岩屑颗粒分级筛滤探讨

岩屑颗粒分级筛滤探讨

明晓峰

中石化经纬有限公司胜利地质录井公司 邮编 257064

摘要：油气勘探中，地质录井岩屑捞取工作离不开钻井液振动筛，从井口返出的钻井液携带岩屑进入到振动筛，在振动前行中实现液固分离，分离出的岩屑掉落到岩屑盆中，地质录井人员将岩屑盆中的岩屑用清水进行清洗，初步完成了岩屑捞取工作。岩屑清洗后进入晾晒程序，晾晒干燥后需要装袋存储。岩屑岩性分析是岩屑录井的重要工作环节，其中就涉及到岩屑粒径的分析和描述。在一包岩屑中，混杂了各种粒径的岩屑颗粒，如何将这种混杂的颗粒物进行粒径分级也是一种重要的操作过程。但是，由于常规粒径分级工具应用的局限性，使得该项操作变得复杂而低效，影响了后续工作程序的顺利进行。鉴于此，本篇文章从创新设计入手，探讨一种解决途径。

关键词：岩屑录井 粒径 分级 筛滤

0 引言

地下的岩石被钻头破碎后，随钻井液到达地面，这些岩石碎块就叫岩屑，又常称为“砂样”。在钻井过程中，地质人员按照一定的取样间距和迟到时间，连续收集和观察岩屑并恢复地下地质剖面的过程，称为岩屑录井。岩屑录井具有成本低、简便易行、了解地下情况及时和资料系统性强等优点，因此，在油气田勘探开发过程中被广泛采用。现场捞取的岩屑，由于受多种因素的影响，每包岩屑并不是单一的岩性，而是十分混杂的。这就要求录井人员进行岩屑描述工作，将地下每一深度的真实岩屑找出来，给予比较确切的定名，这样才能真实地恢复和再现地下地质剖面。因此，岩屑描述是地质录井工作中的一项重要工作。岩屑描述整理的方法一般是大段摊开，宏观观察；远看颜色，近查岩性；干湿结合，挑分岩性；分层定名；按层描述。在岩屑整理中，对不同粒径的岩屑要进行分级筛滤，因为岩屑颗粒的粒径分布主要与地层岩性和破岩工具有关，由此也决定了岩屑粒径分级划分是岩屑录井中的重要工作环节，但是，常规的岩屑粒径筛滤方法却存在着诸多方面的问题。

1 常规岩屑颗粒分级筛滤方法

在地质录井工作中，岩屑颗粒物分级筛滤的常规工具是分析筛。分析筛的结构简单，通常由筛网和圆形围框组成，按照不同的岩屑颗粒物筛选要求，筛网可为不同筛目，所以，也就存在着不同筛网的分析筛。筛选时，先使用一个筛目的分析筛筛选出岩屑颗粒物，然后再用其它筛目的分析筛继续筛选，即如果要筛选出不同粒径的岩屑颗粒物就要用到不同筛目的分析筛。有时，为了方便操作，通常会将混杂粒径的岩屑颗粒物倾倒入大筛目的分析筛中，同时，将不同筛目的分析筛垂向依次套接罗列，形成连续筛选结构，可一次性筛选出不同粒径的岩屑颗粒物，然后将其分别存储以供分析用。在用分析筛筛选岩屑颗粒物时，岩屑颗粒物表面附着的微细粉尘会随着分析筛的摇晃振动而扬起，弥散在周围的操作环境中，在一定程度上造成了环境污染，更不利于操作人员的职业健康保护。

综上所述，常规的岩屑颗粒物分级筛滤装置存在着以下多方面的问题：

（1）分体式结构不利于岩屑颗粒物筛滤衔接，降低了筛滤效率；

（2）微细粉尘逸散在操作环境中无法处理，污染环境，不利于操作人员职业健康保护；

（3）分体式机构无法连续工作，降低了工作效率；

（4）无法实现随机振动筛滤调节，降低了粒级分级效果；

（5）筛滤方式单一，无法拓展应用；

（6）只适用于少量岩屑颗粒物分级筛滤，大量岩屑颗粒物粒级分级则产生筛滤重复性，

（7）筛滤后的粒级颗粒物无法快速收集，影响了后续工作程序。

鉴于上述存在的各种问题，要需求一种科学高效的解决途径就必须进行硬件上的创新设计。

2 岩屑颗粒分级筛滤装置创新设计

创新设计一种岩屑颗粒分级筛滤装置，该装置由振动底板、调频振动机、振动撑、撑板、分级筛、封盖及降尘水过滤箱等组成。

2.1振动底板

振动底板材质为钢板，长8000mm×宽600mm×厚3mm，四角边缘开设四个直径6mm的振动底板固定丝孔，用于将振动底板固定到其它固定物上。振动底板的中心部位开设四个直径5mm的丝孔，该丝孔用于固定调频振动机固定底板。在调频振动机固定底板上开设四个直径5mm的固定丝孔，用于固定调频振动机。

2.2调频振动机

调频振动机通过调频振动机固定丝孔固定到调频振动机固定底板上。调频振动机根据需要实时选择。

2.3振动撑

在振动底板的四角，振动底板固定丝孔的内侧焊接四个振动撑盘，撑盘直径90mm×厚3mm，撑盘中心焊接振动撑，振动撑用于传递调频振动机产生的振动到撑板上。振动撑由振动底撑、振动顶撑、振动簧及旋进/旋出螺帽组成。

2.3.1 振动底撑。振动底撑为一上部车丝扣的钢柱，直径50mm×高330mm，居中焊接在振动底撑正中。振动底撑上部车丝扣，丝扣套接旋进/旋出螺帽。

2.3.2 振动顶撑。振动顶撑为一下部车丝扣的钢柱，直径55mm×高345mm，振动顶撑下部车丝扣，丝扣套接旋进/旋出螺帽。

2.3.3 振动簧。振动簧为一高弹力弹簧，弹性伸缩32mm×直径66mm。振动簧的下部连接固定在振动顶撑上部，振动簧的上部连接固定在撑板底部，通过振动簧将调频振动机的振动再次传递到撑板上，附加振动频率。

2.3.4 旋进/旋出螺帽。旋进/旋出螺帽为六角螺帽，内车丝扣，外部焊接有转动手柄，旋接振动底撑和振动顶撑，振动底撑丝扣和振动顶撑丝扣在旋进/旋出螺帽的旋进和旋出作用下产生伸缩变化，从而改变传振撑高度，传振撑高度改变则产生不同的振动效果，四个振动撑做出不同伸缩调整，则在撑板上产生不同的振动角度和振动频率。

2.4撑板

撑板为一钢板，长850mm×宽600mm×厚4mm，撑板四角通过四个套碗和四个振动撑上部的振动簧套接固定，套碗焊接在撑板底部。撑板内居中开设长650mm×宽650mm的槽口，该槽口用于布设分级筛。撑板上设置有围板、跨板、分级筛和出料管。

2.4.1 围板。围板为四条厚4mm的钢板，焊接在撑板的四边，组成长800mm×宽600mm×高50mm的围框，和槽口对应，围板的前后长板条上开设有固定孔，该固定孔和跨板上的固定孔对应。跨板通过固定孔和围板螺丝固定连接。围板的后长板条上焊接有合页，该合页和封盖上的合页组成开合结构，便于吸尘过滤粉尘。

2.4.2 跨板。跨板为一长650mm×宽25mm×厚8mm的钢板条，两侧开设有深10mm×宽5mm的插槽，插槽用于插接分级筛的插板，跨板通过固定孔和围板连接固定。

2.4.3 出料管。出料管为一前后呈30°的斜坡弧度管，前低后高，长度和宽度同跨板，后密封、前开口，焊接在跨板的底部。经过筛滤后的岩屑颗粒在弧度的倾斜作用下从前部振动流出到盛接物中。

2.5分级筛

分级筛两侧有插板，中间焊接振动筛网，每个分级筛的筛网目数根据需要设定。安装时，将分级筛插板插入跨板的插槽内，即每个分级筛由两个跨板承托，承托后套入围板内用螺丝固定跨板即可固定分级筛。分级筛的筛面和跨板在同一平面上，便于岩屑颗粒物振动平移。

2.6封盖

围板的后长板条上焊接有合页，该合页和封盖上的合页组成开合结构。封盖为一长方形塔盖，内长650mm×宽650mm，塔盖四周为厚5mm的钢板围条，该围条套接撑板上的围板组成密合结构。四周围板上沿和水平面呈15°坡度焊接居中锥形封盖，封盖居中开设孔，该孔焊接一顶吸帽，顶吸帽上插接吸尘软管至降尘水过滤箱。在封盖盖面的一角开设进料口，进料口带盖。需要颗粒分级的岩屑从进料口进入。封盖上有提手便于掀起封盖。

2.7降尘水过滤箱

从封盖顶吸帽上插接的软管经过吸尘泵，吸尘泵将岩屑振动产生的粉尘吸排到降尘水过滤箱中。降尘水过滤箱为桶状，外径450mm×高500mm×壁厚3mm，顶部盖盖，盖上开设有进气口和出气口。进气口插接管线至桶内降尘水液面下，经过过滤的气体从出气口排出。

3 结语

岩屑颗粒物从封盖上的进料口进入，落入第一级振动筛上，在振动前移下逐步经过不同筛目的分级过滤；调整振动撑，改变撑板的振动频率和角度，适应不同的筛滤结果需要；经振动筛滤后的岩屑颗粒经出料管落入相应的盛接物中。跨板和分级筛插接对接方便安装拆卸。岩屑颗粒粉尘经吸尘泵抽排到降尘水过滤箱，经水尘过滤排出清洁空气，保护作业环境。岩屑颗粒物在整个振动过程中形成一次性分级过滤、多粒级滤出，根据需要操作过程可连续也可断续，满足个性操作需要。

作者简介：

明晓峰，高级技师，中石化经纬有限公司综合录井工技能大师，长期从事综合录井设备设施的创新改进工作。

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