Мокрая класификация — това е разделяне на твърди частици по маса (размер и плътност) с методи на частици, различни от вибрационното отсичане. Всички устройства за мократа класификация извършват разделяне съгласно закона Стокса. Качеството на мократа класификация зависи от няколко фактора:
1. Повече големи частици се осаждат по-бързо, отколкото по-мелките частици, дори ако имат единичен уделен вес.
2. Твърдата фаза с висока плътност се осаждат по-бързо, отколкото твърдата фаза с малка плътност, дори ако имат единичен размер.
3. При увеличаване на плътността и/или плътността на буровия разтвор се забавя скоростта на осаждение на частици.

ПРИМЕЧАНИЕ: Често при отстраняване на мелките частици в центрофужния разтвор се разреждат за намаляване на вязкостта. Въпреки това в този случай е необходимо да участвате в следното:
а) съществува някакъв «предел на разбавление», при достигането на което по-нататъшното намаляване на вязкостта или плътността на разтвора не влияе върху качеството на разделяне.
b) и обратното, недостатъчното разреждане на разтвора не позволява качествено да очисти разтвора от твърдата фаза.

Устройства за мократа класификация, най-често използвани за почистване на буров разтвор от твърди частици, — това са хидроциклони и центрифуги. Както беше посочено по-рано, принципът на действие на хидроциклоните и центрифугите, основан на закона Стокса в отношение на плътността, връзката и силата G. Увеличаването на скоростта на оросяване и пропускателната способност се постига при тези условия благодарение на увеличената сила G, действаща на частиците. Действаща на силата на частицата G правопропорционална (диаметър на кръговото движение) х (квадрат на честотата на въртене [об/мин]) х (маса на частиците).

 

Следователно центробежните насоси смесителни воронки и хидроциклоните трябва да се изключват всеки път, когато в тяхната работа няма нужда. Из-за ниска пропусклива способност на центрифугата е възможна инсталация на поршневи насоси, които за разлика от центробежните не извикват стол значително намаляване на размера на частиците.

На Рис. 6 изображения на хидроциклон. Това устройство няма движещи се части. Жидкость, прекачиваемая центробежным насосом, постъпва в хидроциклон по външната касателна воронкообразного конуса. Формата на конуса осигурява вихрево движение на течността, увеличавайки силата на G. Това позволява да се извърши разделяне на повече тежки частици с висока производителност. Твърдите тежки частици излизат през долното отверстие, докато голяма част от течността се поема в конусната воронка, разположена в горната част на устройството. Въпреки някои трудности в достигането на четко изразена точка отсечки на определена фракция на частици, хидроциклон — просто, надеждно и икономично устройство с висока пропускателна способност.

Обикновено в нефтените промишлености се използват центрифуги декантирующего типа. Това са високоскоростни центрофуги, силата на които G достига от 600 до 800. Благодарение на своите конструкции и способности за развиване на силата на претоварване G повече от 500 такива центрифуги могат да осигурят относително четвърта точка отсечки на определена фракция на твърди частици. Един от недостатъците на повечето декантиращи центрофуги — достатъчно ниска пропусклива способност (менее 40 галона/мин [<151,4 л/ мин]), като една центрифуга обработва само малък обем циркулиращ разтвор.

Из илюстрации на Рис. 2 (предидущий раздел «Вибросита«) лесно понять, защо отстраняването на песка и ила от съдържащия барит утяжеленного разтвора с практическа гледна точка нецелесъобразно.

По своите размери частичките на барита се отнасят към категорията ила, следователно след обработката на песко- или илоотделителния разтвор все още ще съдържа голямо количество този ценен материал. Пескоотделителите трябва да имат средна точка отсечки (в зависимост от характеристиките на хидроциклона) в диапазон от 45 до 74 микрона, а илоотделителите — от 15 до 35 микрона. Тъй като средният диаметър на частиците на барита се намира като размер в диапазона от 15 до 30 микрона, по-голямата част на барита ще излиза заедно с илом или песком.

Ето защо за ефективно разделяне на барита се прилагат специални центрифуги за извличане на барита и микрохидроциклони (хидроциклони с малък диаметър, работещи под високо налягане), разчетени за отстраняване на частици от 7 до 9 микронова (D50). Въпреки това, ако оборудването за извличане на барита не работи едновременно с други правилно подобни и добре наложени устройства с системи за почистване, някоя част от ила и песка може да действа обратно в активната система.

На Рис. 6 представен поперечный разрез на хидроциклона (или центробежния сепаратор «циклонен» тип).
Високопроизводителният центробежен насос дава буров разтвор чрез отверстие на широк кръг воронкообразно хидроциклона. При достатъчно напор (давление) се създава вихревой поток, във формата на напомнящ водяную воронку, торнадо или циклон. Вихревым потоком влажни и тежки частици се изтласкват от хидроциклона през долното отверстие, а пречистената течност протича в горната част на хидроциклона. По този начин принципът на действие на всички хидроциклони (илоотделители, глиноотделители и пескоотделители) е един и същият. Зависимостта на напора от налягането има следния вид:Напор (фути) = налягане (фунти/ кв.дюйм) / [0,052 х плътност на разтвора (фунти/галон)]

Голямата част от хидроциклоните е разчетена на 75 фута (22,9 м) напора на впускния колектор (см. технически данни на завода-производител). Тъй като плътността на разтвора влиза в даденото по-горе ниво, налягането за създаване на указаното напора може да се променя в зависимост от плътността на буровия разтвор. Напор трябва да се измеря на впускном манифолде, т.к. между насосом и манифолдом хидроциклона напор ще се намали. Ако напорът бъде недостатъчен, ще се намали пропускателната способност на хидроциклона и точката на отсечки ще стане повече, отколкото трябва. Например, ако напор на ниво 45 фута (13,7 м) вместо желаемите 75 фута (22,9 м), хидроциклон с диаметър 4 инча (101,6 мм) ще има пропускателна способност 40 галона/мин (151,4 л/мин) вместо 50 галона/мин (189,3 л/мин), а точката на отсечки — 55 микрона вместо 15. Чрезмерният напор също така отрицателно показва качеството на почистване: в този случай голяма част от твърдите частици ще се извърши обратно в системата.

В горната част на хидроциклона е разположен кратък отрез на тръбата, така нареченият «вихреуловител». Вихровият поток се движи по направлението към последния — конусной — част от хидроциклона. Крупните и/или тежки частици се сбрасват през долното отверстие, а течността с мелки и леки частици, движещи се заедно с потока по-бавно, се извършват във вихреуловителя. Тъй като хидроциклонът е предназначен за премахване само на твърди частици, запазвайки в същото време голяма част от течността, долното (конусното) отверстие има по-малък диаметър, отколкото горното (вихревото). От долните отвори излизат големи частици и малка част от течността. Голяма част от течности с мелки частици изменя движението на движението, премествайки се над тръбата-вихреуловителю и излизайки от него от хидроциклона.

На Рис. 7 изображения различни способи на приложение на хидроциклона. При използване на хидроциклони в качеството на песко- и илоотделители течност с големи твърди частици, излизаща от долните отвори, се отстранява, а действащата от горните отвори течност се връща в активна система. Ако хидроциклонът се прилага като баритоотделител или глинноотделител, съдържащ баритов поток течност от долното отверстие, се насочва обратно в системата, потокът от горното отвор, съдържащ глину или други мелки частици, се насочва към утилизацията.

Типоразмерът и количеството хидроциклони зависят от конкретни условия на експлоатация. Диаметърът на хидроциклоните-пескоотделители обикновено е 6 инча (152,4 мм) и повече; често се използват два 12-дюймовых (304,8 мм) хидроциклона. В качеството на илоотделителите работят хидроциклони с диаметър от 4 до 6 инча (от 101,6 до 152,4 mm), обикновено поставят 12 и повече от 4-дюймови (101,6 mm) хидроциклони. В глиноотделителите и микроциклоните се използват 2-дюймови (50,8 мм) хидроциклони; числото на 2-дюймовите (50,8 мм) хидроциклони обикновено достига до 20. Производителността на хидроциклоните зависи от неговия диаметър: за обработка на един и този обем на разтвора са необходими повече хидроциклони с малък диаметър, отколкото по-голям. Пример, илюстриращ ефективността на типовете 3-, 4- и 6-дюймови (76,2, 101,6 и 152,4 mm) хидроциклони по точките на отсечки D₁₀— Д₅₀— Д₉₀, показано на Рис. 8.

За оценка на качеството на работата на хидроциклона е необходимо да се изследва потокът течности на изхода. Изходният поток трябва да има форма на мелък спрей от пулверизатора, при което в центъра на потока трябва да се намира област на разряжаване. И наоборот, изходен поток «струйного типа» без области разряжения говори за лошото качество на работата на хидроциклона, т.к. точки за почистване и наклон се увеличават (см. Рис. 8 и 9). Въпреки това при бурения скважин голям диаметър при висока скорост на проходки хидроциклон може да се окаже пренатоварен, за това, че ще свидетелства «струйный» тип поток на изходящата течност. С това понякога може да се мири, тъй като поставянето на хидроциклона не е най-доброто решение. Ако потокът на изхода на хидроциклона започва да теря форма «зонтика», а обработваемият буров разтвор не е препълнен с твърда фаза, това означава недостатъчно налягане на подачи, количество или закупуване на хидроциклона. Някои типове хидроциклони позволяват да се регулира диаметърът на долния отвор, за да се получи необходимата форма на струята. Ако при достатъчно давление подачи това е невъзможно, това обикновено означава, че производителността на хидроциклона за данни е твърде ниска.

Пескоотделители

Пескоотделителите служат за почистване на разтвора пред неговото постъпване на илоотделителите. Обикновено в качеството на пескоотделителите се използват хидроцикли с диаметър 6 (152,4 mm) и повече дюйма. Често в качеството на пескоотделителите се прилагат два 12-дюймови (304,8 мм) хидроциклона с пропускателна способност 500 галона/мин (1893 л/мин) всеки. Пескоотделителите с голям диаметър имат предимство — пропускателна висока способност (производителност) и недостатък — широк диапазон на премахваните частици, от 45 до 74 микрона. За да получите оптимални резултати, е необходимо да подадете буров разтвор в хидроциклон под високо налягане.

Илоотделители

За максимална ефективност на работата и предотвратяване на претоварването на илоотделителя пред подадения на него буров разтвор трябва да бъде обработен пескоотделителят. Обикновено в качеството на илоотделителите се използват хидроцикли с диаметър 4 инча (101,6 мм). Блокът на илоотделителите може да се състои от 12 и повече от 4-дюймови (101,6 mm) хидроциклони, всеки от които разчита на пропускателна способност 75 галона/мин (284 л/мин). Обемната производителност на пескоотделителите и илоотделителите трябва да превишава 25–50% разхода при циркулацията. При бурене скважин голям диаметър с висок разход по време на циркулация е необходима инсталация на по-голямо число хидроциклони. Обикновено хидроциклоните-илоотделители обработват достатъчно голям обем течности и имат уникален фракционен диапазон на премахваните частици (см. Рис. 8). При условия на добро продуманно проектиране и правилна експлоатация, в 4-дюймовите (101,6 mm) хидроциклонови точки отсечки частици (D₅₀) е 15–35 микрона, а точка отсечки (D₉₀) може да достига до 40 микрона. Така както по размерите на частиците барит се намира в тази категория, че и ил, баритът ще бъде премахнат от разтвора при обработката на илоотделителя. Следователно илоотделителите се използват редко за почистване на утежнени разтвори с плътност над 12,5 фунта/галон (1,5 kg/l). Пескоотделителите и илоотделителите се използват главно при изгаряне на проводници и насочени към неутежнените разтвори с ниска плътност.

Ситогидгоциклонные установки

Ситохидроциклонная инсталация (СГУ) за тонко почистване на буровия разтвор — това е по същество илоотделител, монтиран над виброситом. Инсталацията се състои от 12 и повече от 4-дюймови (101,6 мм) хидроциклони, поставени над мощния вибросит с много мек сеточен полот (см. Рис. 10). СГУ е предназначена за премахване от разтвора на частици размера на песка и запазване при този барита. Растворът се извършва първо в илоотделителя, след което се извършва обработката на вибросите, сетки, които имат ячейки малък размер. Буровият разтвор и твърдите частици, преминаващи през сетки на вибросита (размерът на изтритите частици зависи от размера на сетката в меш), се използват повторно. Повече крупные частици, не прошедшие сквозь сетки, се сбрасват.

В съответствие със стандартите на API, размерът на 97% барита е по-малко от 74 микрона. Следователно голяма част от барита, отстранени хидроциклонами, свободно преминава през сетка осушающего вибросита, след което постъпва обратно в системата. По сути, ситохидроциклонная инсталация премахва песок от утежнения разтвор и служи като помощно средство за устието на вибросита. Размерът на ячеек сеток СГУ може да се намира в граници от 120 до 325 меш. За осигуряване на ефективност на работата на СГУ размерът на ячеек сеток инсталации трябва да бъде по-малък, отколкото в сеток устьевых вибросит.

Въпреки че основното назначение на ситохидроциклонната инсталация — премахване на шлама и извличане на барита, запазване на дорогостоящата течна фаза (синтетични материали, масел, наситена сол, KCl и др.) наряду със запазването на барита намалява цената на буровите разтвори. Освен това буровой шлам при обработката на СГУ подлежи на сушке. Това води до намаляване на обемите на твърдите изходи, което способства намаляването на разходите за използване на шлама. Ако ситохидроциклонната инсталация не премахва значително количество твърди частици, работата на подаващия центробежен насос ще генерира изтрити частици и ще намали размерите им. В този случай дори при правилна експлоатация на инсталацията на сеток с размер на ячеек 200 мес и малко и обработката на целия обем разтвор, прилагането на СГУ не дава допълнителни предимства.