Мокрая классификация — это сепарация твердых частиц по массе (размеру и плотности) частиц методами, отличнывими отсеивания. Все устройства мокрой классификации осуществляют сепарацию согласно закону Стокса. Качество мокрой классификации зависит saka нескольких факторов:
1. Более крупные частицы осаждаются быстрее, чем более мелкие частицы, даже если они имеют одинакодв
2. Твердая фаза высокой плотности осаждается быстрее, чем твердая фаза малой плотности осаждается быстрее, чем твердая фаза малой плотности, даже если от и 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 снижения вязкости. Однако в этом случае необходимо учесть следующее:
a) существует некоторый «предел разбавления», при достижении которого дальнейшее снижение вязкости или плостиности ли качество сепарации.
b) и наоборот, недостаточное разбавление разбавление раствора не позволит качественно очистить раствор от твердой фазы.

Устройства мокрой классификации, наиболее часто используемые для очистки бурового раствора от твердых частил, — твердых частиги центрифуги. Как было сказано ранее, принцип действия гидроциклонов и центрифуг основан на законе Стокса в отношении пл, силы G. Увеличение скорости осаждения и пропускной способности достигается в этих условиях благодаря уюліче действующей на частицы. Действующая на частицу сила G прямо пропорциональна (диаметр кругового движения) х (квадрат частоты вра/хмия [])с pithik).

 

Поэтому центробежные насосы смесительных воронок и гидроциклонов должны отключаться всякий раз, когд раз, коихтра необходимости. Из-за низкой пропускной способности центрифуг возможна установка поршневых насосов, которые в отличие от троб 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 воронкогобразноб. Форма конуса придает жидкости вихревое движение, увеличивающее силу G. Это позволяет осуществлять сеплибрать частиц при высокой производительности. Твердые тяжелые частицы выходят через нижнее отверстие, тогда как большая часть жидкости поднимается в рокню расположенную в верхней части устройства. Несмотря на некоторую трудность ing достижении четко выраженной точки отсечки определенной фракци чгистироц, надежное и экономичное устройство с высокой пропускной способностью.

Обычно на нефтепромыслах используются центрифуги декантирующего типа. Это высокоскоростные центрифуги, сила G которых достигает saka 600 nganti 800. Благодаря своей конструтьскцио биспод перегрузки G более 500 такие центрифуги могут обеспечить относительно четкую точку отсечки определетнкий частиц. Один из недостатков большинства декантирующих центрифуг — достаточно низкая пропускная способность (меное/40 мене/40 л/ мин]), utawa 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 с практической точащего барит утяжеленного раствора с практической точеской точники .

По своим размерам частички барита относятся к категории ила, поэтому после обработки песко- или илотделителетлетм содержать большое количество этого ценного материала. Пескоотделители должны иметь среднюю точку отсечки (ing зависимости от характеристик гидроциклона) ing диапозо4н, 455 а илоотделители — saka 15 nganti 35 микрон. Так как средний диаметр частиц барита находится как раз в диапазоне saka 15 nganti 30 микрон, большая часбить бдарит с илом или песком.

Поэтому для эфффективной сепарации барита применяются специальные центрифуги для извлечения барита и мроикроция (гидроциклоны малого диаметра, работающие под высоким давлением), рассчитанные на удаление частиц saka 7 до 50н м Однако если оборудование по извлечению барита не работает совместно с другими правильно подобранными ховармустно системы очистки, некоторая часть ила и песка может поступать обратно в активную систему.

На Рис. 6 представлен поперечный разрез гидроциклона (utawa центробежного сепаратора «циклонного» типа).
Высокопроизводительный центробежный насос подает буровой раствор через отверстие на широком конце воронкогообраки. При достаточном напоре (давлении) создается вихревой поток, по форме напоминающий водяную воронку, торнадо лили . Вихревым потоком влажные и тяжелые частицы выталкиваются из гидроциклона через нижнее отверстие отверстие, а очищетсуть верхнюю часть гидроциклона. Таким образом, принцип действия всех гидроциклонов (илоотделителей, глиноотделителей и пескоотделителей) диж. Зависимость напора от давления имеет следующий вид:Напор (футы) = давление (фунты/ кв.дюйм) / [0,052 х плотность раствора (фунты/галлон)]

Большая часть гидроциклонов рассчитана ing 75 футов (22,9 м) напора на впускном манифольде (см. технические дандово). Так как плотность раствора входит в приведенное выше уравнение, давление для создания указанного напора моженет 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 больше, жнет больше Tuladhane, kanggo 45 футам (13,7 м) вместо желаемых 75 футов (22,9 м), гидроциклон диаметра 4 (11,55) иметь пропускную способность 40 галлонов/мин (151,4 л/мин) вместо 50 галлонов/мин (189,3 л/мин), а 55ч мин вместо 15. Чрезмерный напор также отрицательно сказывается на качестве очистки: в этом случае большая часдить т бвистки поступать обратно в систему.

В верхней части гидроциклона расположен короткий отрезок трубы, lan 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 легкими ча,стижци вместе с потоком более медленно, поступают в вихреуловитель. Так как гидроциклон предназначен для удаления только твердых частиц, сохраняя в то же время большую, чдасть частиц (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 верх по трубе-вител хю ней из гидроциклона.

На Рис. 7 изображены различные способы применения гидроциклона. При использовании гидроциклонов в качестве песко- и илоотделителей жидкость с крупными твердыми частивцихид, отверстия, отбраковывается, а поступающая из верхнего отверстия жидкость возвращается в активную систему. Если гидроциклон применяется в качестве баритоотделителя utawa глиннотделителя, содержащий барит поток жидкостижисти направляется обратно в систему, поток из верхнего отверстия, содержащий глину utawa иные мелкие частицил, тна

Типоразмер и количество гидроциклонов зависят от конкретных условий эксплуатации. Диаметр гидроциклонов-пескоотделителей обычно составляет 6 дюймов (152,4 мм) lan более; часто используют два 12-дюймовых (304,8 мм) гидроциклона. В качестве илоотделителей работают гидроциклоны диаметром saka 4 nganti 6 taun (saka 101,6 nganti 152,4 мм), saka 12 метром 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 гидроциклона завистер обработки одного и того же объема раствора требуется больше гидроциклонов малого диаметра, чем большого. Contone, илюстрирующий эфффективность работы типовых 3-, 4- lan 6-дюймовых (76,2, 101,6 и 152,4 мм) гидро 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 должна находиться облать. И наоборот, выходной поток «струйного типа» utawa без области разряжения говорит о плохом качестве работы гидро,ц икло. точка очистки и наклон увеличиваются (см. Рис. 8 и 9). Однако при бурении скважин большого диаметра при высокой скорости проходки гидроциклон может оказаться перегдрму 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 перегружен означает недостаточное давление подачи, износ или закупоривание гидроциклона. Некоторые типы гидроциклонов позволяют регулировать диаметр нижнего отверстия, чтобы добиться нужной формы. Если при достаточном давлении подачи этого сделать невозможно, это обычно означает, что производительность гидна 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) lan более дюймов. Часто в качестве пескоотделителей применяют два 12-дюймовых (304,8 мм) гидроциклона с пропускной способн50 галлонов/мин (1893 л/ мин) каждый. Пескоотделители большого диаметра имеют преимущество — высокую пропускную способность (производительность) диапазон удаляемых частиц, saka 45 kanggo 74 микрон. Чтобы добиться оптимальных результатов, необходимо подавать буровой раствор в гидроциклон под достаточным давлним

Илоотделители

Для максимальной эффективности работы и предотвращения перегрузки илоотделителя перед подачей на него булвоть 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 костички пропускную способность 75 галлонов/мин (284 л/мин). Объемная производительность пескоотделителей и илоотделителей должна ing 25–50% превышать расход при циркуляци. При бурении скважин большого диаметра с высоким расходом во время циркуляции необходима установка гольсла гидроциклонов. Обычно гидроциклоны-илоотделители обрабатывают достаточно большой объем жидкости и имеют узкий фракидион удаляемых частиц (см. Рис. 8). При условии хорошо продуманного проектирования и правильной эксплуатации, у 4-дюймовых (101,6 м) гидоткиктом cungkring (D₅₀) составляет 15–35 микрон, а точка отсечки (D₉₀) может доходить nganti 40 микрон. Так как по размерам частиц барит находится в той же категории что и ил, барит будет удаляться из раствора приотокдрабли потолел. Поэтому илоотделители редко используются для очистки утяжеленных растворов с плотностью более 12,5 г./5г/). Пескоотделители и илоотделители главным образом используются при бурении кондукторов и направлений на неутяжехрален плотностью.

Ситогидгоциклонные установки

Ситогидроциклонная установка (СГУ) для тонкой очистки бурового раствора — это по существу илоотделитель, смонтибродирод Установка состоит из 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов, установленных над мощным вибромсито вибромито 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 имейлко размелот проходит обработку на вибросите Буровой раствор и твердые частицы, проходящие через сетки вибросита (размер удаляемых частиц), завистит от размкита 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 осушающего гидроциклонами, свободно проходит через сетку осушающего виброса поступает обратно в систему. По сути, ситогидроциклонная установка удаляет песок из утяжеленного раствора и служит вспомогательным песок из утяжеленного раствора и служит вспомогательным устроть вибросит. Размер ячеек сеток СГУ может находиться в пределах saka 120 nganti 325 меш. Для обеспечения эффективности работы СГУ размер ячеек сеток установки должен быть меньше, чемы севих .

Хотя основное назначение ситогидроциклонной установки — удаление шлама и извлечение барита, сохранение дощдостост (синтетических материалов, масел, насыщенной соли, KCl и т.д.) наряду с сохранением барита снижает стоимосвить браустров. 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 подающего ценгтроб вызывать истирание частиц и уменьшение их размеров. В этом случае даже при правильной эксплуатации сеток установки с размером ячеек 200 меш и менее и обобработ раствора, применение СГУ не дает дополнительных преимуществ.