【石油天然气行业标准(SY)】 钻井液振动筛筛布标识推荐作法

ICS75.020
备案号：16486—2005
中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6614—2005
钻井液振动筛筛布标识推荐作法Recommendedpracticefor shale shaker screen cloth designation(APIRP13E：1993，IDT)
200507-26发布
国家发展和改革委员会
2005一11一01实施
筛布的标识
筛布的筛分能力
筛布的透筛能力
5振动筛筛布总过筛面积的计算。附录A（规范性附录）
附录B(资料性附录)
测量筛布透筛能力的实验步骤
符号说明及其与法定计量单位之间的换算SY/T6614—2005
SY/T6614-2005
本标准等同采用APIRP13E《钻井液振动筛筛布标识推荐作法》（1993年5月第三版，英文版）。为方便使用，本标准做了如下编辑性修改：删除APIRP13E：1993的前言和政策性声明；一改正APIRP13E：1993第2章2.8条d项公式（c）、第3章3.2条a项公式（a）、3.3条b项公式（i）和附录A中A.4条b项公式的印刷错误；一增加了附录B。
本标准的附录A是规范性附录，附录B是资料性附录。本标准由石油钻井工程专业标准化委员会提出并归口。本标准起草单位：华北石油管理局钻井工艺研究院。本标准主要起草人：王小娜、崔远众、刘永峰、袁孟雷、耿东士、赵福祥。本标准为首次发布。
1范围
钻并液振动筛筛布标识推荐作法SY/T6614-2005
制定本标准是为钻井液振动筛筛布（以下简称筛布）的标识提供标准程序。本标准不受安装筛布的机器类型或筛布结构（如方孔筛布、长方孔筛布、叠层筛布或筛布的类型）的影响，可对现有大多数使用的筛布进行直接比较。
本标准首先介绍标准的标记牌，即它的位置以及标记牌上的内容，然后介绍如何获取标记牌上的信息以及一些计算实例。
使用本标准可以对筛布的性能参数进行直接比较，例如筛布的筛分能力、透筛能力以及过筛面积的大小。根据这些性能参数，用户可以计算出其他可以用作比较的性能特征，从而选择出最适合于自已使用的筛布类型。
2筛布的标识
2.1说明
钻井液振动筛筛布具有多种结构。面对这种结构的多样性，人们对每种筛布的性能特征会产生很多困扰。因此，为选择合适的筛布经常要反复挑选，不断摸索。为了便于比较不同类型筛布的筛分性能，在筛布的适当位置固定一标记牌，它在筛布被安装于振动筛上之后仍应清晰可见。此标记牌具体的安放位置和材料组成由供方决定，其上的标记应具有永久性，在筛布的使用期限内能一直保留。该标识系统包括对筛布的标识和性能参数的全面描述，包含下列要素：—一制造商的标示；
一筛分能力（dso中值、di中值、dg4中值）（见2.3中的注）；处理量（透筛能力和总过筛面积)。2.2制造商的标示
制造商的标示即制造商对筛布进行说明的字母和数字的组合。标示中包含的信息取决于具体的制造商，可以包含筛布的类型、组成以及制造商认为必要的其他信息。2.3筛分能力
筛布的筛分能力用ds中值、d中值和ds4中值表示。这些中值为对应筛孔椭球体积分布的球直径。因为筛布的相对筛分效率与其筛眼大小有必然的联系，因此筛布的筛分能力也与这种体积分布直接相关。中值的测量在第4章中说明。注：术语中值用于区分筛分能力和传统的题粒粒度分离点。传统的颗粒粒度分离点通常与所使用的筛分设备有关。该术语以人名命名，此人首先将此技术应用于振动筛筛布，并将结果发表在SPE22570《通过成像分析确定振动筛筛布的特性》。
使用术语“筛分能力”是因为实验确定的筛布的筛分效率曲线不一定与筛布的筛分能力曲线相一致。下列因素如固相含量、液体粘度、振动筛振动型式、振动频率以及钻屑形状对实验确定的筛分效率都有较大的影响。但是在实验条件相同的情况下，对每个筛布的相对筛分效率或相对筛分能力所进行等级划分的次序都应当是一致的。筛分能力仅为筛布结构的函数，它提供一种稳定的衡量筛布的筛分性能的标准。
dso中值为筛孔体积分布的中值，单位为英寸。dso中值与dso分离点对筛布的筛分效率的影响差1
SY/T6614--2005
不多（但并不完全一致）。ds分离点通常用于表示可能被筛除50%的固相颗粒的大小。由于dso中值的重要性，所以它被放在d中值和de4中值的前面。从d中值和d中值的数值可以看出筛布筛孔尺寸的范围，它们分别代表筛布筛孔尺寸的累积体积百分数达到16%和84%时筛孔的大小。因为这两个数值之间的差都围绕着dso中值增加，所以筛分能力的曲线并不是那么太垂直。这表明，较大累积体积百分数的细微固体颗粒会被筛除，而较大累积体积百分数的大于ds中值的较粗固体颗粒将不会被筛除。在具有相同ds中值的情况下，三层筛布往往比单层方孔筛布在d中值和ds4中值之间有较大的分布。当要求从非加重钻井液中筛除细微颗粒，或者避免从加重钻并液中筛除重晶石时，这两个数值就尤为重要。2.4处理量
处理量是振动筛能够处理钻并液和固相的比率，它是多种变量的函数，包括筛布的构型、设计，筛布的振动型式、振动频率，钻并液流变性，固相含量以及近似筛孔尺寸颗粒的堵塞。这是一套极为复杂的体系，目前还没有满意的数学模型。对于在稳定情况下的筛布来说，处理量主要由透筛能力和过筛面积来决定。
a）透筛能力的计量单位为千达西每毫米，表明流体通过单位面积筛布的能力。简单地说可以认为是筛布的通透性。透筛能力由筛布的目数和筛线的直径计算得到。b）筛布的有效使用面积即过筛面积为筛布可以通过液体的净未堵塞面积，单位为平方英尺。某些筛布的设计由于背衬板和粘接材料的阻塞，可能会导致筛布总筛布面积的40%被堵塞，因此若要考虑筛布的处理量，筛布的过筛面积就极为重要。3筛布的筛分能力
3.1说明
该程序是通过对筛布的筛孔或孔径进行视觉分析而确定筛布的筛分能力的方法。3.2定义
下列定义适用于本标准。
孔径aperture
筛布金属丝之间的开孔尺寸。
马丁半径martin'sradii
物体的儿何中心到其外边界的距离，测定方向由方位角取向线界定（半径与水平方向成0°，90°，180°，270°）。
像素pixel
为视频图像的最小单位，由一种单一的颜色或者灰度等级状态组成。3.2.4
筛分能力separationpotential
为筛布结构的相对潜在分离效率，它由筛孔的椭球体积分布来定义。筛孔的椭球体积分布为球直径（也称为中值）的函数。
纬向shute
编织筛布时，与编织机垂直的金属丝的方向，2
经向warp
编织筛布时，与编织机平行的金属丝的方向。3.3设备
3.3.1图像分析系统
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图像分析仪可处理和量化地分析摄像机和视频图像转换器（接收器）所捕捉到的光栅图像。大多数的图像分析系统使用两台监视器，一台用于观察物体的视频图像，另一台用于显示个人计算机软件的输入/输出实验数据。
目前在市场上可以买到几种基于个人计算机的图像分析系统。对于此项应用，图像分析软件必须具有在每张图像上同时测量多达50个筛孔的马丁半径尺寸的能力。为了便于以后的操作，马丁半径的尺寸数据必须被转化为ASCⅡ码或者兼容表格处理软件的形式。摄像机、顿接收器和监视器的最小分辨率必须在512×512像素以上。3.3.2显微镜
图像分析系统的分辨率主要与显微镜的放大倍数有关。若要求对每英寸长度有多达460个筛孔的典型筛布样品进行准确的量化分析，则要求使用广谱显微镜，如OlympusSZH型可变焦距镜头立体显微镜，它配备光电管和以下光学装置：规格说明：
物镜：1×，2×；
-可变焦距镜头：7.5×64×；
—光电目镜：2.5×，3.3×，5.0×。3.3.3发光桌
发光桌有足够的发光面积，用来支撑筛布样品和从背后照亮筛布样品以增强筛线与筛孔之间的对比度。
3.3.4摄像机
摄像机从显微镜中获取放大的图像并将光栅图像传送给微型计算机里的顿接收器板以便于进行图像处理并在视频监视器上进行显示。顿接收器通常作为图像分析系统的一一部分，具体参考图像分析系统的制造商在此项应用时对摄像机的基本要求。3.3.5设备清单范例
下列设备或相当设备可用于本程序：计算机：IBM386MHz兼容机，配有：2Mb随机存储器，数字协处理器；VGA监视器；
-512×512像素分辨率的顿接收器板。软件：
OlympusCue-2图像分析软件；
-Lotus-123表格处理软件。
显微镜：
OlympusModelSZH型：
OlympusMTV3型光电管栅架。
光学器件：
OlympusDFplan1×物镜；
OlympusDFplan2×物镜；
-NFK2.5×光电目镜；
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—NFK3.3×光电目镜；
—-NFK5.5×光电目镜。
摄像机：Dage-MTICCD72
视频监视器：SonyPVM1910彩色视频监视器。发光桌：AristoHF-810型。
3.4程序
3.4.1图像分析仪的校准
首先根据显微镜的放大倍数校准图像分析仪的分辨率，然后使用标准显微镜校正滑板，同时校正X轴和Y轴的方向。具体参考使用的图像分析系统的校正说明。3.4.2取样准备
油田用筛布可由一层至三层筛布叠层构成。在分析时，只针对上面的两层筛布。对于三层叠层筛布来说，第三层的底筛为“支撑筛布”，对筛布的筛分能力的影响不明显，在分析时若将第三层筛布包含进去，还会产生误差和景深的间题。对于顶层为具有单一目数的筛布，底层为支撑筛布的两层叠层筛布来说，分析时这两层筛布都要包含进去。尽管支撑筛布通常不会影响筛分能力，但是当其目数接近顶层筛布目数时，它也会产生一定的影响，因此应将支撑筛布也包括进去。详细参照3.4.3。分析时，可以从成卷的筛布辊子上直接选取筛布样品并按要求分层放置来进行分析，也可以在现有的筛布网面上进行分析。但应记住在进行分析之前应将三层叠层筛布的第三层支撑筛布拿掉。筛布样品至少应有3in的面积以便于操作，且它的宽度和长度应基本相同。由单层筛布样品叠放构成的叠层筛布应固定在两个玻璃板之间或通过其他方法固定住，以使各层保持接触且在分析的过程中不会发生错位。在显微镜下确认顶层筛布与底层筛布的方向应完全保持一致，且两层筛布的经线和纬线都要互相垂直。
将筛布样品的经线和纬线的方向分别与图像分析监视器上的X轴和Y轴的方向保持平行，且在整个分析过程中都要保持这种平行。定位长方孔筛布使其筛孔的长轴的方向和像素的长轴的方向保持一致。因为像素也为长方形，这样可以使测量这种类型筛布的图像分析仪的测量精度达到最大限度。3.4.3放大率的选择
选择合适的显微镜放大率，以使单个像素的尺寸大小为顶层筛孔尺寸大小的5%或更少。注：作为如何确定校准放大设置的一般指导方针来说，选择一组光学镜片使其在此放大率的基础之上尽可能最大限度地增加录深而使监视器上可以观察到的顶层筛布的筛孔数恰好为50个。如有必要，调整图像分析仪以达到此放大率。对于大多数的叠层筛布来说，这样通常会提供足够的尺寸精确度而不会损失太多的景深分辩率。
在进行量纲分析的时候，若顶层筛布与底层筛布的目数以及筛线直径的差别非常大，通常是在顶层筛布和底层筛布的目数比例超过4：1时，在适宜的放大率水平下获取这两层筛布的目视分辨率时就会造成影响。在这种情况下，由底层支撑筛布造成的筛孔之间的干扰很少，所以它对叠层筛布的筛分能力特性的影响并不明显。对精制金属丝网制成的筛布进行精确的量纲分析要使用足够的放大率而忽略底层支择筛布的分辨率不足的问题。3.4.4图像的增强和处理
图像分析仪在监视器上将筛布显示为由不同灰度等级亮度的像素所组成的一幅图像。在进行量纲分析之前，此图像必须转换为二进制（黑白）的图像。图像分析系统软件的图像增强功能是必需的，它用于加强筛线和筛孔之间的对比度以增强图像边缘的清晰度。图像增强功能还可以用于在进行二进制换算和图像分析之前“净化”图像。可利用的图4
SY/T6614—2005
像增强功能和用来进行图像增强和处理的特定的程序取决于具体的被使用的图像分析系统。当合成筛线出现在二进制视频图像上时，测量项部筛布样品的合成筛线分别在经向和纬向上三个位置处的筛线直径，这样可以验证图像增强以及二进制转换过程的精确性。确定在此放大率下，图像分析仪的精度范围之内所测得的筛线直径和筛布的制造商所规定的一致。若测得的筛线直径与制造商所规定的不-一致，则将显微镜的放大倍数调至更高，用图像分析仪在此更高的放大率下重复测量筛线的直径。如在此较高的放大率下两者达到一致，则在原先的放大率下使用不同的灰度等级设置重复图像增强的步骤进行二进制换算，直至测量结果与制造商所规定的结果一致为止。
如果在此较高的放大率下确定的筛线直径与制造商规定的仍有偏差，则在原先的放大率下使用在较高的放大率下所确定的筛线直径重复图像增强的步骤。注：无论放大率是多少，图像分析仪的精度在它的测量方向上都应在土1/2像索尺寸的范围之内。因为通常在筛孔分析的过程中使用的放大率要比在确定筛线直径时使用的放大率小，那么相应地像素的尺寸要大一些，所以在筛孔分析的放大率下，筛线直径测量的精确度较低。但是在此放大率下的精确度范围之内，从图像的不同位置所进行的几次测量结果的平均值应与先前确定的筛线的直径相一致。3.4.5
图像分析
如果选定了合适的灰度等级设暨将筛布图像转换为二进制的形式，就可对每个筛孔在0°，90°，180°，270°方向上的马丁半径（单位为英寸）进行尺寸分析。对于叠层筛布来说，最少应分析1500个筛孔以确保筛布样品具有足够的统计学代表性。这个数据包括由两层筛布之间相互作用而产生的合成筛孔。对于单层筛布样品来说，则最少需要分析750个筛孔。
沿着筛布样品的对角线依次采集图像，使监视器上采样图像的直线形成“X”型。沿着从右上角到左下角的对角线依次采集一组图像，其筛孔的数量为所要求的筛孔数量的一半，剩余的图像沿着与前一直线相垂直的对角线的方向依次采集。将马丁半径的尺寸数据以适当的格式存储，以便于输人到表格处理软件中作进一步的处理。3.4.6表格处理软件中的计算
将包含叠层筛布马丁半径尺寸的文件输入到表格处理软件中，使该表格中有四列分别对应于0°，90°，180°，270°方位上马丁半径尺寸的数值，单位为英寸。每行数据都代表个筛孔。对每一个筛孔，以表1和表2所示的形式建立包括下列数据的数据列。表1排序前的样品数据表格
马丁半径
10-3in(μm）
马丁半径
马丁半径
马丁半径
10-in（μm)10-3in（μm)10-\in（μm）90°
10-3in
10-3in
椭球体积
(559976)
(640056)
(553394)
，API原文中部分数据疑有误，已修改。表2中部分数据也做了修改。—编者注累积体积
百分数
球直径
10-3in
SY/T6614—2005
马丁半径
10-3in(μm)
马丁半径
10-3in（μm）
马丁半径
10-3in(μm)
表I(续）
马丁半径
10-3in（(gμm）
10-3in
10-\in
(μgam)
椭球体积
10**in
(μm’)
(705655)
(579459)
(579459)
(669937)
(492128)
(583066)
(591768)
(705509)
(545374)
(529333)
(589354)
(579459)
(621231)
(543261)
(523599)
累积体积
百分数
球直径
10-3in
每个筛孔的水平长度X，即筛孔在0°和180°时马丁半径的总和。每个筛孔的垂直长度Y，即筛孔在90°和270°时马丁半径的总和。6
马丁半径
10-3in (μam)
马丁半径
10->in (μm)
马丁半径
10-\in（μm）
排序后的样品数据表格
马丁半径
10-3in（μm）
2:3228
10-3in
4,1732
10-3in
4,0157
椭球体积
(μm）
（492128)
(523599)
(529333)
(543261)
(545374)
(553394)
(559976)
(579459)
(579459)
(579459)
(583066)
(589354)
(591768)
(621231)
（640056)
（669937)
(705509)
(705655)
SY/T6614—2005
累积体积
百分数
球直径
10-3in
每个筛孔的长轴长度I，为X值和Y值中较大的个，反之，短轴长度I为两者中较短的一个。按式（1）计算每个筛孔的椭球体积：V=
SY/T6614--2005
式中：
V。一一筛孔椭球体积，单位为立方英寸（in）；3.1415926...
一筛孔长轴长度，单位为英寸（in）；L
一筛孔短轴长度，单位为英寸（in）。本标准使用符号的说明及其与法定计量单位之间的换算参见附录B。按式（2）计算每个筛孔的球直径：D.
式中：
D,-一筛孔球直径，单位为英寸(in)；V。—一筛孔椭球体积，单位为立方英寸（in\）；元—3.1415926..
通过对筛孔的椭球体积进行升序排列而对整个数据表进行整理。.
将每个筛孔的累积体积百分数输人到数据表中，按式（3）计算累积体积百分数：v免费标准bzxz.net
式中：
一累积体积百分数，用百分数表示；y
一筛孔椭球体积，单位为立方英寸（in\）；一形成累积体积百分数的第n个筛孔；×100
形成累积体积百分数的第个筛孔。在该组数据系列中，最后一个筛孔的累积体积百分数为100%。表2为完整的数据表格的范例。将累积体积百分数作为球直径的函数绘图应产生一个如图1所示的平滑曲线。筛布样品的筛分能力ds中值为对应累积体积百分数为50%时的筛孔的球直径（单位为英寸）。d1中值和ds4中值分别为对应累积体积百分数达到16%和84%时的筛孔的球直径。为了确保结果的精确诠释，筛分能力的数值宜从数据库中获得而不是从图形显示中读取，单位为英寸。100
当量椭球直径，10*in
图1筛分能力曲线（市场级，150×150）4.4882
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