Мокрая класіфікацыя — гэта сепарацыя цвёрдых часціц па масе (размеру і шчыльнасці) часціц метадамі, выдатнымі ад вібрацыйнага адсевання. Усе прылады мокрай класіфікацыі ажыццяўляюць сепарацыю ў адпаведнасці з законам Стокса. Якасць мокрай класіфікацыі залежыць ад некалькіх фактараў:
1. Больш буйныя часціцы осаждаются хутчэй, чым больш мелкія часціцы, нават калі яны маюць адзінкавы ўдзельны вес.
2. Цвёрдая фаза высокай шчыльнасці асаждаецца хутчэй, чым цвёрдая фаза малой шчыльнасці, нават калі яны маюць адзінкавы памер.
3. Пры павелічэнні вязкасці і / або шчыльнасці буравага раствора замешваецца хуткасць асаджэння часціц.

УВАГА: часта пры выдаленні дробных часціц на цэнтрыфуге раствор разводзяць для зніжэння вязкасці. Аднак у гэтым выпадку неабходна ўдзельнічаць наступнае:
а) існуе нейкі «меж разбаўлення», пры дасягненні якога далейшае зніжэнне вязкасці або шчыльнасці раствора не ўплывае на якасць сепарацыі.
б) і наварот, недастатковае развядзенне раствора не дазволіць якасна ачысціць раствор ад цвёрдай фазы.

Устройства мокрай класіфікацыі, найбольш часта выкарыстоўваюцца для ачысткі буравага раствора ад цвёрдых часціц, — гэта гідрацыкланы і цэнтрыфугі. Як было сказана раней, прынцып дзеяння гідрацыклаў і цэнтрафуг, заснаваны на законе Стокса ў адносінах шчыльнасці, звязкасці і сілы G. Павелічэнне хуткасці асадкі і пропускнай здольнасці дасягаецца ў гэтых умовах дзякуючы павелічэнню сілы G, якая дзейнічае на часціцы. Дзеючая на часціцу сіла G прама прапарцыйная (дыяметр кругавога руху) х (квадрат частаты кручэння [аб/мін]) х (маса часціцы).

 

Таму центробежные насосы змяшчальных варонак і гідрацыклаў павінны адключацца кожны раз, калі ў іх працы няма неабходнасці. З-за нізкай пропускнай здольнасці цэнтрафуга магчымая ўстаноўка поршневых насосаў, якія ў адрозненне ад цэнтрабежных не выклікаюць значнае памяншэнне памераў часціц.

На Рыс. 6 малюнкаў гідрацыклон. Гэта прылада не мае рухомых частак. Жидкость, перекачиваемая центробежным насосом, паступае ў гідрацыклон па знешняй касательной воронкообразного конуса. Форма конуса забяспечвае віхравое рух вадкасці, павялічваючы сілу G. Гэта дазваляе ажыццявіць падзел больш цяжкіх часціц пры высокай прадукцыйнасці. Цвёрдыя цяжкія часціцы выходзяць праз ніжняе адварот, тады як вялікая частка вадкасці змяшчаецца ў конусную варонку, размешчаную ў верхняй частцы прылады. Нягледзячы на ​​​​некаторую цяжкасць у дасягненні чатырох выяўленых кропак адсечкі пэўнай фракцыі часціц, гідрацыклон — простае, надзейнае і эканамічнае прылада з высокай прапускной здольнасцю.

Звычайна на нафтапрамыслах выкарыстоўваюцца центрифуги декантирующего тыпу. Гэта высокахуткасныя цэнтрыфугі, сіла G якіх дасягае ад 600 да 800. Дзякуючы сваёй канструкцыі і магчымасці развіваць сілу перагрузкі G больш за 500 такія цэнтрыфугі могуць забяспечыць адносна чацвёртую кропку адсечкі пэўнай фракцыі цвёрдых часціц. Адзін з недахопаў большасці дэкантыруючых цэнтрафугаў — дастаткова нізкая прапускальная здольнасць (меней 40 галонаў/мін [<151,4 л/мін]), так як адна цэнтрыфуга апрацоўвае толькі невялікі аб'ём цыркулявалага раствора.

З ілюстрацый на рыс. 2 (предыдущий раздел «Вібросіта«) лёгка паняць, чаму выдаленне песка і іла з які змяшчае барыт уцяжэленага раствора з практычнай пункту гледжання нецэлесападобны.

Па сваіх памерах частковы барыт ставіцца да катэгорыі іла, таму пасля апрацоўкі песка- або илоотделителем раствор усё яшчэ будзе ўтрымліваць вялікую колькасць гэтага цэннага матэрыялу. Пескоотделители павінны мець сярэднюю кропку адсечкі (у залежнасці ад характарыстык гідрацыклана) у дыяпазоне ад 45 да 74 мікрон, а илоотделители — ад 15 да 35 мікрон. Так як сярэдні дыяметр часцінкі барыта знаходзіцца ў дыяпазоне ад 15 да 30 мікрон, большая частка барыту будзе выходзіць разам з ілом або пяском.

Таму для эфектыўнага падзелу барыту прымяняюцца спецыяльныя цэнтрыфугі для здабывання барыту і мікрагідрацыкланы (гідрацыклары малога дыяметра, якія працуюць пад высокім ціскам), разлічаныя на выдаленне часціц ад 7 да 9 мікран (D50). Аднак калі абсталяванне па здабычы барыту не працуе адначасова з іншымі правільна падобнымі і добра наладжанымі прыладамі сістэмы ачысткі, то нейкая частка іла і песка можа дзейнічаць наадварот у актыўнай сістэме.

На Рыс. 6 прадстаўлены папярочны разрэз гідрацыклана (або цэнтрабежнага сепаратара «цыклоннага» тыпу).
Высокопроизводительный центробежный насос дае буровой раствор праз отверстие на шырокім канцэрне воронкообразного гідрацыкла. Пры дастатковам напоры (даўленні) ствараецца віхравы паток, па форме напамінаючы вадзяную варонку, тарнада або цыклон. Вихревым патокам вільготныя і цяжкія часціцы выціскаюцца з гідрацыкла праз ніжняе адварот, а ачышчаная вадкасць паступае ў верхнюю частку гідрацыкла. Такім чынам, прынцып дзеяння ўсіх гідрацыклаў (илоотделителей, глиноотделителей і пескоотделителей) адзін і той жа. Залежнасць напору ад ціску мае наступны выгляд:Напор (фунт) = ціск (фунт/ кв.дзюйм) / [0,052 х плотнасць раствора (фунт/галон)]

Большая частка гідрацыклаў разлічана на 75 футаў (22,9 м) напору на ўпускным калектары (гл. тэхнічныя дадзеныя завода-вытворцы). Так як шчыльнасць раствора ўваходзіць у прыведзенае вышэй значэнне, ціск для стварэння ўказанага напору можа змяняцца ў залежнасці ад шчыльнасці буравага раствора. Напор павінен вымярацца на впускном манифолде, т.к. паміж насосам і маніфолдам гідрацыклана напор будзе памяншацца. Калі напор будзе недастаткова, знізіцца пропускная здольнасць гідрацыкла і кропка адсечкі стане больш, чым трэба. Напрыклад, калі напор роўнасці 45 футаў (13,7 м) замест жаданых 75 футаў (22,9 м), гідрацыклон дыяметрам 4 цалі (101,6 мм) будзе мець прапускную здольнасць 40 галонаў/мін (151,4 л/мін) замест 50 галонаў/мін (189,3 л/мін), а кропка адсечкі — 55 мікрон замест 15. Празмерны напор таксама адмоўна паказвае на якасць ачысткі: у гэтым выпадку вялікая частка цвёрдых часціц будзе дзейнічаць наадварот у сістэме.

У верхняй частцы гідрацыкла размешчаны кароткі отрезок трубы, так званы «вихреуловитель». Віхрэвы паток рухаецца па напрамку да ніжняй — конусной — часткі гідрацыклана. Крупныя і / або цяжкія часціцы збрасваюцца праз ніжняе адварот, а вадкасць з пяшчотнымі і лёгкімі часцінкамі, якія рухаюцца разам з патокам больш павольна, паступаюць у віхрэулаў. Так як гидроциклон прызначаны для выдалення толькі цвёрдых часціц, якія захоўваюць у той жа час вялікую частку вадкасці, ніжняе (конусное) адверсце мае меншы дыяметр, чым верхняе (вихревое). З ніжняга адтуліны выходзяць буйныя часціцы і малая частка вадкасці. Вялікая частка вадкасці з мелкими часцінкамі мяняе накіраванне руху, перамяшчаючыся ўверх па трубе-вихреуловителю і выходзіць па ёй з гідрацыклана.

На Рыс. 7 малюнкаў розных спосабаў прымянення гідрацыклана. Пры выкарыстанні гідрацыклаў у якасці песка- і илоотделителей вадкасць з буйнымі цвёрдымі часціцамі, якая выходзіць з ніжняга адтуліны, адбракоўваецца, а якая дзейнічае з верхняга адтуліны вадкасць вяртаецца ў актыўную сістэму. Калі гідрацыклон прымяняецца ў якасці барытааддзяляльніка або глинотделителя, які змяшчае барытны паток вадкасці з ніжняга адтуліны накіроўваецца назад у сістэму, то паток з верхняга адтуліны, які змяшчае глін або іншыя мелкія часціцы, накіроўваецца на ўтылізацыю.

Тыпаразмер і колькасць гідрацыклаў залежаць ад канкрэтных умоў эксплуатацыі. Дыяметр гідрацыклаў-пескоотделителей звычайна складае 6 цаляў (152,4 мм) і больш; часта выкарыстоўваюць два 12-цалевых (304,8 мм) гідрацыклана. У якасці илоотделителей працуюць гідрацыкла дыяметрам ад 4 да 6 цаляў (ад 101,6 да 152,4 мм), звычайна ставяць 12 і больш 4-цалевых (101,6 мм) гідрацыклаў. У глиноотделителях і мікрацыклах выкарыстоўваюць 2-дюймовые (50,8 мм) гідрацыкланы; лік 2-дюймовых (50,8 мм) гідрацыклаў звычайна даходзіць да 20. Прадукцыйнасць гідрацыклаў залежыць ад яго дыяметра: для апрацоўкі аднаго і таго ж аб'ёму раствора патрабуецца больш гідрацыклаў малога дыяметра, чым большага. Прыклад, які ілюструе эфектыўнасць працы тыпавых 3-, 4- і 6-дзюймавых (76,2, 101,6 і 152,4 мм) гідрацыклаў па кропках адсечкі D₁₀— Д₅₀— Д₉₀, паказаны на Рыс. 8.

Для ацэнкі якасці працы гідрацыкла неабходна даследаваць паток вадкасці на выхадзе. Выхадны паток павінен мець форму мелкага спрэю з пульверызатара, прычым у цэнтры патоку павінна знаходзіцца вобласць разряжения. І на абарот, выхадны паток «струйнага тыпу» без вобласці разражэння кажа аб дрэнным якасці працы гідрацыклана, т.к. кропкі ачысткі і наклон павялічваюцца (гл. Мал. 8 і 9). Аднак пры бурэнні скважин большага дыяметра пры высокай хуткасці праходкі гідрацыклон можа апынуцца перегруженным, аб чым будзе сведчыць «струйны» тып патоку выходзіць вадкасці. З гэтым часам можна мірыцца, бо ўстаноўка гідрацыклана не будзе лепшым рашэннем. Калі паток на выхадзе гідрацыклана пачынае терять форму «зонтыка», а апрацоўваны буравым растворам не перагружаны цвёрдай фазай, гэта азначае недастатковае ціск падачы, суму або закупоривание гідрацыкла. Некаторыя тыпы гідрацыклаў дазваляюць рэгуляваць дыяметр ніжняга адтуліны, каб атрымаць патрэбную форму струі. Калі пры дастатковай давленні падачы гэтага зрабіць немагчыма, гэта звычайна азначае, што прадукцыйнасць гідрацыклана для дадзеных умоў эксплуатацыі занадта нізкая.

Пескоотделители

Пескоотделители служаць для ачысткі раствора перад яго паступленнем на илоотделители. Звычайна ў якасці пескоотделителей выкарыстоўваюцца гідрацыкла дыяметрам 6 (152,4 мм) і больш цаляў. Часта ў якасці пескоотделителей прымяняюцца два 12-цалевых (304,8 мм) гідрацыкла з прапускной здольнасцю 500 галонаў/мін (1893 л/мін) кожны. Пескоотделители большага дыяметра маюць перавагу — прапускную высокую здольнасць (прадукцыйнасць) і недахоп — шырокі дыяпазон выдаляемых часціц, ад 45 да 74 мікрон. Каб атрымаць аптымальныя вынікі, неабходна падаваць буравы раствор у гідрацыклон пад дастаткова высокім ціскам.

Илоотделители

Для максімальнай эфектыўнасці працы і перададвароту перагрузкі илоотделителя перад падачай на яго буравай раствор павінен быць апрацаваны пескоотделителем. Звычайна ў якасці илоотделителей выкарыстоўваюцца гідрацыкла дыяметрам 4 цалі (101,6 мм). Блок илоотделителей можа складацца з 12 і больш за 4-цалевых (101,6 мм) гідрацыклаў, кожны з якіх рассчитан на прапускную здольнасць 75 галонаў/мін (284 л/мін). Агульная прадукцыйнасць пескоотделителей і илоотделителей павінна на 25-50% перавышаць расход пры цыркуляцыі. Пры бурэнні скважин большага дыяметра з высокім расходам падчас цыркуляцыі неабходная ўстаноўка большага колькасці гідрацыклаў. Звычайна гідрацыкланы-ілоаддзяляльнікі апрацоўваюць дастаткова вялікі аб'ём вадкасці і маюць узкі фракцыйны дыяпазон выдаляемых часціц (гл. Мал. 8). Пры ўмове добрага вытворчага праектавання і правільнай эксплуатацыі, у 4-цалевых (101,6 мм) гідрацыклаў кропка адсечкі часціц (D₅₀) складае 15–35 мікрон, а кропка адсечкі (D₉₀) можа даходзіць да 40 мікрон. Так як па памерах часціц барыт знаходзіцца ў той жа катэгорыі, што і ілі, барыт будзе выдаляцца з раствора пры апрацоўцы ілааддзяляльнікам. Таму илоотделители рэдка выкарыстоўваюцца для ачысткі ўцяжараных раствораў з шчыльнасцю больш за 12,5 фунтаў/галон (1,5 кг/л). Пескоотделители і илоотделители галоўным чынам выкарыстоўваюцца пры гарэнні кандуктараў і накіраваных на неутяжеленных растворах з нізкай шчыльнасцю.

Ситогидгоциклонные ўстаноўкі

Ситогидроциклонная ўстаноўка (СГУ) для тонкай ачысткі буравога раствора — гэта па сутнасці илоотделитель, смонтированный над виброситом. Ўстаноўка складаецца з 12 і больш за 4-цалевых (101,6 мм) гідрацыклаў, усталяваных над магутным выброситом з вельмі мелким сеточным полотном (гл. Мал. 10). СГУ прызначана для выдалення з раствора часціц памеру песка і захавання пры гэтым барыце. Раствор адбываецца спачатку ў илоотделителе, пасля чаго праходзіць апрацоўка на выбросите, сеткі якога маюць ячейки малога памеру. Буравы раствор і цвёрдыя часціцы, якія праходзяць праз сеткі выбросита (размер выдаляемых часціц залежыць ад памеру сетак у меш), выкарыстоўваюцца паўторна. Больш буйныя часціцы, не прошедшие сквозь сетки, сбрасываются.

У адпаведнасці са стандартамі API, памер 97% часціц барыту складае менш за 74 мікрон. Таму большая частка барыта, выдаленага гідрацыкланамі, свабодна праходзіць праз сетку асушаючага выкіду, пасля чаго паступае наадварот у сістэме. Па суці, ситогидроциклонная ўстаноўка выдаляе песок з утяжеленного раствора і служыць дапаможным сродкам для выкіду вусцевых. Памер ячэек сетак СГУ можа знаходзіцца ў межах ад 120 да 325 меш. Для забеспячэння эфектыўнасці працы СГУ памер ячэек сетак ўстаноўкі павінен быць менш, чым у сетак усцевых выкіне.

Хоць асноўнае прызначэнне ситогидроциклонной ўстаноўкі — выдаленне шлама і выманне барыту, захаванне дорогостоящей вадкай фазы (сінтэтычных матэрыялаў, масел, насычанай солі, KCl і т.д.) нараду з захаваннем барыту зніжае кошт буравых раствораў. Акрамя таго, буравой шлам пры апрацоўцы СГУ падвяргаецца сушцы. Гэта вядзе да скарачэння аб'ёмаў цвёрдых адходаў, што спрыяе зніжэнню расходаў на ўтылізацыю шлама. Калі сітагідрацыкларная ўстаноўка не выдаляе значная колькасць цвёрдых часціц, праца падаючага цэнтрабежнага насоса будзе выклікаць выціраныя часціцы і памяншэнне іх памераў. У гэтым выпадку нават пры правільнай эксплуатацыі сетак ўстаноўкі з памерам ячеек 200 меш і менш і апрацоўцы ўсяго аб'ёму раствора, прымяненне СГУ не дае дадатковых пераваг.