Мокрая классификация — это сепарация твердых частиц по массе (размеру и плотности) часмити частиц по массе отличными от вибрационного отсеивания. Все устройства мокрой классификации осуществляют сепарацию согласно закону Стокса. Качество мокрой классификации зависит от нескольких факторов:
1. Более крупные частицы осаждаются быстрее, чем более мелкие частицы, даже естими она естоми онаи она мелкие удельный вес.
2. Твердая фаза высокой плотности осаждается быстрее, чем твердая фаза малой плотности осаждается быстрее, чем твердая фаза малой плотности, и сотности имеют одинаковый размер.
3. При увеличении вязкости и/или плотности бурового раствора замедляется скорость остажде остажде.

ПРИМЕЧАНИЕ: Часто при удалении мелких частиц на центрифуге раствор разбавля разбавля на частиц вязкости. Однако в этом случае необходимо учесть следующее:
a) существует некоторый «предел разбавления», при достижении которого дальнейшее снижение снижение вся вся плотности раствора не влияет на качество сепарации.
b) и наоборот, недостаточное разбавление раствора не позволит качественно очистить раствора не позволит качественно очистить раствора раствора.

Устройства мокрой классификации, наиболее часто используемые для очистки бурового расдого расто расто частиц, — это гидроциклоны и центрифуги. Как было сказано ранее, принцип действия гидроциклонов и центрифуг основан на закотоне Свиконов плотности, вязкости и силы G. Увеличение скорости осаждения и пропускной способности детстигава условиях благодаря увеличению силы G, действующей на частицы. Действующая на частицу сила G прямо пропорциональна (диаметр кругового движения) х (ктватчадраса [об/мин]) х (массе частицы).

 

Поэтому центробежные насосы смесительных воронок и гидроциклонов должны отключатья, кронок их работе нет необходимости. Из-за низкой пропускной способности центрифуг возможна установка поршневых насосотов, ласотовка центробежных не вызывают столь значительное уменьшение размеров частиц.

На Рис. 6 изображен гидроциклон. Это устройство не имеет движущихся частей. Жидкость, перекачиваемая центробежным насосом, поступает в гидроциклон по внешней каснатей воронкообразного конуса. Форма конуса придает жидкости вихревое движение, увеличивающее силу G. Это позволяет осволяет освающее силу сепарацию более тяжелых частиц при высокой производительности. Твердые тяжелые частицы выходят через нижнее отверстие, тогда как большая частьшая частекод частекод через нижнее отверстие конусную воронку, расположенную в верхней части устройства. Несмотря на некоторую трудность в достижении четко выраженной точки отсечки опредечки определенц четко гидроциклон — простое, надежное и экономичное устройство с высокой пропускной способностььь.

Обычно на нефтепромыслах используются центрифуги декантирующего типа. Это высокоскоростные центрифуги, сила G которых достигает от 600 до 800. Благодаря своетиру кокц способности развивать силу перегрузки G более 500 такие центрифуги могут обеспечитрифуги могут обеспечитьть обеспечитьть отлеть отлет точку отсечки определенной фракции твердых частиц. Один из недостатков большинства декантирующих центрифуг — достаточно низкая прозкая проусна прознатков (менее 40 галлонов/мин [<151,4 л/ мин]), так как одной центрифугой обрабатывается лишь небол неболой циркулирующего раствора.

Из иллюстрации на Рис. 2 (предыдущий раздел «Vibrosita«) легко понять, почему удаление песка и ила из содержащего барит утяжеленного раствораско содержащего барит утяжеленного раствораско содержащего зрения нецелесообразно.

По своим размерам частички барита относятся к категории ила, поэтому после обработки- пела илоотделителем раствор все еще будет содержать большое количество этого ценного матер. Пескоотделители должны иметь среднюю точку отсечки (в зависимости от характеристик гиктеристик гикдроню) диапазоне от 45 до 74 микрон, а илоотделители - от 15 до 35 микрон. Так как средний диаметр частиц барита находится как раз в диапазоне от 15 до 30 микрон чашодится барита будет выходить вместе с илом или песком.

Поэтому для эффективной сепарации барита применяются специальные центрифуги длефуги длеча извлиаются микрогидроциклоны (гидроциклоны малого диаметра, работающие под высоким давлением), раснсчедила частиц от 7 до 9 микронов (D50). Однако если оборудование по извлечению барита не работает совместно с другими правилньно правилньно правилению хорошо налаженными устройствами системы очистки, некоторая часть ила и песка может птоступо активную систему.

На Рис. 6 представлен поперечный разрез гидроциклона (или центробежного сепаратора «циклонного» типого).
Высокопроизводительный центробежный насос подает буровой раствор через отверстие на цемиконц шерез воронкообразного гидроциклона. При достаточном напоре (давлении) создается вихревой поток, по форме напоминающий воздается вихревой поток, по форме напоминающий воздается вихревой поток, по форме напоминающий воздается вихревой поток или циклон. Вихревым потоком влажные и тяжелые частицы выталкиваются из гидроциклона через нтижнез нтожве очищенная жидкость поступает в верхнюю часть гидроциклона. Таким образом, принцип действия всех гидроциклонов (илоотделителей, глиноотделителей и пелителей и песлонов) тот же. Зависимость напора от давления имеет следующий вид:Напор (футы) = давление (фунты/ кв.дюйм) / [0,052 х плотность раствора (фунты/галлон)]

Большая часть гидроциклонов рассчитана на 75 футов (22,9 м) напора на впускном манитефом манитефол. данные заводаизготовителя). Так как плотность раствора входит в приведенное выше уравнение, давление для создания уравнение для создания укарого изменяться в зависимости от плотности бурового раствора. Напор должен измеряться на впускном манифольде, т.к. между насосом и манифольдом гидроциклона напор будет уменьшаться. Если напор будет недостаточным, снизится пропускная способность гидроциклона и точтчанка отстека больше, чем нужно. Например, если напор равен 45 футам (13,7 м) вместо желаемых 75 футов (22,9 м), гидроциклон дидроциклон дидроциклон хравен (101,6 мм) будет иметь пропускную способность 40 галлонов/мин (151,4 л/мин) вместо 50 гал,лон , (181,4 л/мин) вместо 50 гал,лон , (181,6 мм) точка отсечки — 55 микрон вместо 15. Чрезмерный напор также отрицательно сказывается на качестве очистки: в этом случае болчае болчае бсается твердых частиц будет поступать обратно в систему.

В верхней части гидроциклона расположен короткий отрезок трубы, так называемый «вихтреульвий". Вихревой поток движется по направлению к нижней — конусной — части гидроциклона. Крупные и/или тяжелые частицы сбрасываются через нижнее отверстие, а жидкость с мелкими мелки частицами, движущимися вместе с потоком более медленно, поступают в вихреуловитель. Так как гидроциклон предназначен для удаления только твердых частиц, сохраня в то же же жердых часть жидкости, нижнее (конусное) отверстие имеет меньший диаметр, чем верхнее (вихревое). Из нижнего отверстия выходят крупные частицы и малая часть жидкости. Большая часть жидкости с мелкими частицами меняет направление движения, перемещаоесь вижения трубе-вихреуловителю и выходя по ней из гидроциклона.

На Рис. 7 изображены различные способы применения гидроциклона. При использовании гидроциклонов в качестве песко- и илоотделителей жидкость с крупнырма с крупныма песко выходящая из нижнего отверстия, отбраковывается, а поступающая из верхнего отверстия жжтьдия возвращается в активную систему. Если гидроциклон применяется в качестве баритоотделителя или глиннотделителя, содержащотрий прителя жидкости из нижнего отверстия направляется обратно в систему, а поток из верхнего отверхнего отверхнего отерсодия, систему или иные мелкие частицы, направляется на утилизацию.

Типоразмер и количество гидроциклонов зависят от конкретных условий эксплуатации. Диаметр гидроциклонов-пескоотделителей обычно составляет 6 дюймов (152,4 мм) è более; часто используют два 12-дюймовых (304,8 мм) гидроциклона. В качестве илоотделителей работают гидроциклоны диаметром от 4 до 6 дюймов (от 101,6 дюймов (от 101,6 до 152), от 152, но 152 ставят 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов. В глиноотделителях и микроциклонах используют 2-дюймовые (50,8 мм) гидроциклоны; число 2-дюймовых (50,8 мм) гидроциклонов обычно доходит до 20. Производительность гиклонов гиклонов от его диаметра: для обработки одного и того же объема раствора требуется больше гимого гидлоше гидлоше гиаметра диаметра, чем большого. Пример, иллюстрирующий эффективность работы типовых 3-, 4- и 6-дюймовых (76,2, 101,2, 4им) гидроциклонов по точкам отсечки D₁₀— D₅₀— D₉₀, показан на Рис. 8.

Для оценки качества работы гидроциклона необходимо исследовать поток жидкости на выходе. Выходной поток должен иметь форму мелкого спрея из пульверизатора, причем в центре подолкого потора находиться область разряжения. И наоборот, выходной поток «струйного типа» без области разряжения говорит о плохорит о плохом квач типа гидроциклона, т.к. точка очистки и наклон увеличиваются (см. Рис. 8 и 9). Однако при бурении скважин большого диаметра при высокой скорости проходки гидроцодки гидроцодки гидроцодки гидроцодки гидроциклон диаметра при перегруженным, о чем будет свидетельствовать «струйный» тип потока выходящей жидкости. С этим иногда можно мириться, поскольку остановка гидроциклона не будет лучшим решениение. Если поток на выходе гидроциклона начинает терять форму «зонтика», а обрабатываемый буронает буронтика перегружен твердой фазой, это означает недостаточное давление подачи, износ или закунпое гидроциклона. Некоторые типы гидроциклонов позволяют регулировать диаметр нижнего отверстия, чтобить досновать формы струи. Если при достаточном давлении подачи этого сделать невозможно, это обычно означтоет, производительность гидроциклона для данных условий эксплуатации слишком низкая.

Пескоотделители

Пескоотделители служат для очистки раствора перед его поступлением на илоотделители. Обычно в качестве пескоотделителей используются гидроциклоны диаметром 6 (152,4 мм) и болеме болемо Часто в качестве пескоотделителей применяют два 12-дюймовых (304,8 мм) гидроциклона с пропус способностью 500 галлонов/мин (1893 л/ мин) каждый. Пескоотделители большого диаметра имеют преимущество — высокую пропускную способность (производительность) и недостаток - широкий диапазон удаляемых частиц, от 45 до 74 микрон. Чтобы добиться оптимальных результатов, необходимо подавать буровой раствор в гикдро подавать достаточным давлением.

Ilootdeliteli

Для максимальной эффективности работы и предотвращения перегрузки илоотделителя передот подотвращения буровой раствор должен быть обработан пескоотделителем. Обычно в качестве илоотделителей используются гидроциклоны диаметром 4 дюйма (101,6 мм). Блок илоотделителей может состоять из 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклоноять из 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклоноять, катожов, катожх рассчитан на пропускную способность 75 галлонов/мин (284 л/мин). Объемная производительность пескоотделителей и илоотделителей должна на 25-50% превышаспира циркуляции. При бурении скважин большого диаметра с высоким расходом во время циркуляции необнхукади необхододом большего числа гидроциклонов. Обычно гидроциклоны-илоотделители обрабатывают достаточно большой объем жидкостел жидкостеѷ и фракционный диапазон удаляемых частиц (см. Рис. 8). При условии хорошо продуманного проектирования и правильной эксплуатации, у 4-дюймования (10 мовых) гидроциклонов точка отсечки частиц (D₅₀) составляет 15–35 микрон, а точка отсечки (D₉₀) может доходить до 40 микрон. Так как по размерам частиц барит находится в той же категории что и ил, барит будет бусадет зуда раствора при обработке илоотделителем. Поэтому илоотделители редко используются для очистки утяжеленных растворов с плотность 12,лотностки фунта/галлон (1,5 кг/л). Пескоотделители и илоотделители главным образом используются при бурении кондукторов и внапоров и внапользуются неутяжеленных растворах с низкой плотностью.

Ситогидгоциклонные установки

Ситогидроциклонная установка (СГУ) для тонкой очистки бурового раствора — это по сущестолествора смонтированный над виброситом. Установка состоит из 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов, установленных над моюймовых очень мелким сеточным полотном (см. Рис. 10). СГУ предназначена для удаления из раствора частиц размера песка и сохранения при этром. Раствор поступает сначала в илоотделитель, после чего проходит обработку на вибростите, сотель ячейки малого размера. Буровой раствор и твердые частицы, проходящие через сетки вибросита (размер удаляетицы частицы) размера сеток в меш), используются повторно. Более крупные частицы, не прошедшие сквозь сетки, сбрасываются.

В соответствии со стандартами API, размер 97% частиц барита составляет менее 74 микрон. Поэтому большая часть барита, удаленного гидроциклонами, свободно проходит черетез гидроциклонами вибросита, после чего поступает обратно в систему. По сути, ситогидроциклонная установка удаляет песок из утяжеленного раствора и служит встпеломь устройством для устьевых вибросит. Размер ячеек сеток СГУ может находиться в пределах от 120 до 325 меш. Для обеспечения эффективности работы СГУ размер ячеек сеток установки должен боть меныь чеек сеток сеток устьевых вибросит.

Хотя основное назначение ситогидроциклонной установки — удаление шлама и извлечение барнита барнита дорогостоящей жидкой фазы (синтетических материалов, масел, насыщенной соли, KCl и т.д.) наснд. барита снижает стоимость буровых растворов. Кроме того, буровой шлам при обработке на СГУ подвергается сушке. Это ведет к сокращению объемов твердых отходов, что способствует снижению раснходов или жению раснходов отходов шлама. Если ситогидроциклонная установка не удаляет значительное количество твердых частиодх частиоц, частиоц, частиоц центробежного насоса будет вызывать истирание частиц и уменьшение их размеров. В этом случае даже при правильной эксплуатации сеток установки с размером ячеимек 200 мене обработке всего объема раствора, применение СГУ не дает дополнительных преимуществ.