旋流除砂器

Ｏ ０． Ｏｌ ０１ １ １ ０ １ １ ０ １ ０ ００ ， ００ ０ ００
表 ２ 电脱 黑水 除泥 砂 实验 结果
Ｔ ｂ． Ｅｘ ｒｍ ｅ ｔｒ ｓ ｌ ｆｒ ｍｏｖｎｇｓ ｎ ｒ ｍ ａ ２ ｐｅｉ ｎ ｅ ｕｔｏ ｅ ｉ ａ ｄ ｆｏ ｂｌ ｃ ｗａ ｅ ｌ ｃｒ ｃ ｌ ａ ｋ ｔ ｒｅ ｅ ｔ ｉ ａ ｌ ｙ
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谢 日彬 ， 一 ，李 峰
［ 要】 摘 流花 油 田在开 发的 中后期 ，井 液 中含 有 大量泥 砂 ，给现场 的 生产带 来 了很多 问题 。针对 流花 的泥 砂 问题，选ｑ Ｔ￣态 旋流 器对流 花 ｌ ！ 电脱水 与老化 油进 行 了除泥砂 实验 ，考 察 了旋流 器 电机 频 率、处 理量对 除泥 砂效 率与 进 出 圈压 力的 影响 。通过 实验 数据 得 出，动 态旋 流器对 电 脱水 、老 化油 的除泥 砂效 果 ，最 佳设 备操作 参数 。
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｈ ａｅ ｘ ｌ ｉ ｓａ ｅ ｏ ｕ ｕ ｉ ｅｄ ｔ ｅｅ ｉ ｌｒ ｅａ ｕ ｔｏ ａ ｄ ｉ ｒ ｄ ｃ ｄ ｗａ ｅ， ｓｒ ｃ ： ｎ ｔ ｅ ｌｔｒｅ ｐ ｏ ｔ ｔｇ ｆＬｉｈ ａｏ ｌ ｌ ， ｈ ｒ ｓ ａ ｇ ｍｏ ｎ ｆ ｎ ｐ ｏ ｕ ｅ ｔ ｒ ｗｈ ｃ ｒｎ ｓｍａ ｙ ｔｏ ｂｌｓｔ ｎ ｓｔ ｒ ｄ ｃｉ ｎ Ｔ ｅ ｉ ｆ ｓ ｎ ｉｈ ｂ ｉ ｇ ｎ ｕ ｅ ｏ ｏ － ｉ ｐ ｏ ｕ ｔ ． ｈ ｒ ｅ ｏ ｐ ｐ ｒｆ ｃ ｓ ｄ ｏ ｈ ｒ ｂ ｅ ａ ｅ ｏ ｕ ｅ ｎ ｔｅ ｐ ｏ ｌｍ，ａ ｄ ｕ ｅ ｙ ａ ｃ ｓ ｒ ｒｔ ｏ ｔ ｅ ｓ ｎ ｅ ｖ ｘ ｅ ｉ ｎ ｔ ｌｃｒｃ ｄ ｈ ｄ ａｉ ｎ ａ ｄ ａ ｉ ｇ ｏ ｌ Ｉ ｄ ａ ｅ ｔ ｆ ｓ ｒ ｒ ｎ ｓ ｄ ｄ ｎ ｍｉ ｗｉ ｅ ｏ ｄ ｈ ａ ｄ ｒ ｍｏ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｗｉ ｅｅ ｔｉ ｅ ｙ ｒ ｔ ｎ ｇｎ ｉ ｔ ｅ ｌ ｓｗｉ Ｈｚ ｏ ｗｉ ｅ ｌ ｈ ｏ ． ｈ ｌ

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潜力 。鉴 于机组进水水质 的要求 和两江水质特 点 ， 认为取水和水处理技术是限制其推广 的关键 因素 。结合长江 、 嘉 陵江含沙量高特别是细沙含量高 的特 点 ， 分析 了常规处理工艺及机械过滤器 的不足及旋流除砂器 的适用性 ， 指出旋
流除砂器是重庆市江水源热泵 系统应用 中较 为适宜 的水处理技术 。指 出了 目前旋 流除砂 器产 品在 重庆市江水源热 泵系统 中应用 的局 限性 ， 提出未来应加强水质资料监测 、 开发 针对细沙 去除 的专用 产品 、 化多 台产 品联 用及管 路 优 系统设计 、 加强运行监测 、 加强产 品行业监管 。 关键词 ： 江水源热泵 ； 建筑节能 ； 重庆 ； 水质 ； 含沙量 ； 旋流 除砂器 中图分类号 ： Ｕ８ １ Ｔ ４ Ｔ ３ ； Ｖ１ １ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ２１ ８ （ ０ １ ０—１ ４０ １７ —６ ３２ １ ）３０ ７—３

应 力模型 最优 ，但对 计算 机性 能要 求较 高且 求解 困难 ，而
模 型 为双 方程模 型 ，求 解相 对容 易 。
湍流模 型是将 湍流粘 性系 数 与湍流 时均量联 系起来 的关 系式 。在湍 流模 型 中应用较 为广泛 的是 方程 ，它 是用紊 动 能 和紊 动 能耗散 率 表 示 ／ ，Ｋ 。 ４ 方程 和 方程 可分 别表 示 为式（） 式（） １和 ２ 。
＋
ｒ ６ ． ｄｒ
，
，
ｒ１ ｃ ２
、
ｄ ｒ
其 ， 素Ｃ －２） 中 （ＧＣｓ １ ｐ。
上面 模 型是基 于 各项 同性 假设推 导得 出的， 即认 为 是一个 标量 ，在 流场 中每 一个确 定的点处 模 型 。大 量 的湍流 计算表 明： 模型 对应 一个确 定 的涡粘 性 ，其值 与 方 向无关 ，这种 模型称 为标 准 具有较 好 的计算稳 定性 、经济性 和 计算 结果 的准 确性 。
ＤＯｌ１ ．９ ９ｉｉ ｎ １ ７ －０ ３２ １ ．３０ ８ ：０３ ６ ／． ｓ ．６ ４ ５ ４ ．０ ００ ．０ ｓ
中 图 分 类 号 ： ５ ；Ｔ ２ ５ ＋ 文 献标 志 码 ： 文 章 编 号 ： ６４５ ４ （０ ００ —０ ７ ３ Ｘ ２ Ｄ ６． ３ ３ Ａ １７ —０ ３２ １ ）３０ ２ － ０
Ｋ 方程 ：
Ｖｚ Ｖｒ一ｃｄ＋一．ｄ＋ ＝＋， 昙 ｒ（ ＿ ＿ ｒ（＝ 一、 ｒＳ Ｏ Ｏ － １ ｋ ＝ ｄｈ） ￣ ） ■ ｚ ｏ ＿ ｄ２ ０ｚ ０ 、ｅ ｒ一 —
＋ ＝
、 ｒ ㈣ ｌ 、
其 中， Ｓ ＝Ｇ－ｐ ， Ｇ ａ ｖ
２ 数值模拟计算
采 用Ｋ 模 型 ，应用 Ｆｕ ｎ 数值 模拟 软件对 该旋流 除砂 设备进 行 数值 计算 ，主 要模 拟速度 场 。考 虑 到 － ｌｅ ｔ 高度 差过 高将 失去 实 际意义 ，将最 大 高度差 设 置为 １０ｃ ｍ，每隔 １ ｍ取 一 组数 据进 行模拟 ，同时保持 其 １ ５ ｃ 他边 界条件 不变 ，对应 流 量可 分别 采用 式（１ 式（） ３和 ４进行 计算 。

和简化的二维几何模型 ，通过编制计算机程序计算 出水力旋流器的内流场 ，结果表明雷诺应力模型 比
Ｒ Ｇ — 模型预测旋流器 中的强旋湍流更 为准确 。 Ｎ Ｋｓ 中国石油大学 （ 北京 ） 的丁永强 采用 Ｒ Ｇ 一 Ｎｘ 和三维几何模型 ，通过编制计算机程序获得 了水力 旋流器的内流场分布情况并预测 了旋流器的分离效 率。西南石油学院的任连城 采用 Ｃ Ｄ方法对 Ｒ． Ｆ ｉ ｅｍ ｔ ａ ｅ Ｋ设计 的最佳旋 流器进行 了流场数值 模拟 ， 模拟结果基本满足 （ ） 自由涡运动规律 ，为笔 准
— —
运算 ，可以采用二维轴对称模型计算其内流场。笔 者计算的旋流器计算域 如图 １ 所示 。共划分 ５９ ５８ 个节点 ，５５ ３２个 四边形 网格。采用 了 ３套互为交
（，中国石 油大学 ・ 东 ２ １ 华 ．中国石 油大学 ・ 北京）
摘要
利用 Ｃ Ｄ软件，采用雷诺应力模型分别计算 了３０型和 ２０型水力旋流 除砂器 的内流 Ｆ ０ ５
场 ，得到 了２ 种水力旋流除砂器的轴向、径 向、切 向速度及压强的分布 曲线。通过对所得结果的 分析，发现模拟结果基本符合旋流除砂器的运行规律。比较 ２种旋流 除砂器的 内流场 ，表 明改进 的 ３０型水力旋流除砂器的结构及分离能力优于原来 ２０型水力旋流 除砂器，为水力旋流 除砂器 ０ ５ 的优化设计和选型提供 了可靠的设计依据。 关键词 水力旋流除砂器 Ｃ Ｄ 数值模拟 雷诺应力模型 Ｆ 应用于工程实际来指导旋流器设计。笔者采用较为
２０ｍ ５ ｍ。流体工况为入 口流量 ２０～ ６ ｈ ４ ２０ｍ ／ 。入 ３ １含砂质量分数 １％ ～ ４ ，砂子中径 ２ ｍ，流 ０ １％ ５
体密度 ≤１６ ／ ｍ 。３０型水力旋流除砂器的进液 ． ｃ ０ ｇ

四、结构特点
ZCSQ250×2型除砂器，在φ 250mm旋流器的基础上， 增加了钻井液振动筛，它可以回收底流口排出的全 部液相，并使底流排出的固相颗粒自动送出，这样 可以随时将底流口调节到合适的尺寸，以便使底流 钻井液能成伞状喷射排出，达到旋流最佳固液分离 效果。
五、安装使用与维护
1、安装 （1）根据钻井液密封循环系统的固控工艺流程，ZCSQ250×2型除砂器应安装在1号 罐上，除砂器的振动筛出口应突出罐边 20-30mm，除砂器底座用 4个压板固定在罐上， 固定应先检查罐面是否水平，严防除砂器后倾。 除砂器的钻井液处理量为钻井液循环的 1.25倍，目的是以25%溢流钻井液来稀释进入 旋流器的钻井液，使进液比重减少，获得理想的分离效果，为达到这一目的，让部 分溢流经罐边泥浆槽返流1号罐，这样可形成较理想的除砂循环流程。 （2）激振电机旋向，指向筛子前方。 2、调整使用与维修 ZCSQ250×2型除砂器在使用前应先检查各部位螺丝有无松动，如有异常响声或故障 应及时排除，确认正常后方可使用。 除砂器的正常压力应为0.20Mpa—0.40 Mpa，底流钻井液成伞状喷射排出。 筛网的更换：更换筛网时，应切断电源，松开卷筒轴两端的盖形锁紧螺母（取下）， 轴向轻打螺母使锁紧螺栓后退，然后使用卷筒轴杠杆转动卷筒轴，即可更换筛网。 每班要在卷筒轴两端的平缝中滴入机油。确保卷筒轴的转动灵活。 振动筛前方空心轴上的自振电机底座螺栓，使用中应经常检查不得有松动现象。
一、概述与适用范围
钻井液除砂器是钻井液固相控制的重要设备之一，它的作 用是清除有害固相，稳定钻井液性能，提高钻井效率。
二、型号意义
ZCSQ250×2
ZCSQ—钻井液除砂器代号 250—水力旋流器最大内径250mm 2—2个水力旋流器

附件二：
中华人民共和国国家环境保护标准
HJ□□□-20□□
环境保护产品技术要求 旋流除砂装置
Technical requirement for environmental protection products Grit removal equipment in grit chamber （征求意见稿）
I
HJ □□□□-201□
前言
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，提高旋流除砂装置的产品质量，制定本标准。 本标准规定了旋流除砂装置的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输及贮存等。 本标准为首次发布。 本标准由中华人民共和国环境保护部科技标准司组织制订。 本标准主要起草单位：中国环境保护产业协会（水污染治理委员会），宜兴泉溪环保有限公司、江 苏兴邦环保工程科技有限公司、扬州市天雨给排水设备集团有限公司。 本标准由环境保护部□□□□年□□月□□日批准。 本标准自□□□□年□□月□□日起实施。 本标准由环境保护部解释。
5 基本要求
5.1 制造、加工和装配 5.1.1 旋流除砂装置的生产应符合本标准的规定，并按照经规定程序批准的图纸和技术文件制造。
2
HJ □□□□-201□
5.1.2 焊缝应平整、光滑，不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。焊接及前处理操作应符合 GB/T12467.1-1998、 GB/Tl2468.2-1998、GB/Tl2468.3-1998、GB/Tl2468.4-1998、GB/T12469、GBl0854 等标准的要求。 5.1.3 旋流除砂装置除锈等级应达到 GB/T 8923 规定的 Sa2 1/2 等级，除锈与涂漆操作应符合 GB/T13452.2-1992 标准规定。 5.1.4 水上部分的漆膜总厚度不得低于 200 μm，水下部分的漆膜总厚度不得低于 250 μm。 5.1.5 各部件之间的连接结构和型式应合理，便于分体检修和安装。零部件应装配牢固，在承受工作振 动和冲击的情况下，应具有足够的强度、刚度和定位性，应满足 JB/T 5994 技术要求的规定。 5.1.6 安装时，叶轮与池壁的间隙应控制在 10 mm~30 mm 之间，吸砂嘴与池底的间距应控制在 50 mm~6 mm 之间。 5.1.7 提砂管、叶轮宜采用不锈钢，桁架可采用碳钢防腐，池体可采用混凝土或钢（Q235A）制防腐材 料，选用原则应满足水量和耐腐蚀要求。 5.2 结构及功能 5.2.1 装置主要由传动机构、传动轴、叶轮、吸砂头等部件组成。旋流除砂装置的结构及安装方式参见 附录 A。 5.2.2 传动机构应运行灵活、平稳、可靠、无异常噪声。 5.2.3 传动轴应选用空心轴，气提形式的的旋流主轴挠度不应小于 1/1500；泵吸形式的旋流主轴挠度不 应小于 1/2000，以满足强度的要求。 5.2.4 叶轮 5.2.4.1 叶轮形式宜采用平板与斜板（四叶折桨）叠加式，为满足旋流强度的要求，叶轮直径应不小于 1000 mm。 5.2.4.2 选用直径 1500 mm 及以上的叶轮时，平叶片厚度不应小于 6 mm；选用直径 1000 mm ~1500 mm 叶轮时，平叶片厚度应不小于 3 mm；斜叶片安装角度宜为 30°。 5.2.5 气提形式的旋流转速应符合水流要求，减速机上的小齿轮、啮合主齿轮需经热处理，表面硬度应 大于 HRC55。 5.2.6 减速器应密封可靠，不得漏油。 5.2.7 润滑部位应密封可靠，不得漏油，并设置明显标志。 5.2.8 驱动装置保护罩应安装牢固、可靠，外观不得有明显皱折或锤痕。 5.3 电气控制系统 5.3.1 电气控制设备应符合 GB/T 14048.1-2006 的规定；应设置过载保护装置。 5.3.2 电控箱应具有防水、防震、防尘、防腐蚀气体等措施。 5.3.3 电控箱外壳的防护等级应不低于 GB4208 中的 IP55。

摘 要： 设计 一 型 号 的 气 一液 一固三相 旋 流 分 离器样机 ， 实验 研 究其 一 次性 脱 气 、 除砂 效 率 ， 析 了影 响 分 离效 率的 因素 。 室 内在 小 分 注气量和大注气量的情况下考察 了除砂 率和脱气率与溢流分流比和底 流分流比之 间的关 系。结果表明 ， 注气量对除砂率 的影响并不大， 但 是 对 脱 气率 的 最佳 分 离效 率起 到 了一 定 的 限制 作 用 。 关键 词 ： 注气 量 ； 流 比 ； 分 除砂 率 ； 气率 脱
变化曲线。 随着底流分流比的逐渐增加除砂率较为稳定， 但是当ｆ流分 维持较高水平 ， 袁 之后平缓下降。在人口注气量加大的情况下， 随着溢流 流比增加到—定程度， 除砂率开始下降。 底流分流比的小幅增加并不会 分流比的增加 ， 大部分气体可以顺利通过溢流口排出， 除砂率增加并达 影响侧向流的除砂效果， 但是底流分流比过大就会导致底流流量增加 、 到较高水平 ； 随着分流 比的继续增加 ， 除砂率小幅下降， 因为随着溢流 侧向流流量减小 ，使得一部分应该从侧向流排出的同相颗粒随着液体 分流比的继续增加 ， 溢流排出的液体量逐渐加大， 并携带一部分粒径相 从底流 口排出， 致使除砂率降低。 对较小的固相颗粒排出， 使得除砂率有一定下降。
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察除 砂率、 脱气率的变化规律。
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１ 问题 的 提 出 本 文 所 涉 及 的 复 杂 地 层 主 要 指 裂 隙性 、 碎 地 破
２ 旋 流 除砂 器 工 作 机 理 研 究
笔 者 在 俄 罗 斯作 高 级 访 问 学 者 期 间 曾 与俄 专家
一
层 和 遇 水 不 稳 定 地 层 。 在 这 类 地 层 钻 进 中为 了 防 止
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２０ ０ ２年第 ４期
探矿工源自程 提 高 旋 流 除 砂 器 净 化 泥 浆 效 果 的 试 验 研 究
鄢泰 宁 ，张 涛
（ 国 地 质 大 学 （ 汉 ）工 程 学 院 ， 北 武 汉 ４ ０ ７ ） 中 武 湖 ３ ０ ４
摘
要 ： 分析 单粒 岩 屑受 力情 况 出发 ， 从 研究 了旋流 除砂 器 的工 作 机理 ， 出 其 中心 部 位 出 现 的 涡旋 气 柱 将 对 泥 指
孔 内 事故 ， 必须 使 用 优 质 低 固 相 泥 浆 并 采 取 泥 浆 净 化措 施（ 即保 留泥 浆 中有 用 的粘 土 颗 粒 ， 去 岩 屑 等 除
起 观 察 过 透 明 材 料 做 成 的 旋 流 除 砂 器 的 ＿作 过 ｒ （ ） 流 除砂 器 工 作 时 会 在 其 中 轴 部 位 形 成 旋 １旋 涡状 气 柱 （ ２ 。 图 ） （） ２ 除砂 器 的 排 砂 口径 （ 与 溢 流 管 直 径 （ ２ ｄ） ｄ）
Ｚ ａ （ ｈｎ ｎ ｖ ｒｉ ｆ ｅ ｓ ｉ ｃ ｓ ＨＡＮＧ Ｔ ｏ Ｃ ｉａ Ｕ ｉｅｓｔ ｏ ｏ ｃ ｎ ｅ ，Ｗｕ ａ ｂ ｉ ３ ０ ４ ｈｎ ） ｙ Ｇ ｅ ｈ ｎ Ｈｕ ｅ ４ ０ ７ ，Ｃ ｉａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ： Ｔｈｅ ｆ ｃ ｓ ａ ｉ ｄ ｏ ｈ ｎｄｖｉ ａｌｐ ｔｃ ｅｏｆｄｒｌｉ ｕｔｉ ｓａｒ ｎ ｌ ｅ ｓｒ ｃ ｏｒ ｅ ｐｐｆ ｎ ｔ ｅ ｉ ｉ ｄｕ ａｒｉｌ ｉ ｎｇ ｃ ｔｎｇ ｅ ａ ａ ｙｚ ｄ ａｎｄ ｔ ｉ ｉ ｅ ｏ ｄｒ — ｙ ｌ ｎ ｓ ｅ ｌ ｈｅ ｐｒｎｃｐｌ ｆｈｙ ｏ ｃ ｃ ｏ ｅ ｉ