Como peneirar areia de fratura

22 de agosto de 2014

"Frac sand" é areia de quartzo de alta pureza usada pela indústria do petróleo durante o processo de fraturamento hidráulico (também conhecido como "fracking") para extrair petróleo e gases naturais presos entre formações rochosas. No processo de extração, a areia de fraturamento é misturada com água tratada com produtos químicos e espessantes e bombeada para um poço perfurado. A pressão da água causa a fratura das rochas. A água e a areia de fraturamento são então forçadas profundamente nas fraturas, propagando-as ainda mais. Quando a pressão é liberada, a água recua, deixando a areia da fratura para trás para "apoiar" as fraturas. As aberturas produzidas facilitam a liberação do óleo e dos gases naturais da rocha para dentro do poço onde podem ser extraídos. O petróleo presente em cada formação terá características de fluxo diferentes, portanto a areia de fraturamento deve ser adaptada ao poço. Para poder otimizar a eficácia da areia, esta deve ser fornecida com tamanho, composição e forma uniformes. Também deve ter resistência à compressão para resistir ao esmagamento pelas formações rochosas à medida que elas se fecham quando a pressão é reduzida. Para garantir que a areia atenda a esses requisitos, ela é avaliada quanto à resistência à compressão e forma, após o que deve ser lavada, seca e peneirada para dimensionar. O processamento final da areia de fraturamento requer peneiramento preciso de acordo com API Spec 56. Geralmente, existem dois tipos de peneiras usadas na produção de areia de fraturamento: peneiras vibratórias inclinadas e peneiras giratórias ou peneiras. A maioria das peneiras vibratórias inclinadas usa um movimento linear ou elíptico para transportar o material pela superfície da tela. As peneiras giratórias usam um movimento de peneiração mais suave, utilizando principalmente o movimento horizontal para transportar o material. Peneiras Vibratórias Inclinadas Vamos começar com as peneiras vibratórias inclinadas. Existem vantagens e desvantagens em usar uma peneira inclinada. A primeira vantagem é que eles são relativamente baratos. A outra vantagem é que as peneiras inclinadas podem lidar com grandes tonelagens de produto. O equipamento de peneiramento industrial pode ser bastante caro, mas as peneiras inclinadas permitirão o processamento de grandes quantidades de material por um custo relativamente baixo. No entanto, junto com essas vantagens vêm algumas desvantagens. A primeira desvantagem é que as peneiras inclinadas permitem uma má distribuição do material à medida que ele é alimentado na peneira. As telas inclinadas não têm nenhum movimento lateral. Assim, quando o material é jogado na tela, ele tende a correr em linha reta ao longo da tela. Conseqüentemente, essas máquinas muitas vezes exigem o uso de um dispositivo de alimentação separado que espalha o material para que ele possa ser jogado em uma entrada de largura total. Este alimentador adiciona custo, complexidade e altura vertical à altura total da máquina. Sem o espalhador, o material não se espalha adequadamente e grande parte da superfície da tela pode ser subutilizada. Além disso, as telas se desgastarão muito mais rapidamente nas áreas de uso intenso, resultando em falha precoce da tela. A outra desvantagem das peneiras inclinadas é que elas produzem separações imprecisas. Devido à inclinação da plataforma da tela, o material é exposto a duas aberturas diferentes – a "abertura real medida" e a "abertura efetiva". A "abertura medida real" é o verdadeiro tamanho de abertura da malha da tela. Por exemplo, uma peneira padrão 30 dos EUA tem uma "abertura medida real" de 600 mícrons. A "abertura efetiva" resulta do efeito da gravidade influenciando como as partículas impactam a tela. Portanto, se você colocar uma tela de 30 US em uma peneira inclinada, o tamanho efetivo da abertura da malha é menor do que o tamanho real da abertura devido ao ângulo da tela (veja o Documento A). Consequentemente, os fabricantes de peneiras inclinadas têm que "trapacear" na seleção da tela, usando uma abertura maior do que a distribuição de tamanho de partícula requer. Para dar alguns exemplos, em uma aplicação de remoção de finos, uma peneira inclinada pode usar uma tela de grau de mercado 18 (980µ) para fazer uma separação de 30 US (600µ). No processo de deslocamento pela tela, parte do produto "bom" de tamanho próximo (600-980µ) é perdido para a fração de finos. Se tentarem evitar essa perda de produto indo para uma malha mais fina, não conseguirão atingir o desempenho adequado de remoção de finos. Em um aplicativo de escalpelamento, você normalmente não pode "trapacear" na abertura. Um couro cabeludo de 600µ requer o uso de uma abertura de tela de 600µ. O uso de tal peneira em uma máquina vibratória inclinada resultará em perda significativa de produto bom, pois as partículas ~400µ-600µ correm pela peneira e são perdidas para a fração de tamanho grande.Peneiras GiratóriasAssim como as peneiras inclinadas, as peneiras giratórias têm suas vantagens e desvantagens. As peneiras giratórias tendem a ser mais caras do que as peneiras inclinadas típicas e têm menor rendimento no mesmo espaço básico em comparação com as peneiras inclinadas. No entanto, as peneiras giratórias são mais eficientes, produzindo cortes mais limpos e precisos. Além disso, o movimento giratório da peneira tende a espalhar o material na tela para um uso mais eficaz da área da tela. Existem vários atributos que devem ser considerados ao escolher uma peneira giratória. Primeiro, o movimento da peneira precisa ser considerado. Lembre-se de que as peneiras giratórias utilizam apenas movimento horizontal. Algumas peneiras têm um movimento circular totalmente giratório; outros têm um movimento giratório-recíproco. O movimento circular giratório produz o mesmo movimento em toda a área da tela, criando eficiência igual em todo o deck da tela. Esse movimento é possível porque o sistema de acionamento está localizado no centro de gravidade da máquina. É esse tipo de movimento que ajuda a espalhar o material uniformemente na tela. O movimento também ajuda a produzir uma ação de bola mais eficaz nos decks de bola autolimpantes. O movimento giratório-recíproco é uma combinação de movimentos circulares e retilíneos. Isso ocorre quando a unidade está localizada na extremidade de alimentação da máquina. A plataforma da peneira se move em um caminho circular na extremidade de alimentação da máquina e se move em um movimento linear na extremidade de descarga. O movimento circular permite o espalhamento uniforme do material, mas o movimento linear não é tão eficaz para a ação da esfera nos decks de esferas, causando o encandeamento da tela na extremidade de descarga, o que, por sua vez, diminui a eficiência e o rendimento. Outro atributo que deve ser considerado é o curso e a velocidade da peneira. Algumas peneiras têm curso curto e movimento de alta velocidade, o que é ideal para a separação de partículas finas. Outras peneiras têm um curso mais longo com um movimento de baixa velocidade, o que produz um movimento muito ativo para a separação de partículas finas. Esse tipo de movimento é mais adequado para aplicações mais grosseiras, como peneiramento de grãos. Ambos os movimentos podem ser eficazes em diferentes aplicações. É apenas uma questão do que funciona melhor no seu processo. Finalmente, o comprimento do deck da peneira deve ser considerado ao escolher uma peneira giratória. Os comprimentos da plataforma da tela variam de fabricante para fabricante e estão normalmente disponíveis em tamanhos de tela de 7 a 12 pés de comprimento. As peneiras com plataformas de peneiras mais curtas ocupam um espaço mais compacto, mas também têm um tempo de retenção menor para o material na peneira (consulte o Documento B). Mais tempo de retenção para o material resulta em melhor exposição de partículas de tamanho próximo às aberturas da tela e triagem mais precisa. Além disso, decks de tela mais longos são mais benéficos quando você está filtrando com várias configurações de deck de tela (consulte o Documento C). À medida que o material percorre o comprimento do deck de tela superior, o material menor cai para o próximo deck de tela e começa sua jornada por essa tela. Isso continua a ocorrer até que o menor material atinja a tela mais inferior e caia na bandeja inferior. Em plataformas de peneiras mais curtas, o material menor geralmente não tem tempo de retenção suficiente na peneira para cair no prato inferior. Isso leva a ineficiências de triagem ou mistura de produtos subdimensionados com as frações de material maiores. A única maneira de remediar isso seria diminuir a taxa de alimentação, o que leva a uma redução na capacidade. Os comprimentos de deck mais longos podem lidar com isso mais facilmente, pois possuem telas mais longas e mais área de tela. Como você pode ver, há muitos fatores a serem considerados e opções para escolher ao comprar equipamentos de peneiramento para o seu processo. Ao determinar qual movimento de peneiramento é melhor para o seu processo, lembre-se de que o movimento giratório é muito superior ao movimento linear ou elíptico quando a eficiência e os cortes precisos são requisitos. Além disso, o movimento circular giratório ajudará na distribuição do material sobre a área da tela, ao mesmo tempo em que promove uma limpeza superior da tela. Ao escolher qual peneira giratória é a certa para você, lembre-se de que o curso e a velocidade da máquina afetam a separação de partículas finas, e o comprimento da plataforma é crítico ao lidar com aplicações de várias plataformas. Para facilitar sua vida e auxiliar o fabricante do seu equipamento a fornecer o equipamento certo para a aplicação, existem três regras a serem consideradas. Primeiro, conheça seu processo. O que você está tentando realizar? Qual é o seu requisito de taxa? Qual é a especificação do seu produto? O que acontece antes e depois da operação de triagem? Dois, conheça seu produto. É fluxo livre? Qual é o teor de umidade? Qual é a densidade aparente? Se possível, conheça a distribuição de tamanho de partícula (PSD) do material de alimentação. E três, exigir e participar de testes de laboratório. Ter todas as informações do processo e do produto junto com o teste garantirá que você esteja no caminho certo ao selecionar o equipamento de triagem. Envolva seu fornecedor de equipamentos de triagem o mais cedo possível no processo e siga essas regras, e você aumentará muito a probabilidade de obter uma instalação bem-sucedida. Jeff Dierig é gerente de marketing global da SWECO (Florence, KY), uma unidade de negócios da MI LLC. Para obter mais informações, ligue para 800-807-9326 ou visite www.sweco.com.