Вгрызаясь в недра буровое долото дробит и разрушает породу, превращая ее в шлам. Частички шлама захватываются и выносятся из скважины на поверхность восходящим потоком бурового раствора. Так происходит бурение нефтяных и газовых скважин.
Подробнее о конструкции скважины и буровой установке можно почитать в статье: «Бурение скважины. Часть первая».
Поднявшись на устье скважины буровой раствор, насыщенный шламом, поступает на механизмы очистной системы. Ведь, для повторного использования раствор должен быть полностью освобожден от всех инородных включений.
Первым звеном очистной технологической цепочки является вибрационное сито.
Вибросито – это электромеханический аппарат, главной деталью которого является просеивающая сетка.
Получать муку из семян злаковых культур научились еще в Древнем Риме. После грубого помола предварительно раздробленные зерна просеивали через сито для отделения от шелухи и отрубей. Мелкая сетка, сплетенная из конского волоса и натянутая на деревянную цилиндрическую обечайку и служила тогда ситом для просеивания муки.
Для эффективного разделения смесей на компоненты любое сито необходимо непрерывно энергично встряхивать.
Современные мельницы вырабатывают муку высшего сорта, состоящую из частиц с размерами 40-50 микрометров (мкм). А один микрометр, как мы знаем, равен одной тысячной миллиметра (1 мкм = 0,001 мм).
Буровое вибросито процеживает буровой раствор, вычленяя из него кусочки шлама размером 75 мкм и более. Посмотрим, как оно работает.
Буровой раствор от устья скважины по открытому или закрытому желобу поступает в приемную емкость вибросита. Приемная емкость служит своеобразным буфером, который гасит скорость потока раствора. Выливаясь из емкости через направляющий лоток, раствор подается на сетку, равномерно растекаясь по ее ширине. Снижение скорости потока необходимо для защиты сетки от ударов плотного раствора и крупных кусков шлама.
Сетки для вибрационных сит бывают натяжными и каркасными. Сегодня большинство производителей вибросит отдают предпочтение каркасным сеткам. Полотно такой сетки натягивают на жесткую прямоугольную обечайку на заводе-изготовителе, что исключает необходимость натяжения вручную. Съемные каркасные сетки кассетами устанавливают в посадочные гнезда виброрамы.
Сами сетки плетут из нержавеющей проволоки. Чем больше диаметр проволоки, тем прочнее сетка, но тем меньше в ней ячеек – ниже пропускная способность. Сетки с квадратными ячейками 71×71 мкм плетут из проволоки Ø56 мкм.
Многолетний опыт использования буровых вибросит показал, что оптимальная ширина сетки не должна превышать 1 300 мм при длине 2 600 мм. Наибольшая производительность вибросита достигается при просеивании шлама из песка, а наименьшая – при отделении вязких глин.
Виброрама с кассетными сетками монтируется на станину посредством четырех витых цилиндрических пружин и приводится в уравновешенные колебания закрепленными на ней вибродвигателями. Две пружины у направляющего лотка фиксируются на неподвижных опорах. Две другие пружины, расположенные у сбросного лотка, опираются на подвижные опоры. Вертикальным перемещением подвижных опор с пружинами можно менять угол уклона виброрамы от 10° до 25°. Угол уклона выставляют исходя из состава и размера частиц шлама. Пружины служат амортизаторами, поглощающими энергию колеблющейся виброрамы.
Неподвижная станина вибросита жестко монтируется на раме очистного блока.
Основой бурового раствора является водная суспензия бентонитовой глины. Размеры частиц глины в этой суспензии не превышают 1,5 мкм. Поэтому, растекаясь по сетке вибросита, раствор легко просачивается через ее ячейки. Ячейки пропускают через себя раствор и частички шлама размером менее 75 мкм. Кусочки шлама бо́льших размеров остаются на сетке и под действием непрерывной вибрации продвигаются по наклонной сетке к сбросному лотку, с которого ссыпаются в шламовый контейнер, шнековый транспортер или амбар.
А очищенный от крупных включений буровой раствор, проходя через сетку, попадает в основание вибросита и сливается в емкость, из которой подается на следующую ступень очистки.
О следующей ступени очистки читаем статью: «Гидроциклон.»
Об устройстве вибрационных двигателей можно почитать статью: «Вибродвигатель.»