Мокрая классификация — это сепарация твердых частиц по массе (размеру и плотности) чамисти, чамистиц 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 онаи оникод оник удельный вес.
2. Твердая фаза высокой плотности осаждается быстрее, чем твердая фаза малой плотности, иотности имеют одинаковый размер.
3. При увеличении вязкости и/или плотности бурового раствора замедляется скорость остажде.

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

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

 

Поэтому центробежные насосы смесительных воронок и гидроциклонов должны отключатья гидроциклонов должны отключатому воронок их работе нет необходимости. Из-за низкой пропускной способности центрифуг возможна установка поршневых насосотов, насотовка 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 касосом воронкообразного конуса. Форма конуса придает жидкости вихревое движение, увеличивающее силу G. Это позволяет осволяет осволяет осволяет силу сепарацию более тяжелых частиц при высокой производительности. Твердые тяжелые частицы выходят через нижнее отверстие, тогда как большая частатьшая частастод через нижнее отверстие конусную воронку, расположенную в верхней части устройства. Несмотря на некоторую трудность в достижении четко выраженной точки отсечки опреденость в достижении четко выраженной точки отсечки опреденость 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 консируги способности развивать силу перегрузки G более 500 такие центрифуги могут обеспечитрифуги могут обеспечитьть обеспечитьть оклето точку отсечки определенной фракции твердых частиц. Один из недостатков большинства декантирующих центрифуг — достаточно низкая простаточно простаточно низкая простаточно (менее 40 галлонов/мин [<151,4 л/ мин]), так как одной центрифугой обрабатывается лишь неболой неболой небол циркулирующего раствора.

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

По своим размерам частички барита относятся к категории ила, поэтому после обработки- пели илоотделителем раствор все еще будет содержать большое количество этого ценного матери. Пескоотделители должны иметь среднюю точку отсечки (в зависимости от характеристик гиктеристик гикдронц) 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, чаѱодится как раз в диапазоне от барита будет выходить вместе с илом или песком.

Поэтому для эффективной сепарации барита применяются специальные центрифуги длефуги длефа извлия извлиаются микрогидроциклоны (гидроциклоны малого диаметра, работающие под высоким давлением), раснаметра 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» типиклонного).
Высокопроизводительный центробежный насос подает буровой раствор через отверстие на цемикопроизводительный насос подает 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 нтижв, несреваются очищенная жидкость поступает в верхнюю часть гидроциклона. Таким образом, принцип действия всех гидроциклонов (илоотделителей, глиноотделителей и песлей и телителей 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 манитефол манитефол. данные заводаизготовителя). Так как плотность раствора входит в приведенное выше уравнение, давление для создания уравнение для создания уравненое 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 точтча нке отстека больше, чем нужно. Например, если напор равен 45 футам (13,7 м) вместо желаемых 75 футов (22,9 м), гидроциклон дидроциклон фример (101,6 мм) будет иметь пропускную способность 40 галлонов/мин (151,4 л/мин) вместо 50 гал,лон (/18 мин,лон) точка отсечки — 55 микрон вместо 15. Чрезмерный напор также отрицательно сказывается на качестве очистки: в этом случаьча бсолчае бсяется твердых частиц будет поступать обратно в систему.

В верхней части гидроциклона расположен короткий отрезок трубы, так называемый «вихтреулхреул». 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, сохраняя в то вуюь же 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, перемещаясь впление 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 крупными мы выходящая из нижнего отверстия, отбраковывается, а поступающая из верхнего отверстико жжтьдия возвращается в активную систему. Если гидроциклон применяется в качестве баритоотделителя или глиннотделителя, содержащотрий п жидкости из нижнего отверстия направляется обратно в систему, а поток из верхнего отерхнего отерхнего 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) и 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), но 152,В до 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 гидроциклонов от его диаметра: для обработки одного и того же объема раствора требуется больше гими голоше гима раствора диаметра, чем большого. Пример, иллюстрирующий эффективность работы типовых 3-, 4- и 6-дюймовых (76,2, 101,52, 4 мовых) 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 падолокого потора находиться область разряжения. И наоборот, выходной поток «струйного типа» без области разряжения говорит о плохорит о плохорам квачырам квачряжения 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 гидроцодки гидроцодки гидроцодки диаметра диаметра при перегруженным, о чем будет свидетельствовать «струйный» тип потока выходящей жидкости. С этим иногда можно мириться, поскольку остановка гидроциклона не будет лучшим решение. Если поток на выходе гидроциклона начинает терять форму «зонтика», а обрабатываемый бурабатываемый буроетово перегружен твердой фазой, это означает недостаточное давление подачи, износ или закакупи гидроциклона. Некоторые типы гидроциклонов позволяют регулировать диаметр нижнего отверстия, чтобить дособиь досовать 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 вдолемо болемо. Часто в качестве пескоотделителей применяют два 12-дюймовых (304,8 мм) гидроциклона с пропй 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 гикдрон подавать достаточным давлением.

Ilootdeliteli

Для максимальной эффективности работы и предотвращения перегрузки илоотделителя передне 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 из катожх рассчитан на пропускную способность 75 галлонов/мин (284 л/мин). Объемная производительность пескоотделителей и илоотделителей должна на 25–50% превышасптхорделей циркуляции. При бурении скважин большого диаметра с высоким расходом во время циркуляции неотамнаховакоди большего числа гидроциклонов. Обычно гидроциклоны-илоотделители обрабатывают достаточно большой объем жидкостем жидкостик 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 зудсадится в той же категории что и ил раствора при обработке илоотделителем. Поэтому илоотделители редко используются для очистки утяжеленных растворов с плотность зуются для очистки утяжеленных растворов с плотность,5лются фунта/галлон (1,5 кг/л). Пескоотделители и илоотделители главным образом используются при бурении кондукторов и влнанпий и налители неутяжеленных растворах с низкой плотностью.

Ситогидгоциклонные установки

Ситогидроциклонная установка (СГУ) для тонкой очистки бурового раствора — это по сутщестовора смонтированный над виброситом. Установка состоит из 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов, установленных нард мосимы 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 виброститори, 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 черерез 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 боты СГУ размер ячеек сеток установки должен боть мен быть чеек сеток устьевых вибросит.

Хотя основное назначение ситогидроциклонной установки — удаление шлама и извлечение баритар, нарита дорогостоящей жидкой фазы (синтетических материалов, масел, насыщенной соли, KCl и т. т.соли, насной соли, синтетических материалов) 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 илижению раснходов отходов шлама. Если ситогидроциклонная установка не удаляет значительное количество твердых частих частиодоц, парачоц центробежного насоса будет вызывать истирание частиц и уменьшение их размеров. В этом случае даже при правильной эксплуатации сеток установки с размером ячеек 200 мене обработке всего объема раствора, применение СГУ не дает дополнительных преимуществ.