Мокрая классификация — это сепарация твердых частиц по массе (размеру и плотности) частиц методлачи, 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 имеют оди наже если они имеют оди наже
2. Твердая фаза высокой плотности осаждается быстрее, чем твердая фаза малой плодности, даже никити даже никити 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 снижкения вя. Однако в этом случае необходимо учесть следующеее:
a) существует некоторый «предел разбавления», при достижении которого дальнейшее снижение вязконтл врсо влияет на качество сепарации.
b) и наоборот, недостаточное разбавление раствора не позволит качественно очистить раствор от твердой.

Устройства мокрой классификации, наиболее часто используемые для очистки бурового раствора от твича ды гидроциклоны и центрифуги. Как было сказано ранее, принцип действия гидроциклонов и центрифуг основан на законе Стокса в отнкилстини и силы G. Увеличение скорости осаждения и пропускной способности достигается в этих условиях всичагод действующей на частицы. Действующая на частицу сила G прямо пропорциональна (диаметр кругового движения) х (квадрат частоты винира] (mассе частицы).

 

Поэтому центробежные насосы смесительных воронок и гидроциклонов должны отключаться всякий раз, кигда tsis yog lawm os. Из-за низкой пропускной способности центрифуг возможна установка поршневых насосов, которые в отличие отличие отличие вызывают столь значительное уменьшение размеров частиц.

Nias Рис. 6 lub hlis dhau los. Это устройство не имеет движущихся частей. Жидкость, перекачиваемая центробежным насосом, поступает в гидроциклон по внешней касаотелонкй воброциклон внешней касателонкой ворононкоронкоронку Форма конуса придает жидкости вихревое движение, увеличивающее силу G. Это позволяет осуществилять тяжелых частиц при высокой производительности. Твердые тяжелые частицы выходят через нижнее отверстие, тогда как большая часть жидкости поднимвает воронку, расположенную в верхней части устройства. Несмотря на некоторую трудность в достижении четко выраженной точки отсечки определенной форакции част 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 констру книтр развивать силу перегрузки G более 500 такие центрифуги могут обеспечить относительно чоткую точрку фракции твердых частиц. Один из недостатков большинства декантирующих центрифуг — достаточно низкая пропускная способновногел (40 мм [<151,4 л/мин]), так как одной центрифугой обрабатывается лишь небольшой объем циркулорующегво раст

Из иллюстрации ntawm Рис. 2 (Piv txwv li раздел «Вибросита«) легко понять, почему удаление песка и ила из содержащего барит утяжеленного раствора с пркактийтичес tsis muaj leej twg paub.

По своим размерам частички барита относятся к категории ила, поэтому после обработки песвоко- илирте илирому все еще будет содержать большое количество этого ценного материала. Пескоотделители должны иметь среднюю точку отсечки (в зависимости от характеристик гидроциклона в 4 да да 4 дниклона) 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 бристь выходить вместе с илом или песком.

Поэтому для эффективной сепарации барита применяются специальные центрифуги для изволечения барикита (гидроциклоны малого диаметра, работающие под высоким давлением), рассчитанные на удаление чосовтиц от 9 7 дер. Однако если оборудование по извлечению барита не работает совместно с другими правильно подобранным нажавильно подобранным устройствами системы очистки, некоторая часть ила и песка может поступать обратно в активнум систе .

Nias Рис. 6 представлен поперечный разрез гидроциклона (или центробежного сепаратора «циклонного» типа).
Высокопроизводительный центробежный насос подает буровой раствор через отверстие на широком конце вобронко гидроциклона. При достаточном напоре (давлении) создается вихревой поток, по форме напоминающий водяную воронку, торнадлу, тиорнку Вихревым потоком влажные и тяжелые частицы выталкиваются из гидроциклона через нижнее отверстия а поступает в верхнюю часть гидроциклона. Таким образом, принцип действия всех гидроциклонов (илоотделителей, глиноотделителей и пескоотлий) тескоотлижи тескоотлижи тескоотлий те 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. технические заводаизготовителя). Так как плотность раствора входит в приведенное выше уравнение, давление для создания укаизанного напяжора 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 отсочонки бтажнет. Например, если напор равен 45 футам (13,7 м) вместо желаемых 75 футов (22,9 м), гидроммиклон диаметй 1, 46 метра будет иметь пропускную способность 40 галлонов/мин (151,4 л/мин) вместо 50 галлонот/мин — 189,3 ч 5 час, микрон вместо 15. Чрезмерный напор также отрицательно сказывается на качестве очистки: в этом случашать бесплатно 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 лечгкити, движущимися вместе с потоком более медленно, поступают в вихреуловитель. Так как гидроциклон предназначен для удаления только твердых частиц, сохраняя в то же вректь бись, сохраняя в то же вректь бись, 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 вверх по вирубе- выходя по ней из гидроциклона.

Nias Рис. 7 изображены различные способы применения гидроциклона. При использовании гидроциклонов в качестве песко- и илоотделителей жидкость с крупными твердыми чист, нижнего отверстия, отбраковывается, а поступающая из верхнего отверстия жидкость возвращается в усти. Если гидроциклон применяется в качестве баритоотделителя или глиннотделителя, содержощий баритж подержощий баритж подержощий баритж подержощий баритж подержощий отверстия направляется обратно в систему, а поток из верхнего отверстия, содержащий глину или инысие ме nyob rau hauv 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 мм), битлта 2 но 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 з ва: для обработки одного и того же объема раствора требуется больше гидроциклонов малого диометрга, чем Пример, иллюстрирующий эффективность работы типовых 3-, 4- и 6-дюймовых (76,2, 101,6 и 152,4 пкатом) гидо от сечки D₁₀—D₅₀—D₉₀, показан rau 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 дольжна находольна находной поток должен иметь разряжения. И наоборот, выходной поток «струйного типа» без области разряжения говорит о плохом качестве работы, гидро. точка очистки и наклон увеличиваются (см. Рис. 8 thiab 9). Однако при бурении скважин большого диаметра при высокой скорости проходки гидроциклон мнужет о я за о чем 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 буровой раствор не фазой, это означает недостаточное давление подачи, износ или закупоривание гидроциклона. Некоторые типы гидроциклонов позволяют регулировать диаметр нижнего отверстия, чтобы добиться нирожной . Если при достаточном давлении подачи этого сделать невозможно, это обычно означает, что произтьлод 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 более дюймов. Часто в качестве пескоотделителей применяют два 12-дюймовых (304,8 мм) гидроциклона с пропускной 5 спропускной спропускной галлонов/мин (1893 л/ мин) каждый. Пескоотделители большого диаметра имеют преимущество — высокую пропускную способность (производител) — широкий диапазон удаляемых частиц, от 45 до 74 микрон. Чтобы добиться оптимальных результатов, необходимо подавать буровой раствор в гидроциклон под чвате

Илоотделители

Для максимальной эффективности работы и предотвращения перегрузки илоотделителя перед подачей нар него 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) гидроциклонов, каждый из краосотнов, качидый из краосотнов пропускную способность 75 галлонов/мин (284 л/мин). Объемная производительность пескоотделителей и илоотделителей должна на 25–50% превышать расход при при. При бурении скважин большого диаметра с высоким расходом во время циркуляции необходима устльнов гидроциклонов. Обычно гидроциклоны-илоотделители обрабатывают достаточно большой объем жидкости и имеют узкий фра удаляемых частиц (sm. Рис. 8). При условии хорошо продуманного проектирования и правильной эксплуатации, у 4-дюймовых (101,6 мнчоо) гитлуатации 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 удалять ся из ра илоотделителем. Поэтому илоотделители редко используются для очистки утяжеленных растворов с плотностью боленоное 12,5/5 kg/li). Пескоотделители и илоотделители главным образом используются при бурении кондукторов и направлеторов и направлетния наж не с низкой плотностью.

Ситогидгоциклонные установки

Ситогидроциклонная установка (СГУ) для тонкой очистки бурового раствора — это по существу иловоотльел нанелинат виброситом. Установка состоит из 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов, установленных над мощным вибкросит 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 котиорогой mалого размера. Буровой раствор и твердые частицы, проходящие через сетки вибросита (размер удаляемых частиц сиртавета в меш), используются повторно. Более крупные частицы, tsis yog 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 осушающегосушающего чего поступает обратно в систему. По сути, ситогидроциклонная установка удаляет песок из утяжеленного раствора и служит вспомовратель 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 быть меньше, четок у вибросит.

Хотя основное назначение ситогидроциклонной установки — удаление шлама и извлечение барита, сохранеягйтей дораненией фазы (синтетических материалов, масел, насыщенной соли, KCl и т.д.) наряду с сохранением барита овыжиет ст растворов. Кроме того, буровой шлам при обработке на СГУ подвергается сушке. Это ведет к сокращению объемов твердых отходов, что способствует снижению расходов на утилизацию шлама. Если ситогидроциклонная установка не удаляет значительное количество твердых частиц, работа прожогеще насоса будет вызывать истирание частиц и уменьшение их размеров. В этом случае даже при правильной эксплуатации сеток установки с размером ячеек от 200 моеш и менеа объема раствора, применение СГУ не дает дополнительных преимуществ.