Las zarandas vibratorias son equipos clave en sistemas de control de sólidos y el equipo de procesamiento de la primera fase. Su rendimiento afecta directamente al efecto global de control del sistema. Durante la perforación, el fluido de perforación que contiene una gran cantidad de recortes de perforación vuelve del pozo. La función de la zaranda vibratoria es separar los recortes del fluido de perforación, permitiendo que el fluido de perforación más limpio entre en el equipo de separación posterior.
1. Características tecnológicas de las zarandas vibratorias para fluidos de perforación
El nivel técnico de una zaranda vibratoria se refleja principalmente en su capacidad de procesamiento (rendimiento y separación granulométrica), estabilidad operativa, vida útil y flexibilidad operativa. La capacidad de procesamiento de una zaranda vibratoria está relacionada con su estructura, trayectoria de movimiento, frecuencia de vibración, intensidad de vibración, superficie de cribado y grosor de la malla de cribado. Las zarandas modernas suelen ser de alta velocidad, lineales (o no lineales), de malla fina y multicapa, y desempeñan un papel crucial en los sistemas de control de sólidos.
2. Principio de funcionamiento de la zaranda vibratoria de fluidos de perforación
La zaranda vibratoria se compone de una caja de cribado, una malla de cribado, muelles de vibración, un excitador, una bandeja de entrada, una base y un soporte. La rotación del excitador acciona la caja de cribado y la malla de cribado, creando una trayectoria de movimiento razonable. La caja de cribado empuja los sólidos hacia fuera desde la parte delantera. La fase líquida (con sólidos más pequeños) pasa a través de la malla al tanque de fluido de perforación, completando la separación.
Al seleccionar un zaranda vibratoria, En primer lugar, un ingeniero debe seleccionar la malla de criba adecuada en función del tamaño y la granulometría de las partículas de fase sólida presentes en el fluido de perforación. El tamaño de los orificios de la malla de la criba se expresa en “malla”. El número de malla designa el número de orificios por pulgada (in) de la malla del tamiz; cuanto mayor sea el número de malla, más pequeños serán los orificios. Por ejemplo, las normas API expresan una malla cuadrada con 12 orificios por pulgada como una malla de 12 pantalla (12×12).
La capacidad de procesamiento es un parámetro muy importante de una zaranda vibratoria. Además de la selección y determinación de los propios parámetros de movimiento, factores como el tipo de fluido de perforación, la densidad, la piel, el tamaño y la cantidad de partículas sólidas y el tamaño del orificio también afectan a esta capacidad. Por lo tanto, los operadores deben tener muy en cuenta estos factores y hacer selecciones razonables en el uso real.
3. Tipos de zarandas vibratorias
1) Clasificación según el principio de funcionamiento
(1) Caja vibratoria elíptica ordinaria: Durante el funcionamiento, la caja de criba se mueve en un movimiento circular preciso, y el centro de masa puede moverse en un movimiento de cabeceo.
(2) Zaranda circular: Durante el funcionamiento, la caja de cribado se desplaza a lo largo de una trayectoria circular.
(3) Zaranda vibratoria lineal: Durante el funcionamiento, la caja de criba se desplaza a lo largo de una trayectoria lineal.
(4) Zaranda elíptica traslacional: Durante el funcionamiento, la caja de criba se desplaza a lo largo de una trayectoria circular precisa traslacional.
2) Clasificación según la estructura
(1) Criba única: Una zaranda trabaja de forma independiente.
(2) Criba doble: Dos zarandas están instaladas una al lado de la otra en la misma base, lo que puede procesar el fluido de perforación simultáneamente.
(3) Multipantalla: Tres o más zarandas se instalan una al lado de la otra en la misma base, lo que permite procesar simultáneamente el fluido de perforación.
3) Clasificación por disposición de la pantalla:
(1) Pantalla de una capa: La caja de la pantalla tiene una sola superficie de pantalla.
(2) Pantalla de doble capa: La caja de pantalla tiene dos superficies de pantalla, una encima de la otra, con una cierta distancia entre ellas.
(3) Pantalla apilada: La caja de pantalla tiene dos superficies de pantalla escalonadas.
4. Varias zarandas vibratorias de uso común
1) Zaranda vibratoria lineal
El vibrador de una zaranda vibratoria lineal consta de dos vibradores excéntricos de igual masa que giran sincrónicamente en direcciones opuestas. Este vibrador genera una vibración lineal, y la trayectoria de movimiento de la caja de criba es una línea recta.
En comparación con las zarandas vibratorias de trayectoria circular, las zarandas vibratorias lineales presentan las siguientes características:
(1) Debido a que la trayectoria de movimiento de la caja de criba es una línea recta, los recortes de perforación se mueven regularmente sobre la superficie de la criba, dando como resultado una eliminación suave de los recortes.
(2) Como la superficie de cribado está colocada horizontalmente, se reduce la altura total de la zaranda vibratoria.
(3) Debido al movimiento lineal de la superficie del tamiz, la aceleración y la fuerza sobre la malla del tamiz son relativamente uniformes y mantienen una dirección constante. Por lo tanto, las cribas ultrafinas pueden utilizarse en zarandas lineales, lo que es extremadamente importante para el control de sólidos en fluidos de perforación.
(4) La capacidad de procesamiento del fluido de perforación de las zarandas lineales es mayor que la de las zarandas circulares. En general, en las mismas condiciones, las cribas lineales tienen una capacidad de procesamiento de 20% a 30% mayor que las cribas circulares. Observando la tendencia de desarrollo de las zarandas vibratorias para fluidos de perforación en el extranjero, la mayoría de los fabricantes de equipos de control de sólidos producen zarandas lineales, pero algunas empresas también están desarrollando zarandas vibratorias elípticas.
2) Zaranda vibratoria elíptica
Los ingenieros desarrollaron la criba vibratoria elíptica, también conocida como zaranda vibratoria elíptica equilibrada, como un nuevo tipo de zaranda vibratoria a principios de la década de 1980. En China ya existen productos importados del extranjero. La zaranda vibratoria elíptica equilibrada combina las ventajas de las cribas lineales y circulares; es decir, el “eje mayor” de la elipse mejora el componente de transporte del fluido de perforación, mientras que el eje menor reduce la posibilidad de que parte del fluido de perforación obstruya los orificios de los extremos.
3) Zaranda circular
La caja vibratoria circular está equipada con un dispositivo vectorial de aceleración giratorio, que dispersa fácilmente el fluido de perforación en la superficie de la criba, reduciendo la posibilidad de obstrucción de la criba. Sin embargo, el movimiento circular y el ángulo de lanzamiento son pronunciados, lo que se traduce en una menor velocidad de transporte del material, por lo que, en las mismas condiciones, el rendimiento no es tan bueno como el de una criba lineal.
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