Методы сушки песка разрыва: роторный или псевдоожиженный слой

11 июня 2015 г.

Чтобы достичь газа, который раньше считался недостижимым, используется давление для разрушения горных пород глубоко под землей, чтобы обеспечить лучший поток газа через скважину. Когда давление снимается, трещина схлопывается, что резко снижает ее эффективность. Особый тип очищенного песка используется в качестве «расклинивающего наполнителя», чтобы удерживать крепи скважин открытыми после закачки раствора на водной основе в обсадную колонну. Гидравлический разрыв пласта, или «разрыв пласта», — это метод добычи полезных ископаемых, который значительно повышает производительность нефтяных и газовых скважин и активно применяется во всем мире, и в частности в Северной Америке. Песок остается в трещине, когда давление снимается, удерживая трещину открытой и позволяя газу продолжать течь через скважину. Благодаря сланцевой формации Марцеллус, северо-восточный регион в последнее время пережил экономический бум. Этот поворот произошел после того, как были достигнуты технологические достижения в области горизонтального бурения и гидроразрыва. Хотя гидроразрыв использовался в нефтяной промышленности в 1860-х годах с жидким нитроглицерином в неглубоких скважинах, только когда была разработана современная версия этого старого метода, в котором добыча более глубоких карманов природного газа стала реальностью. Кварцевый песок высокой чистоты с очень прочными круглыми зернами, устойчивый к раздавливанию материал, производимый для использования в нефтяной промышленности. США являются крупнейшим потребителем и производителем песка для гидроразрыва, и, по данным Wall Street Daily, около 25-30 миллионов метрических тонн его используется для снабжения 1,1 миллиона действующих газовых и нефтяных скважин в США. Американский институт нефти (API) определяет характеристики песка для гидроразрыва, которые включают размер зерна, сферичность, устойчивость к раздавливанию и растворимость. Поэтому горнодобывающие компании стремятся продавать своим клиентам-операторам скважин только песок для гидроразрыва, который соответствует этим спецификациям API. Чтобы обеспечить приемлемое качество песка, горнодобывающие компании промывают и сушат его, удаляя все возможные примеси. Два типа промышленных сушилок идеально разработаны для удовлетворения строгих требований, которых должны придерживаться компании по добыче песка, чтобы постоянно предоставлять песок высочайшего качества своим клиентам-производителям энергии. Эти сушилки имеют псевдоожиженный слой и ротационные. На первый взгляд сушилка с псевдоожиженным слоем похожа на многие другие типы сушильного оборудования. Он обрабатывает гранулированный сыпучий материал при температуре продукта от 140 до 300°F. Подходящие материалы включают песок, минералы, глины, органические соли, уголь и специальные химикаты. Но на этом сходство заканчивается. В псевдоожиженном слое высушиваемый материал находится во взвешенном состоянии и полностью окружен сушильным воздухом или газом, в результате чего этот материал ведет себя как жидкость. Газовый поток не только сохраняет материал в жидком состоянии, но и является средой тепло- и массообмена. В результате тесного контакта газа с твердыми частицами достигается очень высокая скорость теплопередачи при бережном обращении с песчинками. Опорная плита обеспечивает равномерное распределение газового потока во время работы и поддерживает слой материала во время остановки. Сушилка с псевдоожиженным слоем обеспечивает снижение капитальных затрат на оборудование при установке и эксплуатационные расходы в течение всего срока службы машины, включая снижение затрат на рукавный фильтр и скруббер, а также повышение производительности. Поскольку внутри псевдоожиженного слоя нет движущихся частей, затраты на техническое обслуживание значительно снижаются по сравнению с другими системами. Напротив, ротационные сушилки обрабатывают гораздо более широкий спектр материалов, независимо от их характеристик транспортировки и обработки. Независимо от того, требует ли процесс сушки мелких и пылящих порошков, кусковых твердых веществ, липких полупластиков, шламов, гранул, агломератов или даже смеси всего вышеперечисленного, роторная сушилка успешно справится со своей задачей. Роторная сушилка представляет собой вращающийся цилиндр или оболочку, слегка наклоненную к горизонтали, а ее длина может в четыре-десять раз превышать диаметр. Материал подается в один конец цилиндра и, благодаря его вращению и наклону, а также эффекту напора материала, непрерывно выходит из противоположного конца. Внутренняя часть корпуса оснащена специально разработанными лопастями, которые продвигают загружаемый материал в активную зону корпуса и эффективно подвергают материал воздействию источника тепла. Важным определением является использование прямого или непрямого тепла в процессе сушки. В ротационных сушилках используется либо прямая конвекционная передача тепла, либо непрямая передача тепла, которая зависит от горячих поверхностей внутри сушилки, обеспечивающих тепло за счет проводимости и излучения. Определение прямого и непрямого нагрева зависит от свойств высушиваемого материала, условий процесса и желаемого конечного продукта. Оптимальный метод сушки песка гидроразрыва – прямой нагрев, когда горячий воздух входит во вращающуюся оболочку с одного конца, проходит через нее и выходит с другого конца. Лопасти, приваренные к внутренним стенкам корпуса, поднимают и осыпают влажный песок, приводя его в прямой контакт с горячим воздухом. Конфигурация лопастей зависит от характеристик обрабатываемого материала, а длина и диаметр оболочки – от производительности сушки. Непрямая тепловая сушка чаще всего используется для продуктов с небольшим размером частиц, что может привести к чрезмерному пылеобразованию. В промышленности песка для гидроразрыва используются оба типа сушилок. Ротационные сушилки являются более дорогими из двух, но они более щадящие и обеспечивают более широкие возможности регулирования процесса. Сушилки с псевдоожиженным слоем стоят дешевле, более термически эффективны и требуют минимального обслуживания из-за меньшего количества движущихся частей. Если принять во внимание определенные требования к сушке песка гидроразрыва, которые должны оставаться постоянными на протяжении всего процесса, такие как пропускная способность, размер частиц и содержание влаги, то сушка в псевдоожиженном слое является оптимальным методом. Однако роторные сушилки обеспечивают большую универсальность, что позволяет рынку песка для гидроразрыва лучше адаптироваться к потребностям своей отрасли. Дэвид Филлипс — менеджер по маркетингу и связям с общественностью Heyl & Patterson Inc., Карнеги, Пенсильвания. Компания Heyl & Patterson, основанная в 1887 году в Питтсбурге, является лидером отрасли в проектировании и производстве оборудования для массовой транспортировки и термической обработки для клиентов в широком спектре отраслей, включая химическую, сталелитейную, биомассовую, энергетическую, портовую, горнодобывающую и минеральную. Для получения дополнительной информации посетите www.heylpatterson.com.