物料除湿装置及方法探讨

明晓峰

摘 要：地质录井工作离不开对岩石岩屑颗粒的观察和分析，这也是进行地层评价和油气资源评价的重要基础。从井下经钻井液携带返至地面的岩屑都附着钻井液污物，要对岩屑进行观察分析就必须将附着的污物用清水清洗干净，以还原地下岩石本色，所以，岩屑清洗成为地质录井现场的一项重要工作。岩屑清洗后就进入下一步流程即干燥，岩屑的存储及分析需要干燥的岩屑条件，所以，干燥成为清洗后的下一项重要工作流程。目前，岩屑干燥的方式基本上有大气环境下自然晾晒风干、微波炉干燥和电烤箱烘烤，但是，这几种干燥方式随着高效勘探快速钻井的自动化程度的提高，已跟不上新钻探工艺的要求。所以，岩屑这种颗粒物的干燥需要一种更加高效的机械装置，本文探讨的就是岩屑物料除湿装置的创新设计。

关键词：岩屑;清洗;除湿;创新设计

0引言

钻井液是钻探过程中使用的流体介质。钻井液可以是液体或气体，因此，钻井液应确切地称为钻井流体。同时，钻井液是钻探过程中井筒内使用的循环冲洗介质，又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于地下岩层完整和地表水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等井筒不稳定岩层。

地质录井工作的重点就是进行岩屑样品的捞取、清洗、分析和存储，在存储之前需要对岩屑进行除湿，以便于长期保存。目前，常规的除湿装置是电烤箱，即在一定的设置温度下进行电加热，水分蒸发。但是，这种方式随着精细勘探的要求而逐渐变的不适用，或在某些特殊要求下而禁止，所以，除自然风干外，必须寻求另一种可行的风干除湿工艺和方法。

1 岩屑的常规除湿方式方法

现场施工中，地质录井操作人员清洗完岩屑后就进入了下步干燥程序。干燥岩屑的方式有多种，其中包括自然晾晒风干、微波炉干燥和电烤箱烘烤三种重要的干燥方式。但是，这几种干燥方式在某些具体的环境中都有所受限。自然风干晾晒需要周围干燥的大气环境，空气湿度要低，并具有一定的风力和风向;微波炉干燥岩屑干燥的数量有限，跟不上快速钻进的需要，同时，微波炉干燥需要更多的人为控制，否则会烤焦岩屑影响后续分析;电烤箱烘烤在多数施工要求中已被禁止，因为烤箱烘烤后的岩屑其原始地质状态被破坏，影响了真实分析和判断。所以，这几种岩屑干燥方式已经难以适应科学高效的勘探现场工作要求，影响了工作质量，且占据了一定的人力和物力，归纳起来，存在以下几个方面的问题：

① 占据较多的劳动力，人工成本增加;

② 环境条件受限，岩屑的自然晾晒风干受限;

③ 微波炉烘烤数量有限，无法满足具體的分析要求;

④ 电烤箱烘烤速度慢，同时也对岩屑的原始状态有破坏作用，适用性低;

⑤ 室内岩屑干燥中产生的废气无法有效排空，影响作业人员的职业健康;

⑥ 缺乏岩屑干燥的自动连续性，无法满足高效勘探的施工条件;

⑦ 人为电器操作控制作业，安全性差。

所以，油气勘探现场亟需一种能够高效自动清洗岩屑颗粒物的装置，而这种“内循环物料除湿装置”既能满足这一自动化的要求。

2 岩屑物料除湿装置的创新设计

岩屑物料除湿装置采用内循环式，主要由外筒、电机盘面和热风机盘面、热风机、外筒辅助热风口、电机传动组合等组成。

（1）外筒。外筒是岩屑颗粒物通风干燥的主体即热风干燥腔体，外筒呈筒形，外筒的两端为热风机盘面和电机盘面，两盘面和外筒丝孔固定连接，用于承接从动组合和电机传动组合。

① 从动组合。从动组合位于外筒的热风机一端，用于连接热风机。从动组合上有：（A） 转子。转子为实心盘，中间开通孔。转子前盘面为无刻槽平面，转子后盘面有用于放置滚珠的刻槽，刻槽位于中间通孔外围。转子上有三个销孔，销孔和联轴杆上的孔对接螺丝固定;（B） 定子。定子为实心盘，中间开通孔，定子前盘面有用于放置滚珠的刻槽，刻槽位于中间通孔外围，定子后盘面为无刻槽平面。转子和定子的刻槽内放置滚珠，转子和定子压合后中间有转动间隙;（C） 固定盘。固定盘是定子上的外圈盘，套接焊接在定子上，固定盘上均匀分布六个螺丝孔，用于和外筒的热风机盘面一端固定;（D） 联轴杆。联轴杆穿过定子和转子。联轴杆和定子后盘面平面焊接，联轴杆的另一端和转子的前盘面呈平面。压合定子和转子，销孔对接后锁住，此时，定子固定在外筒端壁上，转子则随着旋翼轴的转动而转动;（E） 联轴管套。联轴管套穿过联轴杆。联轴管套是热风通路，用于连接热风机，管套与定子后盘面和转子前盘面用轴承夹固定。

② 电机传动组合。电机传动组合位于外筒的电机一端，用于连接电机。传动组合上有：（A） 前转子。前转子为实心盘，中间开通孔，前转子前盘面为无刻槽平面，前转子后盘面有用于放置滚珠的刻槽，刻槽位于中间通孔外围;（B）定子。定子为实心盘，中间开通孔。定子前后盘面有用于放置滚珠的刻槽，转子和定子压合后中间有转动间隙，刻槽位于中间通孔外围;（C） 后转子。后转子为外圈带齿实心盘，中间开通孔，后转子前盘面有用于放置滚珠的刻槽，刻槽位于中间通孔外围，后转子后盘面为无刻槽平面。压合前转子、定子和后转子后，前后转子和定子有转动间隙;（D）固定盘。固定盘是定子上的外圈盘，套接焊接在定子上，固定盘上均匀分布六个螺丝孔，用于和外筒的电机盘面一端固定。前、后转子和定子压合后，定子和外筒一端固定不动，前后转子同轴转动;（E） 联轴杆。联轴杆为实心杆联轴杆上和前后转子套接面上均有3个固定销孔，前、后转子和定子压合后，套接联轴杆，通过固定销孔和联轴杆上的销孔固定组成整体;

③ 进料口。进料口是岩屑颗粒物的入口，漏斗型，位于外筒热风机一端正上方，颗粒物料进入到外筒后在旋翼的作用下推进前移;

④ 出料口。出料口是颗粒物料的出口，位于外筒电机一端正下方，弯曲圆筒型。在旋翼的推进前移作用下，经过热风干燥的岩屑颗粒物料在热风动力和颗粒重力作用下经出料口排出;

⑤ 水分蒸发口。水分蒸发口是干燥后水分的逸散口，位于位于外筒电机一端正上方，弯曲圆筒型;

⑥ 旋翼轴。旋翼轴带动绕制其上的旋翼转动，旋翼轴与电机传动组合和从动组合上的前转子及转子销孔连接固定，旋翼轴上每个旋翼之间有六个热风孔，旋翼轴转动热风孔喷出的热空气也随着轴向旋转推进前移，对其中的颗粒物进行大面积的动态加热，使水分蒸发;

⑦ 旋翼（片）。旋翼轴上均匀分布旋翼片，旋翼片上有搅拌齿，搅拌齿位于每个翼片的对角两端，搅拌齿将岩屑颗粒物搅拌起来在旋翼腔内扩散运动，在运动中受到热空气的加热蒸发使水分脱逸而出，从而使岩屑颗粒物在搅拌前移运动中得以干燥;

⑧ 电机盘面和热风机盘面。电机盘面和热风机盘面无缝套接到外筒上，两盘面的周径上各均匀分布有六个丝孔，外筒两端和两个盘面接合部位也各有六个丝孔，对齐丝孔螺丝固定连接。

外筒通过位于两端的四块固定板固定在下方的底部支撑上，固定板焊接在外筒外壁上，和底部支撑丝孔连接固定。

（2）热风机。热风机采用工业热风机，一路经三通通过热风软管和联轴管套连接，另一路经三通和外筒辅助热风口连接。

① 外筒辅助热风口。外筒辅助热风口设在进料口筒壁下方和桶壁呈30°斜向上切角位置，连接软管至热风机出口三通，三通上有开关控制。

（3）电机传动组合。电机枢前端有齿轮盘，齿轮盘套接在带齿后转子上，电机转动带动后转子转动，继而带动旋翼轴转动。电机固定在固定支撑上。

3 结语

岩屑从进料口进入，在螺旋翼的作用下推动前移，前移过程中同时受到旋翼轴热风多次旋转干燥，最后经出料口排出，水分经水分蒸发口排空。该装置整体整体可拆卸组合，便于维护保养，自动干燥替代了人为操作，节省了人力物力，提高了现场作业安全性，保护了操作人员的职业健康。