Cómo cribar arena de fracturación

22 de agosto de 2014

La "arena de fracturación" es arena de cuarzo de alta pureza utilizada por la industria del petróleo durante el proceso de fracturación hidráulica (también conocido como "fracking") para extraer petróleo y gases naturales atrapados entre formaciones rocosas. En el proceso de extracción, la arena de fracturamiento se mezcla con agua tratada con químicos y espesantes y se bombea hacia un pozo perforado. La presión del agua hace que las rocas se rompan. Luego, el agua y la arena de fracturación se introducen profundamente en las fracturas, propagándolas aún más. Cuando se libera la presión, el agua retrocede, dejando atrás la arena de fractura para "apoyar" las fracturas. Las aberturas producidas facilitan la liberación del petróleo y los gases naturales fuera de la roca y dentro del pozo donde pueden ser extraídos. El petróleo presente en cada formación tendrá diferentes características de flujo, por lo que la arena de fracturamiento debe adaptarse al pozo. Para poder optimizar la eficacia de la arena, esta debe ser suministrada con un tamaño, composición y forma uniforme. También debe tener la resistencia a la compresión para resistir el aplastamiento de las formaciones rocosas cuando se cierran cuando se reduce la presión. Para asegurar que la arena cumpla con estos requisitos, se evalúa su resistencia a la compresión y su forma, después de lo cual debe lavarse, secarse y tamizarse hasta obtener el tamaño. El procesamiento final de la arena de fracturación requiere un cribado preciso de acuerdo con API Spec 56. En general, existen dos tipos de cribadoras que se utilizan en la producción de arena de fracturación: cribas vibratorias inclinadas y cribas o tamices giratorios. La mayoría de las cribas vibratorias inclinadas utilizan un movimiento lineal o elíptico para transportar el material por la superficie de la criba. Los tamices giratorios utilizan un movimiento de tamizado más suave, utilizando principalmente un movimiento horizontal para transportar el material. Tamices vibratorios inclinados Comencemos con los tamices vibratorios inclinados. Hay ventajas y desventajas en el uso de una criba inclinada. La primera ventaja es que son relativamente baratos. La otra ventaja es que las cribas inclinadas pueden manejar grandes tonelajes de producto. El equipo de cribado industrial puede resultar bastante costoso, pero los cribadores inclinados permitirán el procesamiento de grandes cantidades de material a un coste relativamente bajo. Sin embargo, junto con esas ventajas vienen algunas desventajas. La primera desventaja es que las cribas inclinadas permiten una mala distribución del material a medida que se alimenta a la criba. Las pantallas inclinadas no tienen ningún movimiento de lado a lado. Por lo tanto, cuando el material se deja caer sobre la pantalla, tiende a correr en línea recta a lo largo de la pantalla. En consecuencia, estas máquinas a menudo requieren el uso de un dispositivo de alimentación separado que esparce el material para que pueda caer en una entrada de ancho completo. Este alimentador agrega costo, complejidad y altura vertical a la altura total de la máquina. Sin el esparcidor, el material no se distribuirá correctamente y gran parte de la superficie de la pantalla puede quedar infrautilizada. Además, las pantallas se desgastarán mucho más rápido en las áreas de mucho uso, lo que provocará una falla temprana de la pantalla. La otra desventaja de las cribas inclinadas es que producen separaciones inexactas. Debido a la inclinación de la cubierta de la pantalla, el material está expuesto a dos aberturas diferentes: la "abertura real medida" y la "abertura efectiva". La "apertura medida real" es el tamaño de apertura real de la malla de la pantalla. Por ejemplo, un tamiz estándar de EE. UU. 30 tiene una "abertura real medida" de 600 micrones. La "apertura efectiva" resulta del efecto de la gravedad que influye en cómo las partículas impactan en la pantalla. Por lo tanto, si coloca una pantalla de 30 US en una pantalla inclinada, el tamaño de apertura efectivo de la malla es más pequeño que el tamaño de apertura real debido al ángulo de la pantalla (vea el Anexo A). En consecuencia, los fabricantes de cribas inclinadas tienen que "hacer trampa" en la selección de la criba, utilizando una abertura mayor que la que requiere la distribución del tamaño de las partículas. Para darle un par de ejemplos, en una aplicación de eliminación de finos, una criba inclinada puede usar una malla de grado comercial 18 (980 µ) para hacer una separación de 30 US (600 µ). En el proceso de desplazamiento por la pantalla, parte del producto de tamaño cercano "bueno" (600-980 µ) se pierde en la fracción de finos. Si intentan evitar esa pérdida de producto yendo a una malla más fina, no podrán lograr un rendimiento adecuado de eliminación de finos. En una aplicación de scalping, normalmente no puedes "hacer trampa" en la apertura. Un cuero cabelludo de 600 µ requiere el uso de una apertura de pantalla de 600 µ. El uso de una criba de este tipo en una máquina vibratoria inclinada dará como resultado una cola significativa de buen producto, ya que las partículas de ~400µ-600µ corren por la criba y se pierden en la fracción de gran tamaño. Tamices giratorios Al igual que con los tamices inclinados, los tamices giratorios tienen sus ventajas y desventajas Los tamices giratorios tienden a ser más costosos que su criba inclinada típica y tienen un rendimiento más bajo en el mismo espacio básico en comparación con las cribas inclinadas. Sin embargo, los tamices giratorios son más eficientes y producen cortes más limpios y precisos. Además, el movimiento giratorio del tamiz tiende a esparcir el material sobre la pantalla para un uso más efectivo del área de la pantalla. Hay varios atributos que deben tenerse en cuenta al elegir un tamiz giratorio. Primero, se debe considerar el movimiento del tamiz. Tenga en cuenta que los tamices giratorios utilizan solo movimiento horizontal. Algunos tamices tienen un movimiento circular completamente giratorio; otros tienen un movimiento alternativo giratorio. El movimiento circular giratorio produce el mismo movimiento en toda el área de la pantalla, creando la misma eficiencia en toda la cubierta de la pantalla. Este movimiento es posible porque el sistema de accionamiento está ubicado en el centro de gravedad de la máquina. Es este tipo de movimiento el que ayuda a distribuir el material uniformemente en la pantalla. El movimiento también ayuda a producir una acción de bola más efectiva en las cubiertas de bolas autolimpiantes. El movimiento giratorio alternativo es una combinación de movimientos circulares y rectilíneos. Esto ocurre cuando el accionamiento está ubicado en el extremo de alimentación de la máquina. La plataforma de la criba se mueve en una trayectoria circular en el extremo de alimentación de la máquina y se mueve en un movimiento lineal en el extremo de descarga. El movimiento circular permite una distribución uniforme del material, pero el movimiento lineal no es tan efectivo para la acción de la bola en las plataformas de bolas, lo que provoca que la pantalla se ciegue en el extremo de descarga, lo que a su vez reduce la eficiencia y el rendimiento. Otro atributo que se debe considerar es el recorrido y la velocidad del tamiz. Algunos tamices tienen un recorrido corto y un movimiento de mayor velocidad, lo cual es óptimo para la separación de partículas finas. Otros tamices tienen un recorrido más largo con un movimiento de baja velocidad, lo que produce un movimiento demasiado activo para la separación de partículas finas. Este tipo de movimiento es más adecuado para aplicaciones más gruesas como el cribado de granos. Ambos movimientos pueden ser efectivos en diferentes aplicaciones. Es solo una cuestión de qué funciona mejor en su proceso. Finalmente, se debe considerar la longitud de la plataforma de la pantalla al elegir un tamiz giratorio. Las longitudes de la cubierta de la pantalla varían de un fabricante a otro y, por lo general, están disponibles en tamaños de pantalla de 7 a 12 pies de largo. Los tamices con cubiertas de criba más cortas ocupan un espacio más compacto, pero también tienen un tiempo de retención más corto para el material en la criba (consulte el anexo B). Más tiempo de retención para el material da como resultado una mejor exposición de partículas de tamaño similar a las aberturas de la pantalla y una detección más precisa. Además, los mazos de pantalla más largos son más beneficiosos cuando se proyecta con configuraciones de mazos de pantalla múltiples (consulte el anexo C). A medida que el material viaja a lo largo de la plataforma superior de la pantalla, el material más pequeño cae a través de la siguiente plataforma de la pantalla y comienza su viaje por esa pantalla. Esto continúa ocurriendo hasta que el material más pequeño llega a la pantalla más inferior y cae a través de la bandeja inferior. En cubiertas de criba más cortas, el material más pequeño a menudo no tiene suficiente tiempo de retención en la criba para caer a la bandeja inferior. Esto conduce a ineficiencias en el cribado oa la mezcla de productos de tamaño insuficiente con las fracciones de material más grandes. La única forma de remediar esto sería reducir la velocidad de alimentación, lo que conduce a una reducción de la capacidad. Las longitudes de plataforma más largas pueden manejar esto más fácilmente ya que tienen pantallas más largas y más área de pantalla. Como puede ver, hay muchos factores a considerar y opciones entre las que elegir al comprar equipos de cribado para su proceso. Al determinar qué movimiento de cribado es mejor para su proceso, tenga en cuenta que el movimiento giratorio es muy superior al movimiento lineal o elíptico cuando la eficiencia y los cortes precisos son un requisito. Además, el movimiento circular giratorio ayudará a esparcir el material sobre el área de la pantalla mientras promueve una limpieza superior de la pantalla. Al elegir el tamiz giratorio adecuado para usted, tenga en cuenta que la carrera y la velocidad de la máquina afectan la separación de partículas finas, y la longitud de la plataforma es crítica cuando se trata de aplicaciones de varias plataformas. Para facilitarle la vida y ayudar al fabricante de su equipo a suministrar el equipo adecuado para la aplicación, hay tres reglas a considerar. Uno, conozca su proceso. ¿Qué está tratando de lograr? ¿Cuál es su requisito de tarifa? ¿Cuál es la especificación de su producto? ¿Qué sucede antes y después de la operación de detección? Dos, conozca su producto. ¿Es de flujo libre? ¿Cuál es el contenido de humedad? ¿Cuál es la densidad aparente? Si es posible, conozca la distribución del tamaño de partícula (PSD) del material de alimentación. Y tres, exigir y participar en pruebas de laboratorio. Tener toda la información del proceso y del producto junto con las pruebas garantizará que esté en el camino correcto al seleccionar el equipo de detección. Involucre a su proveedor de equipos de cribado lo antes posible en el proceso y siga estas reglas, y mejorará en gran medida la probabilidad de que termine con una instalación exitosa. Jeff Dierig es gerente de marketing global en SWECO (Florence, KY), una unidad comercial de MI LLC. Para obtener más información, llame al 800-807-9326 o visite www.sweco.com.

Para artículos relacionados, noticias y reseñas de equipos, visite nuestra Zona de Equipos de Cribado y Separación

Más información sobre formatos de texto

Consulte el directorio del maestro de la industria de polvos y sólidos a granel.