油井振动筛波浪型筛网粘接技术

本文作者：董怀荣 (石油大学(华东)机电系)

王平 张慧峰 蔡文军 李琴 (胜利石油管理局钻井工艺研究院)

 摘要: 介绍了油田钻井液振动筛用波浪型筛网的粘接技术,包括胶粘剂选择、前处理工作、胶粘剂调配与涂敷、压紧固化等工艺过程。这种新型筛网的研制成功,解决了钻井液的处理量与净化效果以及筛网使用寿命之间的矛

盾。比板式叠层粘接筛网和其他平面型筛网对钻井液的处理量提高30%～ 40%,制造成本仅为进口产品的1/4。

 1、前言

筛网是油井振动筛的易损件,以不同结构形式,不同的制造工艺制造的筛网使用寿命亦不同,短则3～ 5 d,长则2～ 3个月。多年来,我国广大科研人员对油井振动筛进行了广泛深入的研究,对优化筛网结构,提高使用寿命作出了贡献(比如文献[1]和文献[2]介绍的板式叠层粘接筛网[2,3],就是一种新的结构形式)。在此之前,对筛网使用寿命研究的基础,是以降低振动筛对钻井液的处理量为代价的。因此,如何解决这一矛盾,即是本文介绍的重点。

2、新型波浪筛网结构

为了解决振动筛对钻井液的处理量与净化精度和使用寿命之间的矛盾,以往的方法是采取面积较大,目数较高的筛网,或提高振动筛的动力性能(如用激振力大、激振频率高的激振器,或以多台振动筛并联使用等)。这些措施在一定程度上确实取得了明显的效果,但同样也带来了其他相关问题。例如采用大面积筛网导致振动筛整体结构尺寸增大,制造工艺复杂,难度也增大,从而引起单台振动筛的制造成本升高;若采用多台并联使用,不仅受现场安装条件的制约,而且也导致投资成本的增加。总之,上述方法都不经济。波浪型筛网是在振动筛结构尺寸不增大,激振器不改变激振力和频率的基础上,综合了普通钩边筛网、板式叠层粘接筛网的优点,采用了新的粘接工艺制造而成的新型筛网。它主要由筛网布、筛板和筛网架3部分组成,如图1所示。

筛网布一般由2种或3种不同目数的不锈钢网采用粘接工艺制成波浪型,最上面1层不锈钢网的目数最高,决定了筛网对钻井液的净化精度,下面的2层网的目数依次降低。下面的粗目数网对上层起支撑作用。筛板是用于粘接筛网布并对其起支撑作用,一般由2 mm不锈钢板并有若干个长方形孔组成,便于净化后的钻井液流入循环罐中,其结构如图2所示。

筛网架采用20 mm× 20 mm的方管焊接而成,结构如图3所示。

  筛网架对筛板和筛网起多点支撑作用,可增加整体刚性,减小筛板变形挠度对筛网和排砂效果的影响。避免筛网与振动筛箱不同步振动,有助于提高岩屑的运移和排除。同时还避免了整张筛网随振动筛箱起伏运动而造成的开胶问题,从而提高了筛网使用寿命。这也是与国内外其他波浪型筛网在结构和性能上的重要区别之一。这种筛网最大优点在于它不仅具有板式叠层粘

接筛网的使用寿命和净化效果,而且设计制造成了波浪形状。因而在同一规格振动筛上比板式叠层粘接筛网和其他平面型筛网对钻井液的处理量要高出30%～ 40%。

3、筛网粘接工艺

3、1 胶粘剂的选择

由于振动筛筛网长期浸没在钻井液(是一种原油、水、碱、聚合物、泥沙等多种物质混合的浆状物)中,工况恶劣,所以选用了筛网专用双组分(SW-JY- 306型)胶粘剂和补强剂[3]。这种双组分胶粘剂配以补强剂使用具有以下优点:a、能够在金属表面产生足够的粘接力,固化后的剥离强度在常温下达到6 kN·m- 1,剪切强度在常温下达到24 MPa;b、无毒、耐水、耐油、耐碱、耐腐蚀;c、易于操作,便于涂覆;d、固化后抗冲击、耐振动、耐磨性较高,符合筛网粘接要求和筛网长期工作条件。

3、2 前处理工作

3、2、1 筛网布粘接

波浪型筛网用2层或3层不同目数的不锈钢网展开后下料,用不同的张紧力分别张紧后全部固定到1个筛布张紧框架上,在相邻的2层筛网之间放置1张固态的热熔胶板,胶板大小与不锈钢网的展开面积相同。这种热熔胶板上规则地分布着菱形孔,固化前后都可随筛网的造型而弯曲。为了使筛网弯曲成波浪型,设计了上下模板形式的筛网布粘接工装。上下模板均有波浪型燕尾槽。在上下模板之间放置含热熔胶板的2层或3层筛网布,在压力机作用下,上下模板压合在一起,加热至130℃使热熔胶呈熔融状态并将各层筛网布粘接在一起。再经加压固化,室温冷却即成波浪型筛网。粘接工装如图4所示。

3、2、2 筛板和筛网架前处理

采用专用冲孔模具,在100 t冲床上将2 mm厚的不锈钢板按图2中的规则冲制成型,筛网架用20 mm× 20 mm的方管在气体保护下焊接而成,结构如图3所示。再用气体保护焊将筛板与筛网架焊接在一起。然后校平、校直、清理。再对被粘接的筛板表面进行处理,包括除锈、除油、粗化等。将粗化

后的筛板与筛网架(2者为1个焊接整体)放到装有丙酮溶剂的密闭容器内进行自动清洗,过程为3～5 min。取出后滤净溶剂并用电吹风吹干。

3、3 胶粘剂的配制与涂敷

根据SW- JY- 306型双组分胶粘剂的配制要求,调配比例为A∶B= 3.5∶1(体积比),另加25%～40%的补强剂。补强剂的用量要合适,应根据操作环境温度和筛网的规格要求而定。用自动混合搅拌装置和涂敷工具将调配好的胶粘剂涂敷在筛板表面。值得注意的是胶粘剂的涂层厚度,应根据2层或3层筛网布的钢丝直径来确定。一般情况下,胶层厚度达1～ 1.5 mm即可渗透2层

或3层筛布,使筛布层间和筛布与筛板之间获得匀实的胶层以及较好的粘接效果。

3、4 压紧固化

将已经用热熔胶粘接的波浪型筛网布与涂敷胶粘剂的筛板、筛网架一起安装到加压固化工装上,再用压力机(液压控制系统)在筛板与筛布之上施加1.5 MPa的压力。为了提高生产效率,每1张筛网用1套单独的固化工装,并采用弹簧锁紧装置固定,以保证筛网布与筛板之间有足够的压紧力。将加压固定后的筛网放入电控自动加热炉中,升温至150℃保温2 h,冷却后拆开,即能使用。加压固化工装如图5所示。

4、结语

波浪型筛网的研制成功,解决了振动筛对钻井液的处理量和净化精度与筛网使用寿命之间的矛盾。由于将其设计成波浪状,筛网表面积比板式叠层粘接筛网和其他平面型筛网大,所以对钻井液的处理量亦高出30%～ 40%。这种新型筛网的安装使用或更换比较方便快捷,大大减轻了工人的劳动强度,同时也降低了因更换筛网对钻井施工进程的影响,而其成本仅为进口同型号筛网的1/4,具有很好的发展前景。

参考文献

1 董怀荣,张慧峰,李琴,等.ZS6B型钻井液直线振动筛及其应用实践.石油机械,2002,30(12):19～ 21

2 董怀荣,蔡文军,李琴,等.新型振动筛筛网粘接技术.粘接,2000,21(1):38～ 39

3 董怀荣.板式叠层筛网粘接技术的改进.粘接,2003,24(1):35～ 37