Shale shakery

Typowe wytrząsarki łupków na platformie wiertniczej

Wytrząsarki łupków są elementami wyposażenia wiertniczego stosowanego w wielu gałęziach przemysłu, takich jak oczyszczanie węgla , wydobycie , wiercenie ropy i gazu . płuczka wiertnicza („błoto”).

Płyny wiertnicze są integralną częścią procesu wiercenia i służą między innymi do smarowania i chłodzenia wiertła, a także do przenoszenia wywierconych zwiercin z odwiertu. Płyny te są mieszaniną różnych chemikaliów w roztworze na bazie wody lub oleju i mogą być bardzo drogie w produkcji. Zarówno ze względów środowiskowych, jak iw celu zmniejszenia kosztów operacji wiertniczych, straty płynu wiertniczego są minimalizowane przez usuwanie ich z wierconych zwiercin przed ich utylizacją. Odbywa się to za pomocą wielu specjalistycznych maszyn i zbiorników.

Wytrząsarki łupkowe są podstawowym narzędziem do separacji ciał stałych na platformie. Po powrocie na powierzchnię odwiertu zużyta płuczka przepływa bezpośrednio do wytrząsaczy łupków, gdzie zaczyna być przetwarzana. Po przetworzeniu przez wytrząsarki łupków płuczka wiertnicza jest osadzana w zbiornikach błotnych, gdzie inne urządzenia do kontroli ciał stałych zaczynają usuwać z niej drobniejsze cząstki stałe. Substancje stałe usunięte przez wytrząsarkę do łupków są odprowadzane z portu wyładowczego do oddzielnego zbiornika do przechowywania, gdzie czekają na dalsze przetwarzanie lub usuwanie.

Łupkowe wstrząsarki są uważane przez większość branży wiertniczej za najważniejsze urządzenie w systemie kontroli ciał stałych, ponieważ wydajność kolejnych urządzeń ma bezpośredni związek z czystością oczyszczonej płuczki wiertniczej.

Mudloggery zwykle wychodzą i sprawdzają wytrząsarki pod kątem próbek skał, które krążyły z dna. Oddzielają skałę od płynu wiertniczego i zabierają ją do laboratorium na miejscu, gdzie suszą próbki i oznaczają je według głębokości. Następnie przyglądają się próbkom i analizują, jaki rodzaj skały znajdują się na określonej głębokości. Pomaga to określić głębokość napotkania tego rodzaju skały.

Struktura

Wytrząsarki do łupków składają się z następujących części:

• Zasobnik - Zasobnik, powszechnie nazywany „podstawą”, służy zarówno jako platforma dla wytrząsarki, jak i miska zbierająca płyn przetwarzany przez ekrany wytrząsarki, znany również jako „dolny przepływ”. Lej samowyładowczy można zamówić zgodnie z potrzebami płuczki wiertniczej, czyli systemem „błotnym”. Może mieć różne głębokości, aby pomieścić większe ilości płynu wiertniczego, a także mieć różne porty do zawracania odpływu do systemu błota.

Wytrząsarka do szybów naftowych

• Podajnik - Podajnik jest zasadniczo miską zbierającą płuczkę wiertniczą, zanim zostanie ona przetworzona przez wytrząsarkę. Może mieć wiele różnych kształtów i rozmiarów, aby dostosować się do potrzeb systemu płuczkowego. Najczęściej używany podajnik jest znany jako podajnik jazowy, płuczka wiertnicza wchodzi do podajnika zwykle przez rurę przyspawaną do ściany zewnętrznej w pobliżu dna zbiornika podajnika, napełnia podajnik do określonego punktu i podobnie jak woda przepływająca przez zaporę błoto (płyn wiertniczy) przelewa się przez jaz i na obszar przesiewania wibratora. Ten sposób zasilania otrząsacza jest najczęściej stosowany ze względu na możliwość równomiernego rozprowadzenia mułu na całej szerokości otrząsacza, co pozwala na maksymalne wykorzystanie powierzchni pokładu przesiewającego otrząsacza.

Niektóre podajniki mogą być wyposażone w zawór obejściowy na dole podajnika, który umożliwia ominięcie płuczki wiertniczej przez kosz wibracyjny i przejście bezpośrednio do leja samowyładowczego iz powrotem do systemu płuczkowego bez przetwarzania przez sita wibracyjne.

• Kosz ekranowy - Nazywany również sito "łóżko" jest najważniejszą częścią maszyny, odpowiada za przenoszenie intensywności wstrząsania maszyny mierzonej w "G", przy zachowaniu ruchu "wstrząsania" nawet w całym koszu. Musi robić to wszystko, utrzymując sita bezpiecznie na miejscu, eliminując obejście wywierconych ciał stałych do leja samowyładowczego i umożliwiając łatwą obsługę i konserwację maszyny. Różne marki wytrząsarek mają różne metody spełniania tych wymagań za pomocą specjalistycznych urządzeń napinających sita, gumowych uszczelek wokół sit, wzmocnienia koszy w celu ograniczenia ugięcia, gumowych mocowań pływaków zamiast sprężyn, gumowych uszczelnień pokładu i selektywnego umieszczania wibratorów.

Nowe Shale Shakery

• Mechanizm ustawiania kąta kosza — kosz wibratora musi mieć możliwość zmiany kąta, aby dostosować się do różnych prędkości przepływu płuczek wiertniczych i maksymalizować wykorzystanie łoża wibratora, w tym przypadku mechanizm ustawiania kąta odgrywa ważną rolę. Płuczka wiertnicza przepływająca przez łoże wibratora jest podzielona na dwie kategorie:
  • Pula: Jest to obszar pokładu przesiewającego, który składa się głównie z płuczki wiertniczej z zawieszonymi w niej wywierconymi zwiercinami.
  • Plaża: to obszar, w którym płyn został w większości usunięty z sadzonek i zaczynają wyglądać jak stos ciał stałych.

Z reguły plaża i basen są utrzymywane w stosunku 80% basenu i 20% plaży, co oczywiście może się zmienić w zależności od wymagań cięcia suchości i natężenia przepływu.

Obecnie stosuje się różne mechanizmy ustawiania kąta, od hydraulicznych po pneumatyczne i mechaniczne, można nimi sterować z jednej strony wytrząsarki lub należy je regulować indywidualnie dla każdej strony. Mechaniczne mechanizmy ustawiania kąta mogą być bardzo niezawodne, często wymagają mniej konserwacji, ale zwykle wymagają więcej czasu niż ich hydrauliczne lub pneumatyczne odpowiedniki, podczas gdy hydrauliczne/pneumatyczne mechanizmy ustawiania kąta są znacznie szybsze w obsłudze i wymagają mniej fizycznych środków obsługi.

• Wibrator - To jest urządzenie, które przykłada siłę wibracyjną i rodzaj ruchu do łóżka wytrząsarki. Wibrator to wyspecjalizowany silnik zbudowany w celu wibrowania. Zawierając silnik elektryczny zapewniający ruch obrotowy, wykorzystuje zestaw mimośrodowych obciążników, aby zapewnić siłę dookólną. Aby wytworzyć prawidłowy ruch liniowy, równolegle do pierwszego wibratora dodawany jest drugi, przeciwbieżny wibrator. To właśnie daje nam ruch liniowy, potrząsanie koszem „wysokim G”.

Mudloggery zbierające próbki z wytrząsarek

Niektóre wytrząsarki są wyposażone w opcjonalny trzeci silnik na łożu wytrząsarki, ten silnik jest najczęściej używany do modyfikowania eliptycznego ruchu kosza, czyniąc go bardziej okrągłym, a tym samym „zmiękczając” ruch, ale odbywa się to kosztem zmniejszonych przeciążeń i wolniejszego przenoszenia sadzonki. Ten ruch jest zwykle używany w przypadku lepkich ciał stałych. Wytrząsarka do łupków NOV Brandt VSM 300 to pierwsza na świecie wytrząsarka o zrównoważonym ruchu eliptycznym.

Panele ekranu wibracyjnego

Ekran wibracyjny składa się z następujących części:

Wytrząsarka platformy wiertniczej

• Rama ekranu — podobnie jak płótno do malowania ekranu, aby spełniało swoje zadanie, musi być wsparte na ramie, rama ta różni się w zależności od producenta zarówno materiałem, jak i kształtem. Ramy ekranów mogą być wykonane z materiałów takich jak kwadratowe rury stalowe, płaskie blachy stalowe, kompozyty typu tworzywa sztucznego lub mogą być po prostu podparte na końcach paskami stali (podobny pomysł do zwoju). Ramy te składają się z zewnętrznego obwodu w kształcie prostokąta, który jest podzielony na małe indywidualne panele wewnętrzne. Te mniejsze panele różnią się kształtem w zależności od producenta i znane są z kształtów takich jak kwadrat, sześciokąt, prostokąt, a nawet trójkąt.

Te różne kształty paneli są stosowane w celu zmniejszenia liczby paneli na każdej ramie, ale nadal zapewniają maksymalną sztywność i wsparcie dla przymocowanej do nich siatki. Celem zmniejszenia tych paneli jest maksymalizacja użytecznej powierzchni przesiewania, ponieważ ściany każdego panelu przeszkadzają siatce i uniemożliwiają jej użycie, co jest znane jako „zaślepienie”. Niewygaszony obszar przesiewania sita wytrząsarki jest szeroko stosowany jako element sprzedaży. Im większa powierzchnia przesiewacza jest dostępna do pracy, tym wydajniejsza staje się wytrząsarka, a zatem może obsłużyć większą ilość płynu.

• Siatka ekranowa - Tak jak nić jest splatana razem, aby stworzyć tkaninę, tak metalowy drut może być spleciony, aby stworzyć metalową tkaninę. Siatka ekranowa ewoluowała przez wiele lat konkurencyjnej produkcji ekranów, w wyniku czego powstała bardzo cienka, ale mocna tkanina zaprojektowana w celu maksymalizacji żywotności i przewodności ekranu, a także zapewnienia spójnego punktu cięcia. Aby zwiększyć przewodność ekranu siatkowego, należy zminimalizować ilość materiału na drodze, co odbywa się poprzez zmniejszenie średnicy drutu lub tkanie tkaniny w celu uzyskania prostokątnych otworów. Prostokątne otwory zwiększają przewodność ekranów, jednocześnie minimalizując wpływ na punkt cięcia, podczas gdy kwadratowe otwory zapewniają bardziej spójny punkt cięcia, ale oferują niższą przewodność.

Aby zmaksymalizować żywotność ekranu, większość producentów buduje swoje ekrany z wieloma warstwami siatki na bardzo wytrzymałej tkaninie podkładowej, aby dodatkowo chronić tkaninę przed ładowaniem i zużyciem ciał stałych. Wiele warstw siatki działa jak mechanizm odsłaniający, wypychający z siatki cząsteczki zbliżone do wielkości, które mogą utknąć w otworach, zmniejszając problemy z oślepianiem i utrzymując powierzchnię ekranu dostępną do użytku.

• Środek wiążący - środek wiążący to materiał używany do łączenia siatki z ramą ekranu, ma on na celu maksymalizację przyczepności do obu materiałów, a jednocześnie jest w stanie poradzić sobie z wysoką temperaturą, silnymi wibracjami, ściernymi zrębkami i korozyjnymi płuczkami wiertniczymi.

Plastikowe ekrany kompozytowe zwykle nie używają klejów, ale raczej podgrzewają siatkę i wtapiają ją w ramę ekranu, aby utworzyć wiązanie.

• Technologia przesiewaczy modułowych — jeden z ostatnich postępów w technologii przesiewaczy na polach naftowych przyniósł nam „modułowy ekran panelowy”. Ta technologia to innowacyjna konstrukcja, w której powierzchnia ekranu jest podzielona na sekcje siatki paneli modułowych, dzięki czemu uszkodzone sekcje można indywidualnie naprawić, aby przedłużyć żywotność ekranu. Tradycyjnie ekran jest usuwany całkowicie, gdy tylko 15% powierzchni ekranu jest uszkodzone, takie podejście marnuje ponad 85% nieuszkodzonej powierzchni ekranu oraz ramki. W przypadku działalności na polach naftowych w odległym środowisku ograniczenie odpadów i logistyka okazały się znaczącą korzyścią.
• Technologia Pyramid Screen - technologia ta jest metodą na zwiększenie powierzchni przesiewania wytrząsarki łupków bez konieczności budowania większych maszyn. Patrząc z boku, ekrany te wyglądają jak tektura falista, z płaskim dnem i falistymi kształtami na górze. Fale te mają na celu zwiększenie powierzchni panelu ekranu poprzez narastanie zamiast na zewnątrz, maksymalizując w ten sposób powierzchnię ekranu bez potrzeby budowania większych ekranów wytrząsarek, a co za tym idzie większych, cięższych i droższych wytrząsaczy.

Istnieje wiele sprawdzonych badań przeprowadzonych przez firmę Derrick dotyczących przyczyn poprawy wydajności tych ekranów 3D, takich jak:

• Zwiększenie powierzchni ekranowania każdego panelu przenosi obciążenie na większą powierzchnię, a zatem zużycie jest zwykle mniejsze w porównaniu z innymi ekranami.
• Pofałdowany kształt ekranów zachęca ciała stałe do osadzania się w dolinach ekranu, utrzymując szczyty ekranu dostępne do przetwarzania płuczki wiertniczej.
• Zwężające się doliny, poruszając się pod wysokimi G, wywierają siłę ściskającą na ciała stałe, podobną do wyżymania szmatki w celu wyciągnięcia cieczy.
• Zwiększenie powierzchni wytrząsarki pozwala na zastosowanie drobniejszych sit na wcześniejszym etapie procesu wiercenia przy zachowaniu akceptowalnego natężenia przepływu i szybkości penetracji. Skuteczne usuwanie szkodliwych wierconych ciał stałych, zanim zaczną one zużywać sprzęt do kontroli ciał stałych.

Istnieje wiele teorii na temat wyników badań przesiewowych, które dają niespójne wyniki. Jedynym sposobem, aby naprawdę ocenić wydajność dowolnego ekranu, jest wypróbowanie go i zebranie własnych danych porównawczych.

Przyczyny awarii ekranu

Przyczyny przedwczesnej awarii ekranu to:

• Niewłaściwe obchodzenie się z panelami ekranowymi podczas przechowywania
• Niewłaściwa obsługa podczas instalacji
• Niewłaściwa instalacja sita wytrząsarki do kosza wytrząsarki
• Zbyt niskie/napięcie
• Brudne, zużyte lub nieprawidłowo zamontowane gumy pokładu
• Niewłaściwe czyszczenie ekranów podczas przechowywania
• Ekstremalnie wysoka masa błota
• Załadunek ciężkich ciał stałych
• Niewłaściwie wykonane ekrany
• Używanie myjek wysokociśnieniowych do czyszczenia lub odsłaniania ekranów

standardy API

Standardowa identyfikacja ekranu interfejsu API

American Petroleum Institute (API) to zwyczajowa identyfikacja paneli ekranowych. To zawiera:

• Numer API : odpowiednik sita zgodnie z API RP 13C
• Przewodność : łatwość, z jaką ciecz może przepływać przez sito, przy czym większe wartości oznaczają obsługę większej objętości
• Mikrony : jednostka długości równa jednej tysięcznej milimetra
• Obszar niepusty : ocena powierzchni dostępnej do przepuszczania cieczy przez ekran