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摘要：在石油钻井作业中，振动筛主要用于清除钻井液中的岩屑和其他有害固相颗粒，它一方面要求有较大的处理量，能尽可能多地回收成本较高的钻井液；另一方面又要求尽可能多地清除钻井液中的固相颗粒，最好能把相当部分小于筛网孔的颗粒也清除掉。文章首先阐述了钻井液的固相控制及其对结并振动筛的要求，其次，分析了影响振动筛性能的主要因素。最后，就如何提高振动筛工作效率提出了自己的建议和看法。
关键词：振动筛；影响因素；效率措施
中图分类号：TS23 文献标识码：A 文章编号：1006－8937(2010)24－0061－01
钻井振动筛是现代钻井设备的重要组成部分，也是用于钻井液固相控制最主要、最基本的设备。20世纪80年代以来，随着钻井新工艺、新技术的迅速发展，对钻井液固控的要求日益提高，固控设备特别是钻井振动筛的研究，也日益受到世界钻井界的普遍关注。
1 钻井液的固相控制及其对钻井振动筛的要求
钻井液工艺技术是现代钻井工程的重要组成都分，特别是随着钻井新工艺、新技术的发展，对钻井液性能控制的要求日益提高。国内外钻井实践经验都证明，钻井液中固相的含量及固相颗粒的大小对钻井液的性能有很大影响。这里所指固相，按其作用可分为两类：一类是有用固相，如膨润土、化学处理剂、重晶石等；另一类是有害固相，如岩屑、劣质膨润土、砂粒等。所谓固相控制(简称“固控”)就是要清除钻井液中的有害固相，保存有用固相，以满足钻井工艺的要求。
钻井振动筛是20世纪30年代由矿山设备引入石油工业的，石油钻井对振动筛性能的要求与采矿用筛有很大不同，在石油钻井作业中，振动筛主要用于清除钻井液中的岩屑和其他有害固相颗粒，它一方面要求有较大的处理量，能尽可能多地回收成本较高的钻井液；另一方面又要求尽可能多地清除钻井液中的固相颗粒，最好能把相当部分小于筛网孔的颗粒也清除掉，正是这项特殊的基本要求推动着钻井振动筛的不断更新和发展。同时，由于钻井振动筛一般工作在露天井场，工作条件非常恶劣，因此，对钻井振动筛另一主要要求是不断提高整机和零部件的可靠性，特别是易损件如筛网等的可靠性和寿命。
2 影响振动筛性能的主要因素
①筛面运动形式。在振动筛中，筛面的运动形式有圆振动筛、直线振动筛和椭圆振动筛几种。其中圆振动形式能使物料充分松散，抗堵孔能力强，但筛上物料的抛射角大，输送能力小。
②筛面结构参数。对于振动筛，增加宽度常受到筛框结构强度的限制。为便于排出筛上物，筛面往往倾斜安装。倾角的大小与筛子的生产率和筛分效率有密切的关系。
③振幅和振次。筛面的振次和振幅是振动筛的主要动力学参数。在筛分干燥物料时，采用高频小振幅，在筛分干燥粗物料或潮湿细粒物料时，采用低频大振幅。
④物料特性。物料的性质是影响筛分效果的重要因素。振动筛在生产过程中往往会出现富集现象，即筛网被堆堵，有效筛分面积变小，工艺效率降低，这主要与物料组成类型和物料松散密度、物料粒度等有关。
3 提高振动筛工作效率的措施
3.1选择合适振动筛类型
虽然筛分效果主要取决于被筛物料的性质，但同一种物料采用不同类型的筛分设备可以得到不同的筛分效果。因此，应根据物料性质，合理选用振动筛类型。以最大限度提高工作效率。为了提高振动筛的工作效率，还需根据实际情况，在满足产品粒度要求的前提下。尽可能选用较大的筛孔尺寸、较大的有效筛分面积、较高筛面开孔率的非金属筛面，并选用合适的筛孔形状，以提高物料颗粒的透筛能力和工作效率。
3.2合理选择振动电机和调整激振力
振动电机的合理选取是影响筛分性能的关键环节之一，而激振力大小是影响筛分生产率的主要因素。
①振动电机的选择。振动电机的选取具体应选择工作频率、最大激振力、功率等。振动电机的转速要接近于工作频率：最大的激振力必须在所选的电机合成激振力的范围内：然后根据选择工作频率和最大激振力选择振动电机的功率。
②激振力的调整。振动筛的生产率与激振力呈指数关系，激振力的增加引起生产率的迅速增加，而堵塞率则随激振力的增加迅速下降激振力的增加使得振动强度增大，筛面对物料的作用力加大。激振力过小时，通过率和破碎率效果较差；激振力过大时，则会加大振动电机转轴两端偏心块的摩擦，在高速旋转的情况下，容易损坏电机，降低电机的使用寿命，因此合理调整激振力的大小十分重要。
4 钻井液振动筛的改进方案
钻井液振动筛有直线型振动筛、椭圆钻井液振动筛等多种类型。我们以椭圆钻井液振动筛为例，来对钻井液振动筛的改进方案进行探讨。
老式椭圆钻井液振动筛由于皮带传动的复杂结构，使振动筛工作时的工作噪音大，运转故障多，功率消耗大在，新钻井配套中，这种振动筛基本上被淘汰，因此对椭圆振动筛的技术改进势在必行。鉴于以上对老式椭圆钻井液振动筛的分析，我们对老式椭圆钻井液振动筛改进的主要方案是设计、一个专用电动机，取代振动轴，使电动机参振。电动机轴的两端连接弹性激振器，实现电动机对激振器的直接驱动。
①专用电动机设计。这是一个两端设有输出轴的四级防爆电动机。电动机的主体与老振动筛的大护套基本相同，电动机两端设有法兰；电动机大轴的长度等于老振动筛大轴长度减去皮带轮厚度。大轴两端与激振器联接的设计不变。电动机的功率确定是按老振动筛电动机功率减去皮带传动和筛箱振动的功率消耗，初期选用2.2kW。电动机改进试验中取得了与老振动筛相当的振动效果。为提高保险系数定为2.5 kW。
②电动机与筛箱的联接设计。考虑到电动机装拆和维护保养的方便，采用电动机法兰与固定法兰对筛箱侧板夹止口对位固定的方案。
改进型椭圆钻井液振动筛将电动机设计到筛箱总成中去，实现电动机对激振器的直接驱动，取消了复杂的皮带传动。老式椭圆钻井液振动筛自移偏心块激振器弹性增振的设计和筛子其他部件，经过长期的应用实践是可靠合理的，保持不变。
5 改进前后2种椭圆钻井液振动筛的对比试验
我们在试验台上对改进前后2种椭圆钻井液振动筛进行了对比试验，现将检测的主要试验数据列出表1。
通过改进前后2种椭圆钻井液振动筛的对比试验，可以看到，改进型振动筛较老振动筛节能37.5％，降低噪声30.2％，激振力、抛掷指数、处理能力等各项技术指标都较老振动筛有了明显提高。尤其是老振动筛复杂的皮带传动机构的革除，使井队工人再不受更换皮带的困扰。改进型椭圆钻井液振动筛，在继承老式椭圆钻井液振动筛弹性激振器激振力大、处理能力强等优点的基础上，优化了结构，改善了性能，使椭圆钻井液振动筛扬长避短、焕发新春，继续为我国的石油工业贡献力量。
参考文献：
[1]沈祥智，浅析振动筛效率的影响因素[J]，矿业快报，2007,(5).
关键词：振动筛；影响因素；效率措施
中图分类号：TS23 文献标识码：A 文章编号：1006－8937(2010)24－0061－01
钻井振动筛是现代钻井设备的重要组成部分，也是用于钻井液固相控制最主要、最基本的设备。20世纪80年代以来，随着钻井新工艺、新技术的迅速发展，对钻井液固控的要求日益提高，固控设备特别是钻井振动筛的研究，也日益受到世界钻井界的普遍关注。
1 钻井液的固相控制及其对钻井振动筛的要求
钻井液工艺技术是现代钻井工程的重要组成都分，特别是随着钻井新工艺、新技术的发展，对钻井液性能控制的要求日益提高。国内外钻井实践经验都证明，钻井液中固相的含量及固相颗粒的大小对钻井液的性能有很大影响。这里所指固相，按其作用可分为两类：一类是有用固相，如膨润土、化学处理剂、重晶石等；另一类是有害固相，如岩屑、劣质膨润土、砂粒等。所谓固相控制(简称“固控”)就是要清除钻井液中的有害固相，保存有用固相，以满足钻井工艺的要求。
钻井振动筛是20世纪30年代由矿山设备引入石油工业的，石油钻井对振动筛性能的要求与采矿用筛有很大不同，在石油钻井作业中，振动筛主要用于清除钻井液中的岩屑和其他有害固相颗粒，它一方面要求有较大的处理量，能尽可能多地回收成本较高的钻井液；另一方面又要求尽可能多地清除钻井液中的固相颗粒，最好能把相当部分小于筛网孔的颗粒也清除掉，正是这项特殊的基本要求推动着钻井振动筛的不断更新和发展。同时，由于钻井振动筛一般工作在露天井场，工作条件非常恶劣，因此，对钻井振动筛另一主要要求是不断提高整机和零部件的可靠性，特别是易损件如筛网等的可靠性和寿命。
2 影响振动筛性能的主要因素
①筛面运动形式。在振动筛中，筛面的运动形式有圆振动筛、直线振动筛和椭圆振动筛几种。其中圆振动形式能使物料充分松散，抗堵孔能力强，但筛上物料的抛射角大，输送能力小。
②筛面结构参数。对于振动筛，增加宽度常受到筛框结构强度的限制。为便于排出筛上物，筛面往往倾斜安装。倾角的大小与筛子的生产率和筛分效率有密切的关系。
③振幅和振次。筛面的振次和振幅是振动筛的主要动力学参数。在筛分干燥物料时，采用高频小振幅，在筛分干燥粗物料或潮湿细粒物料时，采用低频大振幅。
④物料特性。物料的性质是影响筛分效果的重要因素。振动筛在生产过程中往往会出现富集现象，即筛网被堆堵，有效筛分面积变小，工艺效率降低，这主要与物料组成类型和物料松散密度、物料粒度等有关。
3 提高振动筛工作效率的措施
3.1选择合适振动筛类型
虽然筛分效果主要取决于被筛物料的性质，但同一种物料采用不同类型的筛分设备可以得到不同的筛分效果。因此，应根据物料性质，合理选用振动筛类型。以最大限度提高工作效率。为了提高振动筛的工作效率，还需根据实际情况，在满足产品粒度要求的前提下。尽可能选用较大的筛孔尺寸、较大的有效筛分面积、较高筛面开孔率的非金属筛面，并选用合适的筛孔形状，以提高物料颗粒的透筛能力和工作效率。
3.2合理选择振动电机和调整激振力
振动电机的合理选取是影响筛分性能的关键环节之一，而激振力大小是影响筛分生产率的主要因素。
①振动电机的选择。振动电机的选取具体应选择工作频率、最大激振力、功率等。振动电机的转速要接近于工作频率：最大的激振力必须在所选的电机合成激振力的范围内：然后根据选择工作频率和最大激振力选择振动电机的功率。
②激振力的调整。振动筛的生产率与激振力呈指数关系，激振力的增加引起生产率的迅速增加，而堵塞率则随激振力的增加迅速下降激振力的增加使得振动强度增大，筛面对物料的作用力加大。激振力过小时，通过率和破碎率效果较差；激振力过大时，则会加大振动电机转轴两端偏心块的摩擦，在高速旋转的情况下，容易损坏电机，降低电机的使用寿命，因此合理调整激振力的大小十分重要。
4 钻井液振动筛的改进方案
钻井液振动筛有直线型振动筛、椭圆钻井液振动筛等多种类型。我们以椭圆钻井液振动筛为例，来对钻井液振动筛的改进方案进行探讨。
老式椭圆钻井液振动筛由于皮带传动的复杂结构，使振动筛工作时的工作噪音大，运转故障多，功率消耗大在，新钻井配套中，这种振动筛基本上被淘汰，因此对椭圆振动筛的技术改进势在必行。鉴于以上对老式椭圆钻井液振动筛的分析，我们对老式椭圆钻井液振动筛改进的主要方案是设计、一个专用电动机，取代振动轴，使电动机参振。电动机轴的两端连接弹性激振器，实现电动机对激振器的直接驱动。
①专用电动机设计。这是一个两端设有输出轴的四级防爆电动机。电动机的主体与老振动筛的大护套基本相同，电动机两端设有法兰；电动机大轴的长度等于老振动筛大轴长度减去皮带轮厚度。大轴两端与激振器联接的设计不变。电动机的功率确定是按老振动筛电动机功率减去皮带传动和筛箱振动的功率消耗，初期选用2.2kW。电动机改进试验中取得了与老振动筛相当的振动效果。为提高保险系数定为2.5 kW。
②电动机与筛箱的联接设计。考虑到电动机装拆和维护保养的方便，采用电动机法兰与固定法兰对筛箱侧板夹止口对位固定的方案。
改进型椭圆钻井液振动筛将电动机设计到筛箱总成中去，实现电动机对激振器的直接驱动，取消了复杂的皮带传动。老式椭圆钻井液振动筛自移偏心块激振器弹性增振的设计和筛子其他部件，经过长期的应用实践是可靠合理的，保持不变。
5 改进前后2种椭圆钻井液振动筛的对比试验
我们在试验台上对改进前后2种椭圆钻井液振动筛进行了对比试验，现将检测的主要试验数据列出表1。
通过改进前后2种椭圆钻井液振动筛的对比试验，可以看到，改进型振动筛较老振动筛节能37.5％，降低噪声30.2％，激振力、抛掷指数、处理能力等各项技术指标都较老振动筛有了明显提高。尤其是老振动筛复杂的皮带传动机构的革除，使井队工人再不受更换皮带的困扰。改进型椭圆钻井液振动筛，在继承老式椭圆钻井液振动筛弹性激振器激振力大、处理能力强等优点的基础上，优化了结构，改善了性能，使椭圆钻井液振动筛扬长避短、焕发新春，继续为我国的石油工业贡献力量。
参考文献：
[1]沈祥智，浅析振动筛效率的影响因素[J]，矿业快报，2007,(5).