Как фильтровать песок для гидроразрыва

22 августа 2014 г.

«Песок для гидроразрыва» — это кварцевый песок высокой чистоты, используемый нефтяной промышленностью во время процесса гидроразрыва пласта (также известного как «гидроразрыв») для извлечения нефти и природных газов, захваченных между горными породами. В процессе добычи песок гидроразрыва смешивается с водой, обработанной химикатами и загустителями, и закачивается в пробуренную скважину. Давление воды заставляет камни разрушаться. Вода и песок гидроразрыва затем проникают глубоко в трещины, распространяя их еще дальше. Когда давление сбрасывается, вода отступает, оставляя песок гидроразрыва, который «подпирает» трещины. Созданные отверстия облегчают выход нефти и природных газов из породы в скважину, где их можно извлечь. Нефть, присутствующая в каждом пласте, будет иметь разные характеристики потока, поэтому песок для гидроразрыва должен быть адаптирован к скважине. Чтобы оптимизировать эффективность песка, его необходимо поставлять одинакового размера, состава и формы. Он также должен обладать прочностью на сжатие, чтобы противостоять разрушению горными породами, когда они закрываются при снижении давления. Чтобы убедиться, что песок соответствует этим требованиям, его оценивают на прочность на сжатие и форму, после чего его необходимо промыть, высушить и отсортировать по размеру. Окончательная обработка песка гидроразрыва требует точного просеивания в соответствии со стандартом API Spec 56. Обычно при производстве песка гидроразрыва используются сита двух типов: наклонные вибрационные грохоты и вращающиеся грохоты или просеиватели. Большинство наклонных вибрационных грохотов используют линейное или эллиптическое движение для перемещения материала по поверхности сита. Вращающиеся просеивающие устройства используют более мягкое просеивающее движение, в основном используя горизонтальное движение для транспортировки материала. Наклонные вибрационные сита Начнем с наклонных вибрационных сит. Использование наклонного грохота имеет как преимущества, так и недостатки. Первое преимущество состоит в том, что они относительно недороги. Другое преимущество заключается в том, что наклонные грохоты могут обрабатывать большие тоннажи продукта. Промышленное просеивающее оборудование может оказаться довольно дорогостоящим, но наклонные грохоты позволят перерабатывать большие объемы материала при относительно низких затратах. Однако наряду с этими преимуществами есть и недостатки. Первый недостаток заключается в том, что наклонные грохоты плохо распределяют материал при его подаче на сито. Наклонные экраны не перемещаются из стороны в сторону. Таким образом, когда материал падает на сито, он имеет тенденцию стекать по прямой линии по всей длине сита. Следовательно, эти машины часто требуют использования отдельного подающего устройства, которое распределяет материал так, чтобы его можно было бросить во входное отверстие на всю ширину. Этот питатель увеличивает стоимость, сложность и вертикальную высоту к общей высоте машины. Без разбрасывателя материал не будет распределяться должным образом, и большая часть поверхности сита может быть использована не полностью. Кроме того, в зонах интенсивного использования сита изнашиваются гораздо быстрее, что приводит к преждевременному выходу их из строя. Другим недостатком наклонных сит является то, что они производят неточное разделение. Из-за наклона ситового полотна материал подвергается воздействию двух разных отверстий – «фактического измеренного отверстия» и «эффективного отверстия». «Фактическое измеренное отверстие» — это истинный размер отверстия сетки экрана. Например, стандартное сито США 30 имеет «фактическое измеренное отверстие» 600 микрон. «Эффективное открытие» является результатом воздействия силы тяжести, влияющей на то, как частицы воздействуют на экран. Следовательно, если вы поместите сито 30 US на наклонное сито, эффективный размер отверстия сетки будет меньше фактического размера отверстия из-за угла сита (см. рисунок А). Соответственно, производителям наклонных грохотов приходится «обманывать» при выборе сита, используя отверстие большего размера, чем того требует гранулометрический состав. Приведу несколько примеров: при удалении мелкой фракции наклонная сортировочная машина может использовать сито с размером ячейки 18 ячеек (980 мкм) для разделения сеток 30 US (600 мкм). В процессе прохождения по сетке часть «хорошего» продукта близкого размера (600-980 мкм) теряется из-за фракции мелкой фракции. Если они попытаются предотвратить эти потери продукта, перейдя на более мелкую сетку, они не смогут достичь адекватной эффективности удаления мелких частиц. В скальпинговом приложении вы обычно не можете «обмануть» при открытии сделки. Для скальпа толщиной 600 мкм требуется использование отверстия экрана размером 600 мкм. Использование такого сита на наклонной вибрационной машине приведет к значительному удержанию хорошего продукта, поскольку частицы размером ~400–600 мкм скатываются по сетке и теряются в негабаритной фракции. Вращающиеся просеиватели Как и наклонные просеиватели, вращательные просеиватели имеют свои преимущества. и недостатки. Вращающиеся просеиватели, как правило, дороже, чем обычные наклонные просеиватели, и имеют меньшую производительность при той же базовой занимаемой площади по сравнению с наклонными просеивателями. Однако вращающиеся просеиватели более эффективны, обеспечивая более чистый и точный срез. Кроме того, вращательное движение сита имеет тенденцию распределять материал по сетке для более эффективного использования площади сита. Есть несколько характеристик, которые необходимо учитывать при выборе вращающегося сита. Во-первых, необходимо учитывать движение сита. Имейте в виду, что вращающиеся просеиватели используют только горизонтальное движение. Некоторые сита имеют полностью вращательное круговое движение; другие имеют вращательно-поступательное движение. Вращательное круговое движение производит одинаковое движение по всей площади сита, обеспечивая одинаковую эффективность по всей ситовой деке. Такое движение возможно, поскольку система привода расположена в центре тяжести машины. Именно этот тип движения помогает равномерно распределить материал на экране. Это движение также помогает обеспечить более эффективное воздействие мяча на самоочищающиеся накладки для шаров. Вращательно-поступательное движение представляет собой комбинацию круговых и прямолинейных движений. Это происходит, когда привод расположен на подающем конце машины. Ситовая дека движется по круговой траектории на подающем конце машины и движется линейно на разгрузочном конце. Круговое движение обеспечивает равномерное распределение материала, но линейное движение не столь эффективно для действия шаров в шаровых платформах, вызывая засорение сита на разгрузочном конце, что, в свою очередь, снижает эффективность и производительность. Еще одним параметром, который необходимо учитывать, является ход и скорость сита. Некоторые сита имеют короткий ход и более высокую скорость движения, что оптимально для отделения мелких частиц. Другие сита имеют более длинный ход и низкую скорость движения, что приводит к слишком активному движению для отделения мелких частиц. Этот тип движения лучше подходит для более грубых операций, таких как просеивание зерна. Оба движения могут быть эффективны в различных приложениях. Это просто вопрос того, что лучше всего работает в вашем процессе. Наконец, при выборе вращающегося сита необходимо учитывать длину сита. Длина сит варьируется от производителя к производителю и обычно доступны размеры сит от 7 до 12 футов в длину. Просеиватели с более короткими ситами занимают более компактную площадь, но при этом имеют более короткое время удерживания материала на ситах (см. рисунок B). Увеличение времени удерживания материала приводит к лучшему попаданию частиц близкого размера в отверстия сита и более точному просеиванию. Кроме того, более длинные сита более выгодны при досмотре с использованием нескольких конфигураций сит (см. рисунок C). По мере того, как материал перемещается по длине верхнего сита, более мелкий материал попадает на следующее сито и начинает свое движение вниз по этому ситу. Это продолжает происходить до тех пор, пока мельчайший материал не достигнет самого нижнего сита и не упадет в нижний поддон. На более коротких ситах более мелкий материал часто не успевает удержаться на сите, чтобы упасть на нижний поддон. Это приводит к неэффективности сортировки или смешиванию продукта меньшего размера с более крупными фракциями материала. Единственный способ исправить это – замедлить скорость подачи, что приводит к снижению производительности. На деках большей длины с этой задачей справиться легче, поскольку они имеют более длинные сита и большую площадь сит. Как видите, существует множество факторов, которые следует учитывать, и вариантов выбора при покупке сортировочного оборудования для вашего процесса. При определении того, какое просеивающее движение лучше всего подходит для вашего процесса, имейте в виду, что вращательное движение намного превосходит линейное или эллиптическое движение, когда необходимы эффективность и точность резки. Кроме того, вращательное круговое движение поможет распределить материал по площади сита, обеспечивая при этом превосходную очистку сита. Выбирая, какой циркуляционный просеиватель подойдет именно вам, имейте в виду, что ход и скорость машины влияют на отделение мелких частиц, а длина деки имеет решающее значение при работе с несколькими деками. Чтобы облегчить вам жизнь и помочь производителю оборудования поставить подходящее оборудование для конкретного применения, следует учитывать три правила. Во-первых, знайте свой процесс. Что вы пытаетесь достичь? Каковы ваши требования к тарифу? Какова ваша спецификация продукта? Что происходит до и после операции скрининга? Во-вторых, знайте свой продукт. Это свободное течение? Какова влажность? Какова объемная плотность? Если возможно, узнайте гранулометрический состав (PSD) исходного материала. И в-третьих, требовать и участвовать в лабораторных испытаниях. Наличие всей информации о процессах и продуктах, а также проведении испытаний гарантирует, что вы находитесь на правильном пути при выборе оборудования для досмотра. Как можно раньше привлеките к этому процессу своего поставщика сортировочного оборудования и следуйте этим правилам, и вы значительно повысите вероятность успешной установки. Джефф Дириг — менеджер по глобальному маркетингу в SWECO (Флоренция, Кентукки), подразделении MI LLC. Для получения дополнительной информации позвоните по телефону 800-807-9326 или посетите сайт www.sweco.com.