crible. La trajectoire de l'équipement est linéaire. La structure de juxtaposition de deux cribles (de rechange) présente les avantages suivants : une efficacité de criblage élevée, une grande capacité de traitement, la possibilité d'utiliser un crible ultrafin et une longue durée de vie.2. 2 Caractéristiques (1). La trajectoire du boîtier de tamisage est droite, de sorte que le mouvement des fraises sur la surface du tamisage est régulier et l'élimination des copeaux est fluide ; l'angle du boîtier de tamisage est réglable, ce qui est utilisé pour différentes particules de tamisage, et l'effet de tamisage est bon.(2) La structure de réglage du fluide de forage et de partage du débit est adoptée pour réduire l'érosion de l'écran.(3) L'utilisation d'un écran précontraint et d'un mécanisme de fixation d'écran bidirectionnel, le remplacement de l'écran est pratique et rapide, tout en prolongeant la durée de vie de l'écran ; vous pouvez utiliser des écrans ultra-fins au-dessus de 200 mesh, qui ne collent pas l'écran et ne font pas couler de fluide de forage.(4) Utilisez des ressorts spéciaux, sûrs, durables et silencieux.

2, 3 paramètres de performance

3Situation de test sur site

3. Après Après le succès de l'essai de production du prototype du puits 45-X9 du Camp 1, les premiers essais ont été réalisés sur ce puits. Ce puits directionnel a une profondeur de 2 500 m. Lors de la première utilisation du crible vibrant, sa profondeur était de 780 m. La lithologie de la formation est principalement constituée de mudstone, et la viscosité du fluide de forage peut atteindre 50 s.Le crible vibrant a fonctionné 210 heures au total, de sa mise en service à la fin du forage. La couche inférieure remplace 5 cribles : 2 de 60 mesh et 3 de 40 mesh. La durée d'utilisation moyenne est de 42 heures. Les cribles remplacés sont principalement des cribles de 2 lb, tandis que les cribles de 1 lb et 3 lb sont bien utilisés.La couche supérieure utilise 2 pièces d'écrans de 175 mesh, qui ne sont pas endommagés.Le tamis vibrant fonctionne sans problème, et le réglage de l'angle et le mécanisme d'ajustement du partage actuel fonctionne normalement.Cela prouve que la structure de base du tamis vibrant est réalisable et peut utiliser un tamis fin.Le problème est que l’écran a une courte durée de vie.Après analyse, la raison principale est que la rigidité globale du boîtier de l'écran n'est pas suffisante et que les vibrations de l'écran et du boîtier de l'écran ne peuvent pas être complètement synchronisées.3. 2 Le deuxième essai du crible vibrant King 24-X30 a été réalisé dans le puits directionnel King 24-X30. Après un forage à 2 325 m de profondeur, le crible vibrant a été utilisé à 750 m de profondeur. Il a fonctionné pendant 192 h, remplaçant trois cribles de 40 mesh. La densité du fluide de forage est de 1,15 à 1,22 g/cm³, la viscosité maximale est de 55 s. Le crible a été utilisé pendant 64 h en moyenne et les autres composants fonctionnent normalement, ce qui témoigne des résultats de l'amélioration du crible vibrant.Deux des raisons de la rupture de l'écran cette fois-ci étaient dues à des facteurs humains, c'est-à-dire que les vis de fixation de l'écran étaient desserrées et n'ont pas été retrouvées à temps, ce qui a provoqué l'accumulation de sable et a causé des dommages prématurés à l'écran.À travers les tests des deux puits, Il a été constaté que l'installation du tamis vibrant dans le dispositif d'admission du fluide de forage, sa fixation et la rigidité de son boîtier devaient encore être améliorées. C'est pourquoi un tamis double a été réinstallé et un tamis monocouche a été utilisé. Ce tamis est doté d'un mécanisme de fixation bidirectionnel et d'un boîtier tampon combiné.3. 3 angles 5-X281 Le tamis vibrant est amélioré à l'angle 5- Le puits directionnel X281 a été testé, et la profondeur de forage était de 2560 m. Le petit cycle a commencé à partir de 750 m, et la formation supérieure était principalement constituée de mudstone.La viscosité du fluide de forage peut atteindre 60 s, le tamis vibrant fonctionne pendant 130 h et utilise un tamis à crochets de 60 mesh. Le tamis n'est pas remplacé, le fluide de forage n'est pas utilisé et il n'est pas collant.En raison de la mauvaise présentation du pétrole et du gaz, après le remplissage du puits, le tamis vibrant a été utilisé à nouveau pendant 120 heures, et le tamis a été utilisé pendant un total de 250 heures sans dommage.Après cela, le tamis vibrant a été utilisé dans le puits 9-16 à Guangbei. L'écran a été utilisé pour 168h, l'écran 1# a été utilisé pendant un total de 418h, et l'écran 2# a été utilisé pendant 380h.Utiliser 102h dans le tamis large à 3 obliques et 28 puits, et ça marche normalement.Comme En octobre 2002, plus de 80 ensembles de cribles vibrants linéaires autosynchrones ont été utilisés à Shengli, en Chine du Nord, à Daqing, à Liaohe et dans d'autres champs pétrolifères, dont 64 ensembles au champ pétrolifère de Shengli, qui ont été utilisés dans plus de 1 000 puits, dont 38 puits horizontaux, 6 puits d'essai scientifiques et 62 puits directionnels. Les puits Xuegu-1 et Xuegu-2, en coopération avec Chevron, au champ pétrolifère de Shengli ont été utilisés et ont été très appréciés.Comparé à l'ancien crible vibrant, le coût moyen de forage par puits est d'environ 14 000 yuans.4. Conclusion (1). La trajectoire du tamis vibrant linéaire autosynchrone est facile à réaliser et présente les avantages d'une structure simple, d'un travail fiable, d'une efficacité élevée et d'une longue durée de vie.(2) La disposition générale du tamis vibrant linéaire autosynchrone est raisonnable, la taille est petite, la structure est compacte et il est facile à transporter et à installer.(3Le crible vibrant linéaire autosynchrone peut utiliser des tamis ultrafins de plus de 200 mailles et offre un excellent effet de purification du fluide de forage. Il crée les conditions nécessaires pour fournir un fluide de forage de haute qualité et à faible teneur en phase solide, tout en réduisant les accidents de fond.(4) Le tamis vibrant utilise des ressorts spéciaux, qui ont un faible bruit et sont propices à la santé des ingénieurs.

Référence document

[1], Gong Wei'an.Technologie et équipement de contrôle de la phase solide des fluides de forage.Pékin: Presses de l'industrie pétrolière, 1995-04[2], Shen Hong.Manuel de génie mécanique.Pékin: Presse de l'industrie des machines, 1983-11

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