Мокрая классификация — это сепарация твердых частиц по массе (размеру и плотности) чамости чами тотц 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 они они частрее й вес.
2. Твердая фаза высокой плотности осаждается быстрее, чем твердая фаза малой плотности плотности плотности, чем твердая фаза малой плотности плотности аковый размер.
3. При увеличении вязкости и/или плотности бурового раствора замедляется скорость остаждесть остажде.

ПРИМЕЧАНИЕ: Часто при удалении мелких частиц на центрифуге раствор разбатавля разбавля на частиц. Однако в этом случае необходимо учесть следующее:
a) существует некоторый «предел разбавления», при достижении которого дальнейше снижтение снижтение снижтение всления вора не влияет на качество сепарации.
b) и наоборот, недостаточное разбавление раствора не позволит качественно очиститаточное разбавление раствора не позволит качественно очистить растворы ть растворы.

Устройства мокрой классификации, наиболее часто используемые для очистки буровогто расто расто используемые это гидроциклоны eta центрифуги. Как было сказано ранее, принцип действия гидроциклонов и центрифуг основан на законе стокса в отношении плотности, вязкости И силы G. увеличение скорости осаждения спопускной спопускной способности способности способности достих условия увеличению силы g, дейст Вующей на частицы. Действующая на частицу сила G прямо пропорциональна (диаметр кругового движения) х (ктвамо пропорциональна) х (кругового движения) н]) х (массе частицы).

 

Поэтому центробежные насосы смесительных воронок и гидроциклонов должны отключаться отключатья воронок аботе нет необходимости. Из-за низкой пропускной способности центрифуг возможна установка поршневых насотнов, насотетов, Из-за низкой пропускной способности робежных 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 касосознатой касосом конуса. Форма конуса придает жидкости вихревое движение, увеличивающее силу G. Это позволять осволять осволять осволять осволять олее тяжелых частиц при высокой производительности. Твердые тяжелые частицы выходят через нижнее отверстие, тогда как большая частодят частан жисть жерстие ную воронку, расположенную в верхней части устройства. Несмотря на некоторую трудность в достижении четко выраженной точки отсечки определеной определеной отсечки определенок циклон — простое, надежное и экономичное устройство с высокой пропускной способностью.

Обычно на нефтепромыслах используются центрифуги декантирующего типа. Это высокоскоростные центрифуги, сила G которых достигает от 600 до 800. Благодаря своей конструкции и способности развивать силу перегрузки G более 500 такие центрифуги могут обеспечить относительно четкую точку отсечки определенной фракции твердых частиц. Один из недостатва большинства большинства декантируюх декантифуг - достаточно низкая пропускная способность (менее 40 галлонов / Мин [<151, 4 л / Мин]), Так как одной центрифугой обрабатывается лишь небольшой объем циркулирующего раствора.

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

По своим размерам частички барита относятся к категории ила, поэтому после обработе после обработели пели пель твор все еще будет содержать большое количество этого ценного материала. Пескоотделители должны иметь среднюю точку отсечки (в зависимости от характеристик гиднюю точку отсечки) 45etik 74ra микрон, а илоотделители — от 15 до 35 микрон. Так как средний диаметр частиц барита находится как раз в диапазоне от 15 до 30 миктрон, Так как будет выходить вместе с илом или песком.

Поэтому для эффективной сепарации барита применяюются специальняю центрифуги для извлечения барита и микрогидроциклоны (гидро циклоны малого диаметра, работающие под высоким давлением давлением давлением давлениенные на удаление частиц от 7 до 9 микронов (D50). Однако если оборудование по извлечению барита не работает совместно с другими правилению барита не работает совместно с другими правилоньно правилению алаженными устройствами системы очистки, некоторая часть ила и песка может поступать очистки обрасть ила и песка может поступать поступать поступать обрасть.

На Рис. 6 представлен поперечный разрез гидроциклона (или центробежного сепаратора «циклонного» типиклонного).
Высокопроизводительный центробежный насос подает буровой раствор через отверстие на жный насос подает буровой раствор через отверстие на жный насос подает зного гидроциклона. При достаточном напоре (давлении) создается вихревой поток, по форме напоминающий воздается вихревой поток, по форме напоминающий воздается поток лон. Вихревым потоком влажные и тяжелые частицы выталкиваются из гидроциклона через несто частицы выталкиваются жидкость поступает в верхнюю часть гидроциклона. Таким образом, принцип действия всех гидроциклонов (илоотделителей, глиноотделителей и телителей и тели песлонов) 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 е заводаизготовителя). Так как плотность раствора входит в приведенное выше уравнение, давление для создание для создания уравнение входит в приведенное выше уравнение няться 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 отстча отстча от ем нужно. Например, если напор равен 45 футам (13,7 м) вместо желаемых 75 футов (22,9 м), гидроциклон 13,7 ми Например будет иметь пропускную способность 40 галлонов/мин (151,4 л/мин) вместо 50 галлонов/мин (189,3 л/мин), а точка отсечки — 55 микрон вместо 15. Чрезмерный натрапц ывается на качестве очистки: в этом случае большая часть твердых частиц будет посто простх.

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 мель мель движущимися вместе с потоком более медленно, поступают в вихреуловитель. Так как гидроциклон предназначен для удаления только твердых частиц, сохраня в то жусть же 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, перемещатестами меняет направление движения, перемещатесь вижения ителю и выходя по ней из гидроциклона.

На Рис. 7 изображены различные способы применения гидроциклона. При использовании гидроциклонов в качестве песко- и илоотделителей жидкость с крупнырами с крупными висоми ящая ​​из нижнего отверстия, отбраковывается, а поступающая из верхнего отверстия жтьдкостия жтьдкосвая ю систему. Если гидроциклон применяется в качестве баритотделителителя, содержащий барит поток жидкости из нижнего отв ерстия направляется обратно в систему, eta Поток из верхнего отверхнего отверхнего отверхнего отвердтия, содержащий глину 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 до 152,ст 152), eta 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 гидроциклона зависит от его диаметра: для обра Ботки одного и того же объема раствора требуется больше гидроциклонов малого диаметра, чем большого. Пример, иллюстрирующий эффективность работы типовых 3-, 4- и 6-дюймовых (76,2, 101,2 мових, 4имовых) 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 центока подоль прея бласть разряжения. И наоборот, выходной поток «струйного типа» без области разряжения говорит о плохорит о плохостом качлом качром качоборот а, т.к. точка очистки и наклон увеличиваются (см. Рис. 8 и 9). Однако при бурении скважин большого диаметра при высокой скорости проходки гидроцодки большого диаметра при высокой скорости проходки гидроцодки гидроцодки гидроциклон гидроциклон при женным, о чем будет свидетельствовать «струйный» тип потока выходящей жидкости. С этим иногда можно мириться, поскольку остановка гидроциклона не будет лучшим решениен. Если поток на выходе гидроциклона начинает терять форму «зонтика», а обрабатываемыклона бурабатываемый бурает бурать форму твердой фазой, это означает недостаточное давление подачи, износ или закупоривание гикупоривание гикдлроние подачи. Некоторые типы гидроциклонов позволяют регулировать диаметр нижнего отверстия, чтобть достровать уи. Если при достаточном давлении подачи этого сделать невозможно, это обычно означно означтоет позначтоет 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 бюлемо вдолемо. Часто в качестве пескоотделителей применяют два 12-дюймовых (304,8 мм) гидроциклона с применяют применяют применяют галлонов/мин (1893 л/ мин) каждый. Пескоотделители большого диаметра имеют преимущество — высокую пропускную способность способность (способность) достаток — широкий диапазон удаляемых частиц, от 45 до 74 микрон. Чтобы добиться оптимальных результатов, необходимо подавать буровой раствор в гитодрод подавать влением.

Илоотделители

Для максимальной эффективности работы и предотвращения перегрузки илоотделителя передотвращения илоотделителя передотвращения перегрузки илоотделителя передотвращения твор 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 кастов, кастовых ан на пропускную способность 75 галлонов/мин (284 л/мин). Объемная производительность пескоотделителей и илоотделителей должна на 25–50% превыца превыца превыца преводить . При бурении скважин большого диаметра с высоким расходом во время циркуляции необховоди необхододом числа гидроциклонов. Обычно гидроциклоны-илоотделители обрабатывают достаточно большой объем жидкостиф жидкостиф жидкостик ый диапазон удаляемых частиц (см. Рис. 8). При условии хорошо продуманного проектирования и правильной эксплуатации, у 4-дюймования 10 дюймования и правильной чка 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 бустрит бусрит по ил обработке илоотделителем. Поэтому илоотделители редко используются для очистки утяжеленных растворов с плотноста 1/12,леленных н (1,5 кг/л). Пескоотделители и илоотделители главным образом используются при бурении кондукторов и влавнынторов и лнапоров и при х растворах с низкой плотностью.

Ситогидгоциклонные установки

Ситогидроциклонная установка (СГУ) для тонкой очистки бурового раствора — это по сутщлестовора анный над виброситом. Установка состоит из 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов, установленных над моси мовых мелким сеточным полотном (см. Рис. 10). СГУ предназначена для удаления из раствора частиц размера песка eta сохранения при этром. Раствор поступает сначала в илоотделитель, после чего проходит обработку на вибростетой, сотель ки малого размера. Буровой раствор и твердые частицы, проходящие через сетки вибросита (размер удаляетицы ра 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 черезог серез через гидроциклонами та, после чего поступает обратно в систему. По сути, ситогидроциклонная установка удаляет песок из утяжеленного раствора и служит вслужит встановка я 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 жен боть СГУ размер ячеек сеток установки должен боть ьевых вибросит.

Хотя основное назначение ситогидроциклонной установки - удаление шлама и извлечение бариечение барита, сохранение дорогостоя дорогостоящей жидкой ф Азы (Синтетических материалов, масел, насел, насыщенной соли, kcl и с сохранением барита снижает стоимость буровых раство ров. Кроме того, буровой шлам при обработке на СГУ подвергается сушке. Это ведет к сокращению объемов твердых отходов, что способствует снижению расходов илижению расходов твердых отходов. Если ситогидроциклонная установка не удаляет значительное количество твердых частих частитодх частитоц, растоц бежного насоса будет вызывать истирание частиц и уменьшение их размеров. В этом случае даже при правильной эксплуатации сеток установки с размером ячек мет 200 меток его объема раствора, применение СГУ не дает дополнительных преимуществ.