Come schermare la sabbia Frac

22 agosto 2014

La "sabbia Frac" è sabbia di quarzo di elevata purezza utilizzata dall'industria petrolifera durante il processo di fratturazione idraulica (noto anche come "fracking") per estrarre petrolio e gas naturali intrappolati tra formazioni rocciose. Nel processo di estrazione, la sabbia viene miscelata con acqua trattata con prodotti chimici e addensanti e pompata in un pozzo trivellato. La pressione dell'acqua provoca la frattura delle rocce. L'acqua e la sabbia vengono poi spinte in profondità nelle fratture, propagandole ulteriormente. Quando la pressione viene rilasciata, l'acqua si ritira, lasciando dietro di sé la sabbia che "puntella" l'apertura delle fratture. Le aperture realizzate facilitano il rilascio del petrolio e dei gas naturali dalla roccia nel pozzo dove possono essere estratti. Il petrolio presente in ciascuna formazione avrà caratteristiche di flusso diverse, quindi la sabbia fratturata deve essere adattata al pozzo. Per poter ottimizzare l'efficacia della sabbia, questa deve essere fornita con dimensioni, composizione e forma uniformi. Deve anche avere la resistenza alla compressione per resistere allo schiacciamento da parte delle formazioni rocciose quando si chiudono quando la pressione si riduce. Per garantire che la sabbia soddisfi questi requisiti, viene valutata la resistenza alla compressione e la forma, dopodiché deve essere lavata, asciugata e vagliata a misura. La lavorazione finale della sabbia di fratturazione richiede una vagliatura precisa in conformità con la specifica API 56. Generalmente, ci sono due tipi di vagli utilizzati nella produzione di sabbia di fratturazione: vagli vibranti inclinati e vagli rotanti o vagli. La maggior parte dei vagli vibranti inclinati utilizza un movimento lineare o ellittico per convogliare il materiale lungo la superficie del vaglio. I vagli rotanti utilizzano un movimento di vagliatura più delicato, utilizzando principalmente il movimento orizzontale per convogliare il materiale.Vagli vibranti inclinati Iniziamo con i vagli vibranti inclinati. Ci sono sia vantaggi che svantaggi nell’utilizzare un vaglio inclinato. Il primo vantaggio è che sono relativamente economici. L'altro vantaggio è che i vagli inclinati possono gestire elevati tonnellaggi di prodotto. Le apparecchiature di vagliatura industriale possono diventare piuttosto costose, ma i vagli inclinati consentono la lavorazione di elevate quantità di materiale a un costo relativamente basso. Tuttavia, insieme a questi vantaggi arrivano alcuni svantaggi. Il primo svantaggio è che i vagli inclinati consentono una scarsa distribuzione del materiale mentre viene alimentato al vaglio. Gli schermi inclinati non hanno alcun movimento laterale. Pertanto, quando il materiale viene fatto cadere sullo schermo, tende a scorrere in linea retta lungo la lunghezza dello schermo. Di conseguenza queste macchine spesso richiedono l'uso di un dispositivo di alimentazione separato che distribuisce il materiale in modo che possa essere fatto cadere in un'apertura a tutta larghezza. Questo alimentatore aggiunge costo, complessità e altezza verticale all'altezza complessiva della macchina. Senza lo spandiconcime, il materiale non si diffonderà correttamente e gran parte della superficie dello schermo potrebbe essere sottoutilizzata. Inoltre, gli schermi si usureranno molto più rapidamente nelle aree altamente utilizzate, provocando un guasto precoce dello schermo. L'altro svantaggio dei vagli inclinati è che producono separazioni imprecise. A causa dell'inclinazione del piano vagliante, il materiale è esposto a due diverse aperture: "l'apertura effettiva misurata" e l'"apertura effettiva". L'"apertura effettiva misurata" è la reale dimensione di apertura della rete dello schermo. Ad esempio, un setaccio standard americano da 30 ha una "apertura effettiva misurata" di 600 micron. L'"apertura effettiva" risulta dall'effetto della gravità che influenza il modo in cui le particelle colpiscono lo schermo. Pertanto, se si posiziona uno schermo da 30 US su un vaglio inclinato, la dimensione di apertura effettiva della rete è inferiore alla dimensione di apertura effettiva a causa dell'angolo dello schermo (vedere la tabella A). Di conseguenza i produttori di vagli inclinati devono "imbrogliare" nella scelta del vaglio, utilizzando un'apertura maggiore di quella richiesta dalla distribuzione granulometrica. Per darvi un paio di esempi, in un'applicazione di rimozione delle particelle fini, un vaglio inclinato può utilizzare un vaglio di grado commerciale da 18 (980 µ) per effettuare una separazione di 30 US (600 µ). Nel processo di spostamento lungo il vaglio, parte del prodotto "buono" di dimensioni prossime (600-980 µ) viene perso nella frazione fine. Se tentano di prevenire la perdita di prodotto passando a una maglia più fine, non saranno in grado di ottenere prestazioni adeguate di rimozione delle particelle fini. In un'applicazione di scalping, in genere non è possibile "imbrogliare" l'apertura. Uno scalpo da 600 µ richiede l'uso di un'apertura dello schermo da 600 µ. L'uso di un vaglio di questo tipo su una macchina vibrante inclinata si tradurrà in un significativo accumulo di buon prodotto poiché le particelle da ~400 µ-600 µ corrono lungo il vaglio e vengono perse nella frazione sovradimensionata. Setacci rotanti Come con i vagli inclinati, i vagli rotanti hanno i loro vantaggi e svantaggi. I vagli rotanti tendono ad essere più costosi dei tipici vagli inclinati e hanno una produttività inferiore a parità di ingombro di base rispetto ai vagli inclinati. Tuttavia, i setacci rotanti sono più efficienti e producono tagli più puliti e accurati. Inoltre, il movimento rotatorio del vaglio tende a distribuire il materiale sul vaglio per un utilizzo più efficace dell'area del vaglio. Ci sono diversi attributi che devono essere considerati quando si sceglie un setaccio rotante. Per prima cosa bisogna considerare il movimento del vaglio. Tieni presente che i setacci rotanti utilizzano solo il movimento orizzontale. Alcuni setacci hanno un movimento circolare completamente rotatorio; altri hanno un movimento rotatorio-alternativo. Il movimento circolare rotatorio produce lo stesso movimento su tutta l'area dello schermo, creando la stessa efficienza su tutto il piano dello schermo. Questo movimento è possibile perché il sistema di azionamento si trova nel baricentro della macchina. È questo tipo di movimento che aiuta a distribuire uniformemente il materiale sullo schermo. Il movimento aiuta anche a produrre un'azione più efficace della palla sui piani a sfera autopulenti. Il movimento rotatorio-alternativo è una combinazione di movimenti circolari e rettilinei. Ciò si verifica quando l'azionamento si trova all'estremità di alimentazione della macchina. Il piano vagliante si muove secondo un percorso circolare all'estremità di alimentazione della macchina e si muove con un movimento lineare all'estremità di scarico. Il movimento circolare consente una distribuzione uniforme del materiale, ma il movimento lineare non è altrettanto efficace per l'azione delle sfere nei piani a sfere, causando un oscuramento dello schermo all'estremità di scarico, che a sua volta riduce l'efficienza e la produttività. Un altro attributo da considerare è la corsa e la velocità del vaglio. Alcuni setacci hanno una corsa breve e una velocità di movimento più elevata, che è ottimale per la separazione delle particelle fini. Altri setacci hanno una corsa più lunga con un movimento a bassa velocità, che produce un movimento troppo attivo per la separazione delle particelle fini. Questo tipo di movimento è più adatto per le applicazioni più grossolane come la vagliatura dei cereali. Entrambi i movimenti possono essere efficaci in diverse applicazioni. È solo una questione di ciò che funziona meglio nel tuo processo. Infine, quando si sceglie un vaglio rotante è necessario considerare la lunghezza del piano vaglio. La lunghezza del piano vaglio varia da produttore a produttore e in genere è disponibile con schermi di dimensioni comprese tra 7 e 12 piedi di lunghezza. I vagli con piani di vagliatura più corti hanno un ingombro più compatto, ma hanno anche un tempo di ritenzione del materiale più breve sul vaglio (vedere la tabella B). Un tempo di ritenzione più lungo per il materiale si traduce in una migliore esposizione delle particelle di dimensioni prossime alle aperture dello schermo e in uno screening più accurato. Inoltre, i deck schermo più lunghi sono più vantaggiosi quando si esegue la proiezione con configurazioni di deck schermo multipli (vedere l'allegato C). Mentre il materiale percorre il piano vagli superiore, il materiale più piccolo passa al piano vagli successivo e inizia il suo viaggio lungo quel vaglio. Ciò continua a verificarsi fino a quando la parte più piccola del materiale raggiunge il vaglio più in basso e cade nel piatto inferiore. Su piani di vagliatura più corti, il materiale più piccolo spesso non ha un tempo di ritenzione sufficiente sul vaglio per cadere sul piatto inferiore. Ciò porta a inefficienze di screening o alla miscelazione di prodotti sottodimensionati con frazioni di materiale più grandi. L’unico modo per rimediare a questo sarebbe rallentare la velocità del mangime, il che porta ad una riduzione della capacità. I deck più lunghi possono gestire questo problema più facilmente poiché hanno schermi più lunghi e una maggiore area dello schermo. Come puoi vedere, ci sono molti fattori da considerare e opzioni tra cui scegliere quando acquisti l'attrezzatura di screening per il tuo processo. Quando si determina quale movimento di screening è il migliore per il proprio processo, tenere presente che il movimento rotatorio è di gran lunga superiore al movimento lineare o ellittico quando sono necessari efficienza e tagli accurati. Inoltre, il movimento circolare rotatorio favorirà la diffusione del materiale sull'area dello schermo, promuovendo al tempo stesso una pulizia superiore dello schermo. Quando scegli il vaglio rotante adatto a te, tieni presente che la corsa e la velocità della macchina influiscono sulla separazione delle particelle fini e che la lunghezza del piatto è fondamentale quando si tratta di applicazioni a più piani. Per semplificarvi la vita e aiutare il produttore dell'attrezzatura a fornire l'attrezzatura giusta per l'applicazione, ci sono tre regole da considerare. Uno, conosci il tuo processo. Cosa stai cercando di realizzare? Qual è la tua tariffa richiesta? Qual è la specifica del prodotto? Cosa succede prima e dopo l’operazione di screening? Due: conosci il tuo prodotto. È a flusso libero? Qual è il contenuto di umidità? Qual è la densità apparente? Se possibile, conoscere la distribuzione granulometrica (PSD) della materia prima per mangimi. E tre, richiedere e partecipare a test di laboratorio. Avere tutte le informazioni sul processo e sul prodotto insieme ai test ti garantirà di essere sulla strada giusta quando selezioni l'attrezzatura di screening. Coinvolgi il tuo fornitore di apparecchiature di screening il prima possibile nel processo e segui queste regole e aumenterai notevolmente la probabilità di ottenere un'installazione di successo. Jeff Dierig è responsabile marketing globale presso SWECO (Firenze, KY), una business unit di MI LLC. Per ulteriori informazioni, chiamare il numero 800-807-9326 o visitare www.sweco.com.