طراحی بهینه ترین حالت میکسرهای مخازن گل دکل های حفاری دریایی و خشکی
چکیده: یکی از قسمت های اصلی دکل حفاری جهت تهیه سیال مناسب برای انجام حفاری مخازن گل و دستگاه های میکسر آن می باشد. میکسرها باید از نظر توان، سرعت و جهت چرخش، اندازه و محل قرار گرفتن دارای مشخصات دقیقی باشند تا به همراه گانهای مناسب از ته نشین شدن مواد گل و به تبع آن هدر رفتن آن و خسارات دیگر در مخازن گل جلوگیری کند. لذا در این پژوهش به طراحی بهینه ترین حالت میکسرهای مخازن گل که شامل معرفی میکسر ها، نحوه قرارگیری، دوران صحیح پروانه آنها، نحوه محاسبه یا برآورد صحیح میکسر با استفاده از محاسبه TOR، میزان توان (HP) لازم بر اساس سایز پروانه های Canted و دانسیته سیال حفاری می پردازیم. نتایج این پژوهش در خصوص مخازن سیال یکی از دستگاه های حفاری مورد تست و تأیید قرار گرفته است.
واژه های کلیدی: TOR: Turn Over Rate, Mud Agitator, Mud Tank, Gear Reduction
مقدمه: بیشتر چاه های نفت و گاز طبیعی با روش دورانی حفر می گردند که در آن مته حفاری سنگ های ته چاه را خرد می کند، سیال حفاری از درون لوله های حفاری به سمت پایین پمپ شده و از فضای حلقوی میان لوله حفاری و دیواره چاه به سطح زمین باز می گردد. همراه با جریان این سیال در درون چاه، خورده های حاصل از عمل حفاری به سمت بالا حمل می شوند و بدین صورت درون چاه تمیز می شود. در عملیات حفاری، سیال حفاری وظایف دیگری نیز به عهده دارد که شامل حفظ استحکام دیواره چاه، خنک کردن مته و کنترل سیالات درون سازنده های حفاری شده می باشد. لذا حجم تولیدی، ترکیب و خواص سیال حفاری بسیار مهم می باشد. برای ساخت یک سیال حفاری مناسب علاوه بر وجود متریال مناسب و نسبت صحیح ترکیب آنها، وجود مخازن گل و میکسرهای مناسب آن علی الخصوص در زمان حفاری یکی از واجبات می باشد. لذا در این مقاله به تشریح یک میکسر مناسب با تو.جه به حجم مخزن می پردازیم.
شرح پژوهش:
مخازن گل (Mud Tank): میکسرهای مخازن گل (Mud Agitator)
الکترو موتور (Electro Motor)
در میکسرهای گل از موتورهای الکتریکی ضد حریق سه فاز استفاده می گردد. این موتورها مستقیم توسط یک کوپلینگ قابل انعطاف و گارد فلزی به گیربکس متصل شده است. موتورها برای بیشترین ولتاژ و فرکانس لازم در دسترس هستند.
بعنوان مثال برای یک دستگاه میکسر ساخت کشور چین با توان 15kw، الکتروموتور مدل YB2-160L-4 را در نظر می گیریم که با ولتاژ 380 ولت، فرکانس 50 هرتز و دور 1460، در زیر بار با لود 50، 75 و 100 درصد به ترتیب دارای بازده 6/88، 7/89 و 89 درصد می باشند. جریان نامی این الکترو موتور 30 آمپر است همچنین برای یک دستگاه میکسر ساخت کشور چین با توان 7.5 kw، الکتروموتور مدلYB2-132M-4 در نظر می گیریم که با ولتاژ 380 ولت، فرکانس 50 هرتز و دور 1460 در زیر بار با لود 50، 75 و 100 درصد به ترتیب دارای بازده 6/88، 7/89 و 89 درصد می باشند. جریان نامی این الکترو موتور 15/5 آمپر است بنابراین می توان نتیجه گرفت بهترین میزان لود برای داشتن بازده بالاتر 75 در درصد بار می باشد.
جدول شماره 1: مشخصات کامل الکترو موتورها و میکسرهای گفته شده در بالا
| Item Model | JB/W2.2 | JB/W3 | JB/W5.5 | JB/W7.5 | JB/W11 | JB/W15 | JB/W18.5 | JB/W22 | ||
| Explosion-proof motor | Model | YB2-100L1-4 | YB2-100L2-4 | YB2-132S-4 | YB2-132M-4 | YB2-160M-4 | YB2-160L-4 | YB2-180M-4 | YB2-180L-4 | |
| Power
（kW） |
2.2 | 3 | 5.5 | 7.5 | 11 | 15 | 18.5 | 22 | ||
| Voltage
（V） |
380 (460) | 380 (460) | 380 (460) | 380 (460) | 380 (460) | 380 (460) | 380 (460) | 380 (460) | ||
| Frequency
（Hz） |
50 (60) | 50 (60) | 50 (60) | 50 (60) | 50 (60) | 50 (60) | 50 (60) | 50 (60) | ||
| Rotating speed
（rpm） |
1420 (1740) | 1420 (1740) | 1440 (1750) | 1440 (1750) | 1460 (1760) | 1460 (1760) | 1470 (1775) | 1470 (1775) | ||
| Reducer | Model | WPX120-i-A | WPX120-i-A | WPX135- i-A | WPX175- i -A | WPX175- i -A | WPX200- i -A | WPX250- i -A | WPX250- i -A | |
| Transmission ratio
（i） |
20 or 25 | 20 or 25 | 20 or 25 | 20 or 25 | 20 or 25 | 20 or 25 | 20 or 25 | 20 or 25 | ||
| Impeller rotating speed
（rpm） |
57, 70 or 71 | 57, 70 or 71 | 58, 70 or 72 | 58, 70 or 72 | 59, 70 or 73 | 59, 70 or 73 | 59, 71 or 74 | 59, 71 or 74 | ||
| Impeller displacement
（lpm） |
50Hz | 2870 | 7800 | 11870 | 15710 | 18750 | 26685 | 34280 | 43760 | |
| 60Hz | 3440 | 9360 | 14244 | 18852 | 22500 | 32022 | 41136 | 52512 | ||
| Impeller diameter
（mm） |
Single impeller | 500 | 720 | 800 | 860 | 940 | 1040 | 1140 | 1240 | |
| Two
impellers |
Upper：650
Nether：430 |
Upper：720
Nether：480 |
Upper：780
Nether：520 |
Upper：900
Nether：600 |
Upper：960
Nether：640 |
Upper：1020
Nether：680 |
Upper：1140
Nether：760 |
|||
| Weight（kg）（Less Shaft & Impeller）
|
135 | 150 | 295 | 400 | 462 | 563 | 785 | 815 | ||
| Overall size：L×W×H mm（Less Shaft &
Impeller） |
817×494×498 | 817×494×498 | 954×549×583 | 1101×664×623 | 1222×664×665 | 1334×734×685 | 1445×888×770 | 1465×888×770 | ||
گیربکس (Gear Reduction)
مجموعه گیربکس شامل یک شافت خروجی، دو کاسه نمد، چهار تا شش برینگ و چرخ دنده های حلزونی می باشد. گیربکس های میکسرها اصولا طوری طراحی و ساخته می شود که شافت کمترین لرزش و کشش را داشته باشد.
شفت میکسر (Agitator Shaft)
از جنس محکم و فولادی ساخته می شود و برای تنظیم نمودن ارتفاع پروانه (Impeller)، شفت توسط یک کوپلینگ به پایین گیربکس متصل شده است. با توجه به نوع و مدل میکسر، قطر شفت از سایز ½ 1 تا ½ 3 اینچ تغییر می کند. طول شفت پروانه با توجه به عمق تانک بر اساس ارتفاع مدل های مختلف میکسر و ارتفاع گیربکس آنها از ابتدای شفت خروجی از گیربکس و طول کوپلینگ در نظر گرفته می شود. هنگام ساخت یا سفارش شفت پروانه، عمق تانک یا مخزن را می بایست مشخص نمائیم (عمق واقعی عبارت است از فاصله کف تانک تا بالای نشیمن گاه (Support) گیربکس روی تانک). برای مخازن با عمق بیشتر از 8 فوت متعادل کننده (Stabilizer) در داخل مخزن و در زیر شفت پروانه یا ایمپلر قرار می گیرد.
پروانه (Impeller)
برای بهبود حرکت محوری و بهترین بازده جهت میکس نمودن گل، پره های پروانه با زاویه 40-60 درجه به صورت شیب دار بر اساس طراحی های مختلف ساخته می شود. بهترین بازده جهت میکس کردن زاویه 45 درجه می باشد. پره ها، سیال را ابتدا به سمت پایین تانک به حرکت در آورده سپس به سمت دیواره های تانک و در نهایت به سمت بالا هدایت می نمایند که سبب پیوستگی، غلظت و مخلوط شدن یکسان گل در تمام قسمت های تانک می گردد. آزمایش های مختلف نشان داده است که این طراحی بهترین مخلوط یا گل هموژنیزه را در گسترده ترین میدان ارائه داده و به برطرف شدن Light Muds یا Heavy Slugs که هنگام پمپ نمودن گل مشکل ایجاد می کند، کمک می نماید.
پروانه های نوع Flat- Blade نیز وجود دارند. نصب صحیح این پروانه ها در مخازن با عمق کمتر از 5 فوت مناسب می باشد. هنگامی که از این نوع پروانه در مخازن با عمق بیشتر از 5 فوت استفاده می شود بهتر است بر روی شافت میکسر دو پروانه (Dual Impeller) همزمان نصب گردد.
پروانه نوع Canted بایستی به نحوی نصب گردد که فاصله لبه پائینی پره تا کف مخزن 75% قطر پروانه یا Impeller باشد. برای پروانه های نوع Flat- Blade باید این پروانه ها 6 اینچ بالاتر از کف مخزن یا 2 اینچ بالاتر از Stabilizer نصب شوند، در این نوع فقط یک پروانه روی شفت نصب می گردد.
نکته1:جهت چرخش پروانه میکسر اگر از بالا نگاه کنید باید در جهت عقربه های ساعت بر اساس شکل قرار گیری Blade باشد.
نحوه انتخاب صحیح ميكسر یک مخزن:
در طراحی میکسرها می بایست سایز میکسر و الکتروموتور آن بر حسب ابعاد ایمپلر های آن و وزن گل حفاری محاسبه شوند اگر ماکزیمم وزن گلی که در هنگام حفاری استفاده می شود برای طراحان مشخص نباشد بهترین حالت محاسبه سایز میکسر و الکتروموتورهای آن بر اساس وزن گل 20 lb/gal می باشد. این مسئله باعث بروز اطمینان بسیار بالا برای همزدن اکثر انواع سیالها بدون ترس از اضافه بار یا اضافه ظرفیت موتور ها می شود. سرعت شفت اکثر همزنهای مورد استفاده در صنعت حفاری بین 50 تا 90 دور در دقیقه می باشد. لازم به ذکر است که کلیه محاسبات و اعداد ارائه شده در جداول بر اساس وزن گل 20 lb/gal می باشد.
همچنین علاوه بر موارد فوق، جهت انتخاب صحیح میکسر می بایست محاسبات Turn Over Rate (TOR) نیز برای هر مخزن انجام گیرد. TOR زمان مورد نیاز بر حسب ثانیه برای حرکت کامل گل یا سیال در یک مخزن می باشد و مقدار آن از رابطه ذیل به دست می آید.
TOR = V t / D * 60
Vt: حجم مخزن بر حسب گالن
D: تغییر مکان پروانه (Impeller Displacement) بر حسب گالن بر دقیقه
جهت مخلوط شدن صحیح و کامل سیال باید محدوده TOR مخازن بین 40 تا 85 باشد. (جدول شماره 2)
نزدیک شدن مقدار TOR به 40 و کمتر از آن سبب به وجود آمدن جریان گردابی ناشی از کشیده شدن هوا به سمت پروانه و ایجاد حباب های هوا در گل می شود.
همچنین مقدار TOR نزدیک به 85 و بیشتر از آن سبب ماندگاری Solid ها در گوشه ها و بین پره های میکسر می شود و در این زمان باید از میکسرهای با پروانه های بزرگتر استفاده نمود و یا تعداد میکسرهای مخزن افزایش یابد.
جدول شماره 2: با توجه به کاربرد مخازن گل، محدوده پیشنهادی TOR.
| Tank | Shaker Tank | Inter Mediate Tank | Suction Tank | Reserve Tank | Pill Tank |
| TOR Suggestion | 50 -75 | 50 – 75 | 65 – 85 | 50 – 80 | 40 – 65 |
در جدول شماره 3 مقدار جابجایی گل بر اساس قطر پروانه و فرکانس کاری ارائه شده است.
جدول شماره 3: مقدار جابجایی گل بر اساس قطر پروانه و فرکانس کاری
|
Impeller Diameter |
RPM=57.5 (60 Hz) | RPM=48 (50 Hz) | |||||||||
| Displacement
Canted Type |
Displacement
Plat Type |
Displacement
Canted Type |
Displacement
Plat Type |
Weight | |||||||
| In | mm | In(GPM) | mm(LPM) | In(GPM) | mm(LPM) | In(GPM) | mm(LPM) | In(GPM) | mm(LPM) | lbs | kg |
| 12 | 304.80 | 213 | 806 | 246 | 931 | 177 | 670 | 205 | 776 | 11 | 4.99 |
| 13 | 330.20 | 280.75 | 1062.50 | 329.50 | 1228.25 | 233.75 | 884.75 | 270.50 | 1024.00 | 12.00 | 5.47 |
| 14 | 355.60 | 348.50 | 1319.00 | 413.00 | 1525.50 | 290.50 | 1099.50 | 336.00 | 1272.00 | 13.00 | 5.95 |
| 15 | 381.00 | 416.25 | 1575.50 | 496.50 | 1822.75 | 347.25 | 1314.25 | 401.50 | 1520.00 | 14.00 | 6.42 |
| 16 | 406.40 | 484 | 1832 | 580 | 2120 | 404 | 1529 | 467 | 1768 | 15 | 6.9 |
| 17 | 431.80 | 590.25 | 2234.00 | 697.75 | 2584.50 | 493.00 | 1866.00 | 569.50 | 2155.75 | 16.00 | 7.33 |
| 18 | 457.20 | 696.50 | 2636.00 | 815.50 | 3049.00 | 582.00 | 2203.00 | 672.00 | 2543.50 | 17.00 | 7.76 |
| 19 | 482.60 | 802.75 | 3038.00 | 933.25 | 3513.50 | 671.00 | 2540.00 | 774.50 | 2931.25 | 18.00 | 8.19 |
| 20 | 508.00 | 909 | 3440 | 1051 | 3978 | 760 | 2877 | 877 | 3319 | 19 | 8.62 |
| 21 | 533.40 | 1093.00 | 4136.50 | 1273.50 | 4820.25 | 913.25 | 3457.00 | 1062.75 | 4024.00 | 19.50 | 8.85 |
| 22 | 558.80 | 1277.00 | 4833.00 | 1496.00 | 5662.50 | 1066.50 | 4037.00 | 1248.50 | 4729.00 | 20.00 | 9.08 |
| 23 | 584.20 | 1461.00 | 5529.50 | 1718.50 | 6504.75 | 1219.75 | 4617.00 | 1434.25 | 5434.00 | 20.50 | 9.30 |
| 24 | 609.60 | 1645 | 6226 | 1941 | 7347 | 1373 | 5197 | 1620 | 6139 | 21 | 9.53 |
| 25 | 635.00 | 1850.75 | 7004.75 | 2165.50 | 8196.75 | 1544.75 | 5847.00 | 1807.50 | 6846.75 | 25.25 | 11.46 |
| 26 | 660.40 | 2056.50 | 7783.50 | 2390.00 | 9046.50 | 1716.50 | 6497.00 | 1995.00 | 7554.50 | 29.50 | 13.39 |
| 27 | 685.80 | 2262.25 | 8562.25 | 2614.50 | 9896.25 | 1888.25 | 7147.00 | 2182.50 | 8262.25 | 33.75 | 15.31 |
| 28 | 711.20 | 2468 | 9341 | 2839 | 10746 | 2060 | 7797 | 2370 | 8970 | 38 | 17.24 |
| 29 | 736.60 | 2792.00 | 10566.50 | 3225.50 | 12202.50 | 2405.50 | 8695.75 | 2688.50 | 10160.50 | 41.00 | 18.60 |
| 30 | 762.00 | 3116.00 | 11792.00 | 3612.00 | 13659.00 | 2751.00 | 9594.50 | 3007.00 | 11351.00 | 44.00 | 19.96 |
| 31 | 787.40 | 3440.00 | 13017.50 | 3998.50 | 15115.50 | 3096.50 | 10493.25 | 3325.50 | 12541.50 | 47.00 | 21.32 |
| 32 | 812.80 | 3764 | 14243 | 4385 | 16572 | 3442 | 11392 | 3644 | 13732 | 50 | 22.68 |
| 33 | 838.20 | 4173.50 | 15793.75 | 4857.00 | 18364.75 | 3709.00 | 12811.50 | 4292.25 | 15254.50 | 52.75 | 23.93 |
| 34 | 863.60 | 4583.00 | 17344.50 | 5329.00 | 20157.50 | 3976.00 | 14231.00 | 4940.50 | 16777.00 | 55.50 | 25.18 |
| 35 | 889.00 | 4992.50 | 18895.25 | 5801.00 | 21950.25 | 4243.00 | 15650.50 | 5588.75 | 18299.50 | 58.25 | 26.42 |
| 36 | 914.40 | 5402 | 20447 | 6273 | 23743 | 4510 | 17070 | 6237 | 19822 | 61 | 27.67 |
| 37 | 939.80 | 5872.50 | 22227.00 | 6807.50 | 25766.25 | 4902.75 | 18556.50 | 6433.50 | 21512.00 | 64.25 | 29.15 |
| 38 | 965.20 | 6343 | 20586.24 | 6275.27 | 23745.27 | 4511.47 | 17071.47 | 6238.00 | 19824.27 | 61.03 | 27.67 |
| 39 | 990.60 | 6813.50 | 20656.35 | 6276.41 | 23746.41 | 4512.20 | 17072.20 | 6238.50 | 19825.41 | 61.05 | 27.67 |
| 40 | 1016.00 | 7284 | 27570 | 8411 | 31836 | 6081 | 23016 | 7023 | 26582 | 74 | 33.57 |
| 41 | 1041.40 | 7945.00 | 30071.75 | 9133.25 | 34569.50 | 6632.75 | 25104.50 | 7626.00 | 28864.25 | 80.75 | 36.63 |
| 42 | 1066.80 | 8606.00 | 32573.50 | 9855.50 | 37303.00 | 7184.50 | 27193.00 | 8229.00 | 31146.50 | 87.50 | 39.69 |
| 43 | 1092.20 | 9267.00 | 35075.25 | 10577.75 | 40036.50 | 7736.25 | 29281.50 | 8832.00 | 33428.75 | 94.25 | 42.75 |
| 44 | 1117.60 | 9928 | 37577 | 11300 | 42770 | 8288 | 31370 | 9435 | 35711 | 101 | 45.81 |
| 45 | 1143.00 | 10574.00 | 40022.25 | 12075.25 | 45704.50 | 8827.25 | 33411.00 | 10082.25 | 38161.00 | 105.25 | 47.74 |
| 46 | 1168.40 | 11220.00 | 42467.50 | 12850.50 | 48639.00 | 9366.50 | 35452.00 | 10729.50 | 40611.00 | 109.50 | 49.67 |
| 47 | 1193.80 | 11866.00 | 44912.75 | 13625.75 | 51573.50 | 9905.75 | 37493.00 | 11376.75 | 43061.00 | 113.75 | 51.59 |
| 48 | 1219.20 | 12512 | 47358 | 14401 | 54508 | 10445 | 39534 | 12024 | 45511 | 118 | 53.52 |
| 49 | 1244.60 | 13409.00 | 50754.75 | 15458.25 | 58511.50 | 11193.75 | 42369.50 | 12906.00 | 48850.75 | 120.00 | 54.43 |
| 50 | 1270.00 | 14306.00 | 54151.50 | 16515.50 | 62515.00 | 11942.50 | 45205.00 | 13788.00 | 52190.50 | 122.00 | 55.34 |
| 51 | 1295.40 | 15203.00 | 57548.25 | 17572.75 | 66518.50 | 12691.25 | 48040.50 | 14670.00 | 55530.25 | 124.00 | 56.24 |
| 52 | 1320.80 | 16100 | 60945 | 18630 | 70522 | 13440 | 50876 | 15552 | 58870 | 126 | 57.15 |
نکته2: اعداد مشخص شده با رنگ آبی در جدول 3، بر اساس اعداد جداول شرکتهای طراح و تولید کننده میکسر برای وزن سیال 20 Lb/gal می باشد و بقیه اعداد بر اساس نسبت هر 4 اینچ محاسبه شده است.
نکته3: معمولا زمان سفارش یا ساخت سعی می کنیم مخازن گل به شکل مربع باشد و چنانچه مخازن مستطیل شکل باشد حتی الامکان طول مخازن را طوری تقسیم نموده که چند مخزن مربع شکل داشته باشیم و سپس میکسر آن را طراحی یا انتخاب می نمائیم. به عنوان مثال مخزن با طول 30 فوت و عرض 10 فوت را از درون مخزن به سه مخزن با طول و عرض 10 فوت تقسیم می کنیم و سپس محاسبات را انجام می دهیم.
- معرفی میزان توان (HP) الکتروموتور
در اغلب میکسرها میزان توان (HP) لازم بر اساس سایز پروانه های Canted و دانسیته سیال حفاری به صورت زیر می باشد لازم به ذکر است که این جدول برای الکتروموتورهای برند خاصی تهیه شده است اما با توجه به مشابهت اکثر الکتروموتورها، می تواند از آن به عنوان راهنما استفاده نمود.
| 8.3 ppg
(1.00 SG) |
12 ppg
(1.44 SG) |
16 ppg
(1.92 SG) |
20 ppg
(2.40 SG) |
Power | |||||||||
| Cm | in | cm | in | cm | in | cm | in | KW | Hp | ||||
| 74 | 29 | 66 | 26 | 61 | 24 | 56 | 22 | 0.7 | 1.0 | ||||
| 81 | 32 | 76 | 30 | 71 | 28 | 66 | 26 | 1.5 | 2.0 | ||||
| 86 | 34 | 83 | 33 | 77 | 31 | 74 | 29 | 2.2 | 3.0 | ||||
| 97 | 38 | 91 | 36 | 86 | 34 | 81 | 32 | 3.7 | 5.0 | ||||
| 107 | 42 | 100 | 39 | 94 | 37 | 89 | 35 | 5.6 | 7.5 | ||||
| 117 | 46 | 109 | 43 | 102 | 40 | 94 | 38 | 7.5 | 10.0 | ||||
| 130 | 51 | 123 | 49 | 114 | 45 | 107 | 42 | 11.2 | 15.0 | ||||
| 126 | 50 | 117 | 46 | 14.9 | 20.0 | ||||||||
| 124 | 49 | 18.6 | 25.0 | ||||||||||
گانها: گانهای مخازن گل معمولا از لوله های 3 اینچ (که در برخی موارد به صورت سفارشس 4 اینچ نیز ساخته می شوند) با نازل ½ 1 اینچ که جهت جلوگیری از ته نشین شدن سیال حفاری در گوشه ها مخزن به کار می روند ساخته می شوند، گانها می بایست دارای دسته هرز گرد با توانایی چرخش 360 درجه باشند. طول آنها بر اساس عمق مخزن در نظر گرفته می شود. همچنین بصورت معمول نازلها حدود 4 تا 6 اینچ از کف مخزن قرار می گیرند.
جدول شماره 4: محاسبه میزان جابجایی گل (Impeller Displacement) بر اساس قطر پروانه و فرکانس کاری و RPM آن در یکی از دستگاه های حفاری
| RPM=72 (50 Hz) | |||||
| Impeller Diameter | Canted Type | Plat Type | |||
| In | mm | In(GPM) | mm(LPM) | In(GPM) | mm(LPM) |
| 12 | 304.80 | 266.68 | 1009.11 | 307.99 | 1165.61 |
| 13 | 305.80 | 351.50 | 1330.25 | 412.53 | 1537.77 |
| 14 | 306.80 | 436.32 | 1651.39 | 517.08 | 1909.93 |
| 15 | 307.80 | 521.15 | 1972.53 | 621.62 | 2282.08 |
| 16 | 308.80 | 605.97 | 2293.66 | 726.16 | 2654.24 |
| 17 | 309.80 | 738.99 | 2796.97 | 873.58 | 3235.79 |
| 18 | 310.80 | 872.02 | 3300.27 | 1021.01 | 3817.35 |
| 19 | 311.80 | 1005.04 | 3803.58 | 1168.43 | 4398.90 |
| 20 | 312.80 | 1138.07 | 4306.88 | 1315.85 | 4980.46 |
| 21 | 313.80 | 1368.44 | 5178.90 | 1594.42 | 6034.95 |
| 22 | 314.80 | 1598.80 | 6050.92 | 1872.99 | 7089.45 |
| 23 | 315.80 | 1829.17 | 6922.93 | 2151.56 | 8143.95 |
| 24 | 316.80 | 2059.54 | 7794.95 | 2430.13 | 9198.44 |
| 25 | 317.80 | 2317.14 | 8769.95 | 2711.21 | 10262.33 |
| 26 | 318.80 | 2574.74 | 9744.94 | 2992.28 | 11326.22 |
| 27 | 319.80 | 2832.34 | 10719.94 | 3273.35 | 12390.11 |
| 28 | 320.80 | 3089.94 | 11694.93 | 3554.43 | 13453.99 |
| 29 | 321.80 | 3495.58 | 13229.26 | 4038.33 | 15277.53 |
| 30 | 322.80 | 3901.23 | 14763.58 | 4522.22 | 17101.07 |
| 31 | 323.80 | 4306.88 | 16297.91 | 5006.12 | 18924.61 |
| 32 | 324.80 | 4712.53 | 17832.24 | 5490.02 | 20748.14 |
| 33 | 325.80 | 5225.22 | 19773.78 | 6080.96 | 22992.67 |
| 34 | 326.80 | 5737.92 | 21715.31 | 6671.91 | 25237.19 |
| 35 | 327.80 | 6250.61 | 23656.85 | 7262.85 | 27481.71 |
| 36 | 328.80 | 6763.30 | 25598.39 | 7853.80 | 29726.24 |
| 37 | 329.80 | 7352.37 | 27828.20 | 8522.99 | 32259.35 |
| 38 | 330.80 | 7941.44 | 25773.97 | 7856.64 | 29729.08 |
| 39 | 331.80 | 8530.50 | 25861.76 | 7858.06 | 29730.50 |
| 40 | 332.80 | 9119.57 | 34517.64 | 10530.57 | 39858.67 |
| 41 | 333.80 | 9947.14 | 37649.83 | 11434.83 | 43281.01 |
| 42 | 334.80 | 10774.71 | 40782.02 | 12339.09 | 46703.36 |
| 43 | 335.80 | 11602.28 | 43914.21 | 13243.34 | 50125.70 |
| 44 | 336.80 | 12429.86 | 47046.40 | 14147.60 | 53548.04 |
| 45 | 337.80 | 13238.65 | 50107.86 | 15118.21 | 57222.03 |
| 46 | 338.80 | 14047.44 | 53169.31 | 16088.83 | 60896.03 |
| 47 | 339.80 | 14856.23 | 56230.76 | 17059.44 | 64570.02 |
| 48 | 340.80 | 15665.02 | 59292.22 | 18030.05 | 68244.02 |
| 49 | 341.80 | 16788.07 | 63544.95 | 19353.73 | 73256.40 |
| 50 | 342.80 | 17911.11 | 67797.68 | 20677.41 | 78268.78 |
| 51 | 343.80 | 19034.16 | 72050.41 | 22001.08 | 83281.16 |
| 52 | 344.80 | 20157.20 | 76303.14 | 23324.76 | 88293.54 |
نکته 4 : محاسبات میزان جابجایی گل در جدول فوق بر اساس تعدا 72 دور در دقیقه و متناسب با نسبت میزان جابجایی گل در دورهای 48 rpm و 57.5 rpm می باشد.
نتیجه: محاسبه TOR مخازن گل یک دستگاه حفاری با ابعاد مختلف پروانه ها که دارای 7 مخزن می باشد: قطر پروانه بزرگ بالا (38 اینچ) و اندازه قطر پروانه کوچک پایین (25 اینچ)، فرکانس کاری 50 هرتز و دور میکسر 72 دور بصورت زیر می باشد.
| TOR (Turn Over Rate) Calculation in 72 RPM (50 Hz) | ||||
| Dispplacement (Gpm) | D(In) | Dispplacement (Gpm) | D(In) | |
| 1138.068 | 20 | 2317.139 | 25 | Smaller Impeller(In) |
| 3901.232 | 30 | 7941.436 | 38 | bigger Impeller(In) |
| Pit 1 | Pit 2 | Pit 3 | Pit 4 | Pit 5 | Pit 6 | Pit 7 |
| Volume | Volume | Volume | Volume | Volume | Volume | Volume |
| 10500 | 25242 | 25662 | 21294 | 21294 | 25662 | 35700 |
| TOR | TOR | TOR | TOR | TOR | TOR | TOR |
| 63 | 74 | 75 | 62 | 62 | 75 | 84 |
همان طور که قبلا گفته شد بازه های زمانی در TOR بین 40 تا 85 می باشد. لذا پیرو محاسبات انجام گرفته TOR مخازن تقریبا در محدوده مجاز می باشد اما با توجه به اینکه مخازن شماره 2 و 6 و 7 بعنوان مخازن رزرو نیز مورد استفاده قرار می گیرد می توان با اضافه کردن 2 اینچ به قطر پروانه های کوچک میکسر های 15 کیلو وات مخازن 2و 6 و اضافه کردن 3 اینچ ( از هر طرف یک و نیم اینچ ) به قطر ایمپلر کوچک میکسر 15 کیلو وات مخزن شماره 7 ، میزان TOR را در مخازن 2 و 6 بمقدار 4 ثانیه و مخزن 7 به میزان 5 ثانیه (79) کاهش داد. در این حالت Safety Factor الکتروموتور ها بین 1.6 تا 1.7 برابر خواهد شد.
با بهینه کردن قطر ایمپلرها بر اساس محاسبات فوق در عمل جریان مصرفی حدود 5/10 آمپر برای الکترو موتورهای 15 kw با سیال آب گزارش گردید که حدود 5/12 آمپر کمتر از جریان بهینه الکتروموتور 15kw در 75 درصد بار بوده است. همانطور که قبلا گفته شد بهترین بازده الکتروموتور 15 کیلو وات در 75 درصد از توان نامی الکترو موتور یعنی جریان 5/22 آمپر و ماکزیموم جریان نامی 30 آمپر می باشد.
مراجع:
- Eriia / November 1, 2016 / Drilling Fluids handbook
- Organizing Committee of ICIAME, 2014
- VARCO, Solid control handbook
- Chengdu Western Petroleum Equipment
- John Frank Pietranski, P.E., PH.D., 2012
