Мокрая классификация — это сепарация твердых частиц по массе (размеру и плотности) частиц методами, отнытами 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 если они имольый имеют вес.
2. Твердая фаза высокой плотности осаждается быстрее, чем твердая фаза малой плотности, дажердае если размер.
3. При увеличении вязкости и/или плотности бурового раствора замедляется скорость осаждения частиц.

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

Устройства мокрой классификации, наиболее часто используемые для очистки бурового раствора от твердыц ч, —эстификации гидроциклоны ja центрифуги. Как было сказано ранее, принцип действия гидроциклонов и центрифуг основан на законе Стокса в отностношении силы G. Увеличение скорости осаждения и пропускной способности достигается в этих условиях благодаря увеличению силы G, действующей на частицы. Действующая на частицу сила G прямо пропорциональна (диаметр кругового движения) х (квадрат частоты) х (квадрат частоты) (массе частицы).

 

Поэтому центробежные насосы смесительных воронок и гидроциклонов должны отключаться всякий раз, бентробежные необходимости. Из-за низкой пропускной способности центрифуг возможна установка поршневых насосов, которые в отлитбежххонычие 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 касательной воронусгобра. Форма конуса придает жидкости вихревое движение, увеличивающее силу G. Это позволяет осущебесвеютра тяжелых частиц при высокой производительности. Твердые тяжелые частицы выходят через нижнее отверстие, тогда как большая часть жидкости поднуснимаетвердуснемаетверстие воронку, расположенную в верхней части устройства. Несмотря на некоторую трудность в достижении четко выраженной точки отсечки определенной фракции чациколдции четко 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 конструкциси силу перегрузки G более 500 такие центрифуги могут обеспечить относительно четкую точку отсечки определенной фракции твердых частиц. Один из недостатков большинства декантирующих центрифуг — достаточно низкая пропускная/ способность [<151,4 л/ мин]), так как одной центрифугой обрабатывается лишь небольшой объем циркулируюствораго.

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

По своим размерам частички барита относятся к категории ила, поэтому после обработки песко- или илоетлде песко- или илоетлде еще будет содержать большое количество этого ценного материала. Пескоотделители должны иметь среднюю точку отсечки (в зависимости от характеристик гидроциклона) па дзо5 гидроциклона 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, большая часта выходить вместе с илом или песком.

Поэтому для эффективной сепарации барита применяются специальные центрифуги для извлечективной сепарации барита специальные центрифуги для извлечекирокилокритый (гидроциклоны малого диаметра, работающие под высоким давлением), рассчитанные на удаление частиц от97 частиц микронов (D50). Однако если оборудование по извлечению барита не работает совместно с другими правильно подобранными и хонолными и хононрош устройствами системы очистки, некоторая часть ила и песка может поступать обратно в активную систему.

На Рис. 6 представлен поперечный разрез гидроциклона (или центробежного сепаратора «циклонного» типа).
Высокопроизводительный центробежный насос подает буровой раствор через отверстие на широком конце воронком конце воровой раствор через отверстие на широком конце воронком. При достаточном напоре (давлении) создается вихревой поток, по форме напоминающий водякную воронку, толрмонц. Вихревым потоком влажные и тяжелые частицы выталкиваются из гидроциклона через нижнее отверстие,иячерстие, жидкость поступает в верхнюю часть гидроциклона. Таким образом, принцип действия всех гидроциклонов (илоотделителей, глиноотделителей и пескоотденей)ижДелите. 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 манифольде (см. техинеческны) заводаизготовителя). Так как плотность раствора входит в приведенное выше уравнение, давление для создания указанного напора моженя ться может 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 точка отсечки станет бочночки станет Например, если напор равен 45 футам (13,7 м) вместо желаемых 75 футов (22,9 м), гидроциклон диамю101,4 метай) будет иметь пропускную способность 40 галлонов/мин (151,4 л/мин) вместо 50 галлонов/мин (189,3 л/мин), 189,3 л/мин, 5 микрон вместо 15. Чрезмерный напор также отрицательно сказывается на качестве очистки: в эвтом случерстае бохччестае бохччестае бочестве очистки частиц будет поступать обратно в систему.

В верхней части гидроциклона расположен короткий отрезок трубы, так называемый «вихреуловитель». Вихревой поток движется по направлению к нижней — конусной — части гидроциклона. Крупные и/или тяжелые частицы сбрасываются через нижнее отверстие, а жидкость с мелкими и легким движущимися вместе с потоком более медленно, поступают в вихреуловитель. Так как гидроциклон предназначен для удаления только твердых частиц, сохраняя в то же, время большую (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 вверх по трух вверх по трую выходя по ней из гидроциклона.

На Рис. 7 изображены различные способы применения гидроциклона. При использовании гидроциклонов в качестве песко- и илоотделителей жидкость с крупными твердыми твердыми частыми части нижнего отверстия, отбраковывается, а поступающая из верхнего отверстия жидкость возвращается в аютия систему. Если гидроциклон применяется в качестве баритоотделителя или глиннотделителя, содержащий баристжж пото отверстия направляется обратно в систему, а поток из верхнего отверстия, содержащий глину или иные мели 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 152,4 мч), но1,6 до 152,4 mm. 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 гидатегитза: для обработки одного и того же объема раствора требуется больше гидроциклонов малого диаметра, чем большого. Пример, иллюстрирующий эффективность работы типовых 3-, 4- ja 6-дюймовых (76,2, 101,6 ja 152,4 мовиктив) 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 потока должен потока должен нахо разряжения. И наоборот, выходной поток «струйного типа» без области разряжения говорит о плохом качестве работы гилдро., типоты гилдро. точка очистки и наклон увеличиваются (см. Рис. 8 и 9). Однако при бурении скважин большого диаметра при высокой скорости проходки гидроциклон может оказатьныЇе пеморегчуЇ будет свидетельствовать «струйный» тип потока выходящей жидкости. С этим иногда можно мириться, поскольку остановка гидроциклона не будет лучшим решением. Если поток на выходе гидроциклона начинает терять форму «зонтика», а обрабатываемый буроворей раственер не пуроводрей раственер не фазой, это означает недостаточное давление подачи, износ или закупоривание гидроциклона. Некоторые типы гидроциклонов позволяют регулировать диаметр нижнего отверстия, чтобы добиться нужной. Если при достаточном давлении подачи этого сделать невозможно, это обычно означает, что производителностаточном 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 более дюймов. Часто в качестве пескоотделителей применяют два 12-дюймовых (304,8 мм) гидроциклона с пропускной спо50ст0юю галлонов/мин (1893 л/ мин) каждый. Пескоотделители большого диаметра имеют преимущество — высокую пропускную способность (производе)стельность (производе) широкий диапазон удаляемых частиц, от 45 до 74 микрон. Чтобы добиться оптимальных результатов, необходимо подавать буровой раствор в гидроциклон под додавленистаточ.

Ilotdeliitit

Для максимальной эффективности работы и предотвращения перегрузки илоотделителя перед подачей на негой 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) гидроциклонов, каждкорый ихраскорый пропускную способность 75 галлонов/мин (284 л/мин). Объемная производительность пескоотделителей и илоотделителей должна 25–50 % превышать расход при. При бурении скважин большого диаметра с высоким расходом во время циркуляции необходима устачсга устаметра гидроциклонов. Обычно гидроциклоны-илоотделители обрабатывают достаточно большой объем жидкости и имеют узнракий фонракий удаляемых частиц (см. Рис. 8). При условии хорошо продуманного проектирования и правильной эксплуатации, у 4-дюймовых (101,6 мм) гичноцирования 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 удаляться из размеракрам из раствора илоотделителем. Поэтому илоотделители редко используются для очистки утяжеленных растворов с плотностью более 12,5/1,5 более кг/л). Пескоотделители и илоотделители главным образом используются при бурении кондукторов и направлений на правлений на нелотделители нелутели низкой плотностью.

Ситогидгоциклонные установки

Ситогидроциклонная установка (СГУ) для тонкой очистки бурового раствора — это по существу илоотделитель, смонтыйровантий виброситом. Установка состоит из 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов, установленных над мощным виброс сеточным полотном (см. Рис. 10). СГУ предназначена для удаления из раствора частиц размера песка и сохранения при этом барита. Раствор поступает сначала в илоотделитель, после чего проходит обработку на вибросите, сетки которого имочелитель размера. Буровой раствор и твердые частицы, проходящие через сетки вибросита (размер удаляемых частистиц заовистицы 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 через сетку,баивищеполе осушающепго чего поступает обратно в систему. По сути, ситогидроциклонная установка удаляет песок из утяжеленного раствора и служит вспомогательным вспомогательным вспомогательным вибросит. Размер ячеек сеток СГУ может находиться в пределах от 120 до 325 меш. Для обеспечения эффективности работы СГУ размер ячеек сеток установки должен быть меньше, чем вибросит.

Хотя основное назначение ситогидроциклонной установки — удаление шлама и извлечение барита, сохранекойжжигойя дочение фазы (синтетических материалов, масел, насыщенной соли, KCl и т.д.) наряду с сохранением баритата сниА буровых растворов. Кроме того, буровой шлам при обработке на СГУ подвергается сушке. Это ведет к сокращению объемов твердых отходов, что способствует снижению расходов на утилизацашашаша. Если ситогидроциклонная установка не удаляет значительное количество твердых частиц, работа податебероце насоса будет вызывать истирание частиц и уменьшение их размеров. В этом случае даже при правильной эксплуатации сеток установки с размером ячеек 200 меъ и мебебегораша менеее и отом раствора, применение СГУ не дает дополнительных преимуществ.