3Илоотделитель

Пескоотделитель и илоотделитель – это наиболее интенсивно используемые единицы оборудования для удаления из раствора осадочных отложений пород. Недавно миру были представлены установки, специализированные для очистки бурового раствора, сочетающие в себе вибросита, песко- и илоотделитель, названные ситогдроциклонными установками.

Рисунок 9 – 24-конусный илоотделитель.

Илоотделитель работает по принципу гидроциклона, состоящего из конических секций для отделения твердой фазы. Он служит для очистки раствора от более мелких частиц, размером от 2 до 74 микрон. Буровой раствор сохраняется в должном состоянии, при условии очищения от максимального количества мелких частиц твердой фазы. Удаление ила, наряду с остальными процессами цикла очистки, значительно снижает текущие затраты и обеспечивает многоразовое использование одной партии раствора.

Наиболее распространенная модификация илоотделителя состоит из нескольких рядов гидроциклонов, смонтированных на стальной раме. Выделенные частицы выбрасываются в отходные емкости или амбар. Если речь идет о дорогостоящем буровом растворе, содержащем бариты или масла, проходя через илоотделитель, дорогостоящие составляющие раствора просачиваются в отходные емкости. Для того, чтобы предотвратить такую потерю, отходные частицы пропускают через другое вибросито, имеющее более мелкие сетки, называемое ситом осушки. При этом тяжелые частицы твердой фазы будут отделены от жидкой фазы, дорогие частицы такие как барит могут быть затем повторно использованны, а очищенный раствор вернется обратно в систему.

Неочищенный буровой раствор закачивается в установку посредством центробежных насосов, обеспечивающих непрерывный поток под давлением приблизительно в 45 psi (3 бар). Процесс обработки илоотделителем обеспечивается центробежными силами. В целом, илоотделители имеют двенадцать или более конусов, размером от 4 до 6 дюймов. Принцип работы тот же, что для пескоотделителя (описан в предыдущем разделе), но применяются конусы меньшего размера.

4Центрифуга

Рисунок 10 – Центрифуга Flottweg.

Центрифуга вращается на высокой скорости, что создает центробежную силу внутри барабана. Эта сила подбрасывает частички к внутренней стенке барабана, откуда они продвигаются на выброс. Центрифуга служит для очистки от малых частиц размером 2 - 5 микрон, в том числе баритов.

Иногда центрифуга эксплуатируется при определенной скорости в целях очищения раствора от баритов. В ином случае используют сразу две центрифуги, одну для легких баритов, вторую для очищения баритов от мелких частичек, таким образом барит проходит тщательную очищаетсяобработку и может использоваться снова.

В зависимости от качества бурового раствора, задаваемого инженером, дополнительно могут потребоваться гели, масла, вода и другие жидкости для поддержания требуемых коллоидных характеристик. По возврату барита в активный цикл, необходимо тщательно отслеживать состояние раствора в отношении вязкости и фильтрации.

Декантирующая центрифуга

Декантирующая центрифуга представляет собой декантирующий сепаратор. Декантатор – это центробежный сепаратор с горизонтальной осью вращения. Раствор поступает во вращающийся барабан, где частицы твердой фазы отделяются от жидкости.

Твердые частицы проталкиваются по внутренней стенке барабана в то время, как жидкость скапливается внутри кольца из частиц твердой фазы. Винтовой конвейер перемещает твердые частицы к сужающемуся концу конической части. Жидкость протекает по спирали, к выводным отверстиям на широком конце барабана.

Рисунок 11 – Типичная сборка декантирующей центрифуги.

Рисунок иллюстрирует принцип работы декантирующей центрифуги.

Краткое описание центрифуги производства Swaco 518

Декантирующая центрифуга –это механическое устройство, которое служит для отделения твердой фазы из бурового раствора, в данном случае барита или других твердых частиц породы. Также находит применение в отделении жидкостей от глины, как в растворе на основе масла. Синтетическое масло можно отделять от твердой фазы в конце бурения скважины и позднее использовать вторично.

Центрифуга разделяет раствор на потоки высокой и низкой плотности, и отделяет потоки друг от друга. Жидкий раствор загружается через полый вал, который также имеет функцию привода конвейера. Далее через отверстие в валу раствор поступает в барабан.

При попадании жидкости в быстро вращающийся барабан, центробежные силы распределяют твердую фазу по внутренней стенке барабана. Эти частицы скапливаются и выносятся конвейером, предназначенным для продвижения их в конус имеющий форму барабана и затем на разгрузочные отверстия.

Под действием сил гравитации легкая жидкость проходит в нижнюю секцию барабана и сливается в специальные отверстия, если это вода, и накапливается, если речь идет о масле. Зачастую используют сразу несколько центрифуг и выпускаемая жидкость проходит через барабан, вращающийся быстрее, для возврата большего количество барита для дальнейшего применения.

Барабан помещается в цилиндр из нержавеющей стали, который служит крышкой. Конвейер и барабан поддерживаются с обеих сторон подшипниками на стальной раме. Барабан и конвейер вращаются с разными скоростями относительно друг друга и приводятся в движение планетарным редуктором.

Составные части центрифуги

Рисунок 12 - Барабан.

Барабан центрифуги – это внешний элемент вращающейся сборки, состоящий из цилиндрической и конической секций. На широком конце цилиндрической части расположены отверстия, через которые выносится жидкость. На узком конце имеются отверстия для выноса полутвердой фазы. Полый вал с обеих сторон поддерживается подшипниками для обеспечения его вращения.

Рисунок 13 - Конвейер.

Конвейер поддерживается внутри барабана с помощью подшипников и вращается в том же направлении, что и барабан, но немного медленнее. Частицы твердой фазы прижимаются к внутренний стенке барабана центробежными силами и конвейером выносятся к разгрузочным отверстиям. Шаг винта конвейера имеет постоянное значение, если измерять параллельно оси конвейера.

Рисунок 14 – Планетарный редуктор.

Планетарный редуктор монтируется на барабане с цилиндрической стороны. Он приводит в действие конвейер посредством вала, проходящего через полый вал барабана.

Со стороны редуктора напротив барабана имеется небольшой вал. Это солнечное зубчатое колесо планетарного редуктора. Его скорость и направление определяется скоростью конвейера, и таким образом является относительной скоростью барабана и конвейера. Барабан имеет приводной ремень и ограничивающую муфту, обе детали покрыты прочной защитой. Конвейер питается от двигателя с обратным приводом, который может быть гидравлическим или электрическим.

Ограничитель момента вращения – это комбинация механической и электрической систем управления. Солнечное зубчатое колесо планетарного редуктора имеет пружинную муфту, ограничивающую момент, который может быть приложен к валу. Если этот предел превышается, муфта расцепляется и, посредством движения подвижной полумуфты, замыкает выключатель, который отключает приводной двигатель барабана и питающий насос.

Вращающаяся сборка имеет большую массу. Для того, чтобы разогнать ее до рабочей скорости требуется от 90 до 100 секунд. Гидравлическая муфта устанавливается между приводным двигателем и вращающейся сборкой, поэтому двигатель способен достигать полной рабочей скорости практически сразу и позволяет барабану постепенно набирать рабочую скорость.

Без гидравлической муфты сила тока двигателя при запуске возрастает до очень высокого значения, что заканчивается неисправностью, такой как перегрев соединений и кабеля или предохранителей от перегрузки, или перегрузкой в генераторной, если рабочая нагрузка близка к максимальной. Большая нагрузка на вращающуюся сборку приводит к скольжению гидравлической муфты, вырабатываемое количество теплоты оплавляет пробку в муфте, что влечет выброс масла из нее. Это снижает нагрузку на двигатель, прежде чем появится неисправность.

Солнечное зубчатое колесо планетарного редуктора (а следовательно и конвейер) приводится во вращение двигателем обратного привода. Если отключить этот двигатель до остановки основного двигателя, скорость конвейера возрастет до скорости барабана, и ввиду этого вращение роликов и движение ремней двигателя обратного привода приведет к превышению скорости двигателя, и в результате к поломке оборудования и телесным повреждениям/ смерти персонала.

В рабочем режиме превышение скорости обратного привода предотвращается электрическим блокирующим выключателем, который имеется в составе реле, обеспечивающее автоматическое отключение двигателя обратного привода приблизительно через 10 минут после отключения основного двигателя. Малое трение трансмиссионных подшипников и большая масса вращающейся сборки позволяют вращаться в течение 10-20 минут после отключения основного двигателя.

Рисунок 15 – Типичная современная центрифуга.

Барабан центрифуги крепится на независимой раме между двумя подшипниками. Вращающиеся детали заключены под крышку из нержавеющей стали в виде полуцилиндра. Эта крышка поделена на секции, и имеет откидные створки для того, чтобы обеспечить легкий доступ в целях очистки, инспекции и технического обслуживания.

Смазка подшипников

Трансмиссионные и подшипники конвейера следует смазывать через 100 моточасов. Смазку наносят до тех пор, пока излишки не выйдут из выпускных отверстий.

СМАЗКА ТРАНСМИССИОННОГО ПОДШИПНИКА

СМАЗКА ПОДШИПНИКА КОНВЕЙЕРА

Рисунок 16 – Точки смазки подшипников и редуктора.

Список подходящих смазок дается в руководстве по эксплуатации. Не рекомендуется использовать кальциевые смазки. Уровень масла в редукторе необходимо проверять ежемесячно. Методика проверки уровня и замены масла описывается в руководстве по эксплуатации.

Рисунок 17 – Центрифуга Swaco Magna.

Основные работы по техническому обслуживанию центрифуги включают:

• Проверить уровень гидравлического масла, точек смазки.

• Проверить состояние, натяжение, центровку ремней.

• Проверить функциональность при тестовом запуске.

• Проверить уровень масла в опорном подшипнике

• Не вскрывая крышки и не отвинчивая болтов, прокрутить барабан вручную и прослушать на посторонние шумы и скрежет. Барабан должен свободно вращаться. При наличии постороннего шума выяснить причину. Повторить те же операции при демонтированной крышке.

• Демонтировать и проверить магнитные заглушки редуктора. При наличии истираний металла – проверить редуктор на повреждения.

• Проверить перекачивающий насос, а также все трубопроводы и клапаны системы.

Чистка и инспекции

Чистку и инспекции необходимо выполнять каждые 100 отработанных часов во время смазки подшипников. При суровых условиях эксплуатации может понадобиться более частая чистка.

• Демонтировать крышку, полить водой барабан изнутри и снаружи. Уделить особое внимание удалению скоплений шлама вокруг выпускных отверстий для твердой фазы, а также под крышкой.

• Проинспектировать вкладыши выпускных отверстий твердой фазы на износ. Заменить непригодные вкладыши для предотвращения повреждения или износа барабана.

• Проверить состояние противоизносного экрана крышки, при необходимости заменить его.

• Проинспектировать магнитные заглушки редуктора на наличие металлической стружки и проверить уровень масла.

• Регулярно проверять натяжение ремня при смазке подшипника.

• Следовать процедурам натяжения ремня (см следующую страницу) начиная с первичной установки центрифуги Swaco 518 или при каждой замене ремня.

• Важно следить за корректным натяжением ремня. Ремень, который болтается по ролику, будет сильно изнашиваться. Если же ремень слишком плотно прилегает к ролику, подшипник будет перегружаться и изнашиваться.

Процедура корректного натяжения ремня:

• Стянуть ремень в верхней части. Настроить межцетровое расстояние шкивов, путем перемещения двигателя, до тех пор, пока ремень не будет слегка натянут.

• Несколько раз провернуть вручную приводную часть.

• Настроить межцетровое расстояние таким образом, чтобы все ремни лежали должным образом. Запустить двигатель на 10 минут, чтобы ремни самостоятельно уложились в канавки.

• Остановить двигатель и настроить центральное расстояние пока все ремни не лягут ровно и с корректным натяжением (растяжка на 0.5 - 1% от длины ремня не повредит).

• Новый ремень нужно подтягивать каждые 2 часа в течение первого дня эксплуатации. Последующее натяжение не понадобится, так как длина ремня практически не изменяется. При замене ремня не следует натягивать его через ролик, так как перенатяжка ремня влечет серьезные поломки.

• Если изношен один и более ремней, установить новый комплект.

• Хороший способ время от времени проверить должное натяжение ремня – это ударить по нему кулаком, провисший ремень во время данной проверки останется неподвижным, в то время как упругий, натянутый должным образом ремень завибрирует.

• Тщательный уход за ремнями напрямую влияет на продолжительность их эксплуатации и функциональность. Отрицательное влияние оказывает масло и смазка, в случае попадания этих веществ на ремень, его тщательно чистят растворителем.

Внимание: Никогда не запускайте установку в работу, если крышка ремня демонтирована, никогда не проверяйте натяжение ремня во время эксплуатации установки. Такие небезопасные действия приводят к телесным повреждениям и смерти.

Центрифуга – механическое оборудование достаточно сложной конструкции и не менее надежное, механику на буровой достаточно проводить инспекции и работы по общему обслуживанию, описанному в разделе. Центрифуга портативна, ее легко перевозят на специализированную базу с целью капитального ремонта.

Устранение неисправностей

Проблема	Причина	Устранение
Двигатели не запускаются	Отсутствие мощности. Вибровыключатель не перезагружен. Замыкание выключателя гидравлической муфты.	Включить мощность. Перезагрузить вибровыключатель. Перезагрузить ограничительный выключатель.
Сильные вибрации во время запуска/ останова.	Вибрация при критической скорости (об/мин) во время запуска/ останова приемлема.	Не требуется.
Сильные вибрации	Дисбаланс барабана ввиду некачественной чистки. Неравномерный износ конвейера или барабана. Гасители вибрации потеряли эластичность.	Определить, какова причина из ранее перечисленных. Заменить резиновые гасители вибрации.
Оплавление заглушки гидравлической муфты	Перегрузка ввиду большого объема частиц твердой фазы. Чрезмерное количество смазки или неподходящий вид смазки.	Снизить объем загрузки. Проверить уровень масла в муфте. Заменить масло.
Шумы в редукторе	Чрезмерное количество масла или неподходящий вид масла. Износ зубцов редуктора. Износ подшипников.	Проверить уровень и тип масла. Заменить редуктор. Заменить подшипники.
Продолжительное расцепление гидравлической муфты	Большое скопление шлама в барабане. Большое количество частиц твердой фазы в подаваемом растворе.	Промыть барабан. Снизить объем загрузки.
Выход твердых частиц вместе с жидкостью	Чрезмерный объем загрузки. Дифференциал конвейера слишком большой.	Снизить объем загрузки. Заменить шкив двигателя обратного привода для уменьшения дифференциала.

Жидкость транспортируется в Центрифугу Swaco посредством центробежных насосов, но чаще используются винтовые насосы подачи раствора.