Wytrząsarki łupków są kluczowym sprzętem w systemy kontroli ciał stałych i sprzęt do przetwarzania na pierwszym etapie. Ich wydajność bezpośrednio wpływa na ogólny efekt kontroli systemu. Podczas wiercenia z odwiertu powraca płuczka wiertnicza zawierająca dużą ilość zwiercin. Rolą wytrząsarki łupków jest oddzielenie zwiercin od płuczki wiertniczej, umożliwiając czystszej płuczce wiertniczej przedostanie się do kolejnych urządzeń separujących.
1. Charakterystyka technologiczna wytrząsarek łupkowych do płynów wiertniczych
Poziom techniczny wytrząsarki łupków znajduje odzwierciedlenie głównie w jej wydajności przetwarzania (przepustowość i separacja wielkości cząstek), stabilności operacyjnej, żywotności i elastyczności operacyjnej. Wydajność przetwarzania wytrząsarki łupkowej jest związana z jej strukturą, trajektorią ruchu, częstotliwością drgań, intensywnością drgań, powierzchnią sita i grubością siatki sita. Nowoczesne wytrząsarki do łupków są na ogół szybkie, liniowe (lub nieliniowe), o drobnych oczkach i wielowarstwowe, odgrywając kluczową rolę w systemach kontroli ciał stałych.
2. Zasada działania wytrząsarki do płynów wiertniczych
Wytrząsarka łupków składa się ze skrzyni sitowej, siatki sitowej, sprężyn wibracyjnych, wzbudnicy, miski wlotowej, podstawy i wspornika. Obrót wzbudnicy napędza skrzynkę sitową i siatkę sitową, tworząc rozsądną trajektorię ruchu. Płyn wiertniczy przepływa z miski wlotowej na siatkę sitową. Skrzynia sitowa wypycha cząstki stałe z przodu. Faza ciekła (z mniejszymi cząstkami stałymi) przechodzi przez siatkę do zbiornika płuczki wiertniczej, kończąc separację.
Przy wyborze wytrząsarka łupków, Inżynier musi najpierw wybrać odpowiednią siatkę sita w oparciu o rozmiar i wielkość cząstek fazy stałej w płuczce wiertniczej. Rozmiar otworów w siatce sita wyraża się w “oczkach”. Liczba oczek oznacza liczbę otworów na cal siatki sita; im większa liczba oczek, tym mniejsze otwory. Na przykład, standardy API wyrażają kwadratową siatkę z 12 otworami na cal jako siatkę o 12 oczkach ekran (12×12).
Wydajność przetwarzania jest bardzo ważnym parametrem wytrząsarki łupkowej. Oprócz doboru i określenia samych parametrów ruchu, wpływ na tę wydajność mają również takie czynniki jak rodzaj płynu wiertniczego, gęstość, naskórek, rozmiar i ilość cząstek stałych oraz rozmiar otworu. W związku z tym operatorzy muszą wziąć to pod uwagę i dokonać rozsądnego wyboru w rzeczywistym użytkowaniu.
3. Rodzaje wytrząsarek do łupków
1) Klasyfikacja według zasady działania
(1) Zwykła eliptyczna skrzynia wibracyjna: Podczas pracy przesiewacz porusza się precyzyjnym ruchem kołowym, a środek masy może poruszać się ruchem wahadłowym.
(2) Okrągła wytrząsarka do łupków: Podczas pracy pojemnik sita porusza się po trajektorii kołowej.
(3) Liniowa wytrząsarka łupków: Podczas pracy skrzynia sitowa porusza się po trajektorii liniowej.
(4) Eliptyczna wytrząsarka do łupków o ruchu translacyjnym: Podczas pracy przesiewacz porusza się po precyzyjnej trajektorii kołowej.
2) Klasyfikacja według struktury
(1) Pojedynczy ekran: Jeden shaker łupkowy działa niezależnie.
(2) Podwójne sito: Dwie wytrząsarki łupków są zainstalowane obok siebie na tej samej podstawie, co umożliwia jednoczesne przetwarzanie płynu wiertniczego.
(3) Multi-screen: Trzy lub więcej wytrząsarek łupkowych jest zainstalowanych obok siebie na tej samej podstawie, umożliwiając jednoczesne przetwarzanie płynu wiertniczego.
3) Klasyfikacja według układu ekranu:
(1) Ekran jednowarstwowy: Ramka ekranu ma jedną powierzchnię ekranu.
(2) Ekran dwuwarstwowy: Skrzynka ekranu ma dwie powierzchnie ekranu, jedną nad drugą, z pewną odległością między nimi.
(3) Ekran ułożony w stos: Skrzynka ekranu ma dwie ułożone naprzemiennie powierzchnie ekranu.
4. Kilka powszechnie stosowanych wytrząsarek do łupków
1) Liniowa wytrząsarka łupków
Wibrator liniowego wytrząsacza łupków składa się z dwóch mimośrodowych wibratorów o jednakowej masie obracających się synchronicznie w przeciwnych kierunkach. Wibrator ten generuje drgania liniowe, a trajektoria ruchu przesiewacza jest linią prostą.
W porównaniu z wytrząsarkami łupkowymi o trajektorii ruchu kołowego, wytrząsarki liniowe mają następujące cechy:
(1) Ponieważ trajektoria ruchu skrzynki sitowej jest linią prostą, zwierciny poruszają się regularnie po powierzchni sita, co skutkuje płynnym usuwaniem zwiercin.
(2) Ponieważ powierzchnia sita jest umieszczona poziomo, całkowita wysokość wytrząsarki łupkowej jest zmniejszona.
(3) Ze względu na liniowy ruch powierzchni sita, przyspieszenie i siła działająca na siatkę sita są stosunkowo równomierne i utrzymują stały kierunek. W związku z tym ultradrobne sita mogą być stosowane w liniowych wytrząsarkach łupków, co jest niezwykle ważne dla kontroli cząstek stałych w płuczce wiertniczej.
(4) Wydajność przetwarzania płynu wiertniczego przez liniowe wytrząsarki łupkowe jest większa niż w przypadku okrągłych wytrząsarek łupkowych. Ogólnie rzecz biorąc, w tych samych warunkach, sita liniowe mają wydajność przetwarzania od 20% do 30% większą niż sita okrągłe. Patrząc na trend rozwoju wytrząsarek łupków wiertniczych za granicą, większość producentów sprzętu do kontroli ciał stałych produkuje sita liniowe, ale niektóre firmy opracowują również eliptyczne wytrząsarki łupków.
2) Eliptyczny wytrząsacz łupków
Inżynierowie opracowali eliptyczny ekran wibracyjny, znany również jako zrównoważona eliptyczna wytrząsarka łupków, jako nowy typ wytrząsarki łupków na początku lat 80-tych. Produkty importowane z zagranicy są już dostępne w Chinach. Zrównoważona eliptyczna wytrząsarka łupków łączy w sobie zalety ekranów liniowych i okrągłych; oznacza to, że “główna oś” elipsy zwiększa element transportu płynu wiertniczego, podczas gdy mniejsza oś zmniejsza możliwość zatykania otworów końcowych przez płyn wiertniczy.
3) Okrągła wytrząsarka do łupków
Okrągła skrzynia wibracyjna jest wyposażona w obrotowy wektor przyspieszenia, który z łatwością rozprasza płyn wiertniczy na powierzchni ekranu, zmniejszając możliwość zatykania się ekranu. Jednak ruch kołowy i kąt wyrzutu są strome, co skutkuje niższą prędkością przenoszenia materiału, a zatem w tych samych warunkach przepustowość nie jest tak dobra, jak w przypadku ekranu liniowego.
