Мокрая классификация — это сепарация твердых частиц по массе (размеру и плотности) частиц методами, 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 тез, чем более мелкие частицы, даже если они имеют одинаковый удельный вес.
2. Твердая фаза высокой плотности осаждается жылдам, чем твердая фаза малой плотности, даже если они имеют одинаковый размер.
3. При увеличении вязкости и/или плотности бурового расствора замедляется скорость осаждения частиц.

ПРИМЕЧАНИЕ: Снижения вязкости үшін Часто при удалении мелких частиц на центрифуге раствор разбавляют. Однако в этом случае необходимо учесть следующее:
а) существует некоторый «предел разбавления», при достижении которого дальнейшее снижение вязкости немесе плотности расствора не влияет на качество сепарации.
б) и наоборот, недостаточное разбавление расствора не позволит качественно очистить раствор от твердой фазы.

Устройства мокрой классификации, наиболее часто используемые для очистки бурового раствора от твердых частиц, — бұл гидроциклоны және центрифуги. Как было сказано ранее, принцип действия гидроциклонов және центрифуг основан на законе Стокса в отношений плотности, вязкости и силы G. Действующая на частицу сила G прямо пропорциональна (диаметр кругового движения) х (квадрат частоты вращения [об/мин]) х (массе частицы).

 

Поэтому центробежные насосы смесительных воронок және гидроциклонов қажет отключаться вякий раз, когда в их работе нет необходимости. Из-за низкой пропускной способности центрифуг возможна установка поршневых насосов, которые в отличие от центробежных не вызывают столь значительное уменьшение размеров частиц.

На Рис. 6 изображен гидроциклон. Бұл устройство не имеет движущихся частей. Жидкость, перекачиваемая центробежным насосом, поступает в гидроциклон по внешней касательной воронкообразного конуса. Форма конуса придает жидкости вихревое движение, увеличивающее силу Г. Твердые тяжелые частицы выходят через нижнее отверстие, сонда как большая часть жидкости поднимается в конусную воронку, расположенную вверхней части устройства. Несмотря на некоторую трудность в достижении четко выраженной точки отсечки определенной фракции частицы, гидроциклон — простое, надежное и экономичное устройство с высокой пропускной способность.

Обычно на нефтепромыслах используются центрифуги декантирующего типа. Бұл высокоскоростные центрифуги, сила G которых достигает от 600 до 800 . Один из недостатков большинства декантирующих центрифуг — достаточно низкая пропускная способность (менее 40 галлонов/мин [<151,4 л/ мин]), так как одной центрифугой обрабатывается лишь небольшой объем циркулирующего.

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

По своим размерам частички барита относятся к категории ила, поэтому после обработки песко- или илоотделителем раствор все еще будет содержать содержаться содержимое количество осы ценного материала. Пескоотделители должны иметь среднюю точку отсечки (в зависимости от характеристика гидроциклона) в диапазоне от 45 до 74 микрон, а илоотделители — от 15 до 35 микрон. Так как средний диаметрлі частиц барита находится как раз в диапазоне от 15 ден 30 микрон, үлкенірек часть барита будет выходить вместе с илом немесе песком.

Барита және микрогидроциклоны (гидроциклоны кіші диаметрі, жұмыс істеуі под высоким давлением), рассчитанные на удаление частиц от 7 до 9 микронов (D50) үшін тиімді сепарации барита применяются специальные центрифуги. Однако если оборудование по извлечению барита не работает совместно с другими правильно подобранными және хорошо налаженными устройствами системы ашылады, некоторая часть ила и песка мүмкін поступать обратно в активную систему.

На Рис. 6 представлен поперечный разрез гидроциклона (немесе центробежного сепаратора «циклонного» типа).
Высокопроизводительный центробежный насос подает буровой раствор через отверстие на широком конце воронкообразного гидроциклона. При достаточном напоре (давлении) создается вихревой поток, по форме напоминающий водянюю воронку, торнадо немесе циклон. Вихревым потоком влажные и тяжелые частицы выталкиваются из гидроциклона через нижнее отверстие, а очищенная жидкость поступает в верхнюю часть гидроциклона. Таким образом, принцип действия всех гидроциклонов (илоотделителей, глиноотделителей и пескоотделителей) один и 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 фут (22,9 м) напора на впускном манифольде (см. Технические данные зауытаизготовителя). Так как плотность раствора входит в приведенное выше уравнение, давление для создания указанного напора мүмкін изменяться в зависимости от плотности бурового расствора. Напор должен измеряться на впускном манифольде, т.к. между насосом и манифольдом гидроциклона напор будет уменьшаться. Если напор будет недостаточным, снизится пропускная способность гидроциклона және точка отсечки станет больше, чем керек. Мысалы, если напор равен 45 футам (13,7 м) вместо желаемых 75 фут (22,9 м), гидроциклон диаметрі 4 дюйма (101,6 мм) болады вместо 50 галлонов/мин (189,3 л/мин), а точка отсечки — 55 микрон вместо 15. Кредмерный напор сондай-ақ қысқартылуы мүмкін: в бұл случае үлкенірек часть твердых частицы постоваться.

Вверхней части гидроциклона расположен короткий отрезок трубы, сондай-ақ 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 частицами, движущимися вместе с потоком более медленно, поступают в вихреуловитель. Так как гидроциклон предназначен для удаления только твердых частиц, сохраняя в то же время большую часть жидкости, нижнее (конусное) отверстие имеет меньший диаметр, чем верхнее (вихревое). Из нижнего отверстия выходят крупные частицы және малая часть жидкости. Большая часть жидкости с мелкими частицами меняет направление движения, перемещаясь вверх по трубе-вихреуловителю және выходя по ней из гидроциклона.

На Рис. 7 изображены различные способы применения гидроциклона. Гидроциклонов в качестве песко- и илоотделителей жидкость с крупными твердыми частицами, выходящая из нижнего отверстить, отбраковывается, а поступающая из верхнего отверстить в перевозки в качестве. Если гидроциклон применяется в качестве баритоотделителя немесе глиннотделителя, содержащий барит поток жидкости из нижнего отверстить направляется обратно в систему, поток из вверхнего отверститься, содержащий глину немесе неправляющийся.

Типоразмер және количество гидроциклоновтар нақты эксплуатациялардан тұрады. Диаметр гидроциклонов-пескоотделителей обычно составляет 6 дюймов (152,4 мм) және более; 12-дюймовых (304,8 мм) гидроциклонаны пайдаланады. В качестве илоотделителей жұмыс істейді гидроциклоны диаметрі 4-тен 6 дюймовқа дейін (101,6-дан 152,4 мм-ге дейін), үлкен тұрақты 12 және 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклондар. В глиноотделителях және микроциклонах 2-дюймовые (50,8 мм) гидроциклоны пайдаланады; число 2-дюймовых (50,8 мм) гидроциклонов обычно доходит до 20. Производительность гидроциклоновые зависит от его диаметра: для обработки бір және того және объема раствора қажет үлкен гидроциклонов аз диаметрі, чем үлкен. Мысал, 3-, 4- және 6-дюймовых (76,2, 101,6 және 152,4 мм) гидроциклонов бойынша точкам отсечки D₁₀— Д₅₀— Д₉₀, 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 область разряжения. И наоборот, выходной поток «струйного типа» без области разряжения говорит о плохом качестве жұмыс гидроциклона, т.б. точка очистки и наклон увеличиваются (см. Рис. 8 және 9). Однако при бурении скважин үлкен диаметра при высокой скорости проходки гидроциклон мүмкін оказаться перегруженным, 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 перегружен твердой фазой, бұл означает недостаточное давление подачи, износ немесе закупоривание гидроциклона. Некоторые типі гидроциклонов позволяют регулировать диаметрі нежнего отверсти, чтобы добиться нужной формы струи. Если при достаточном давлении подачи бұл сделать невозможно, бұл обычно означает, бұл данных қызмет көрсету эксплуатации қысқарту үшін гидроциклонаны өндіру.

Пескоотделители

Пескоотделители служат для очистки раствора перед его поступлением на илоотделители. Обычно в качестве пескоотделителей пайдалану гидроциклоны диаметрі 6 (152,4 мм) және более дюймов. Часто в качестве пескоотделителей применяют екі 12 дюймовых (304,8 мм) гидроциклона с пропускной способность 500 галлонов/мин (1893 л/мин) дейін. Пескоотделители үлкен диаметра имеют преимущество — высокую пропускную способность (производительность) және недостаток — широкий диапазон удаляемых частиц, от 45-тен 74 микрон. Чтобы добиться оптимальных результатов, необходимо подавать буровой раствор в гидроциклон под достаточным давлением.

Илоотделители

Ең жоғары тиімділік жұмысы және предотвращения перегрузки илоотделителя перед подачей на него буровой раствор қажет болуы мүмкін емес пескоотделителем. Обычно в качестве илоотделителей пайдалану гидроциклоны диаметрі 4 дюйма (101,6 мм). Блок илоотделителей 12 және 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклоновты, 75 галлон/мин (284 л/мин) шығаруды қамтамасыз етеді. Объемная производительность пескоотделителей и илоотделителей керек на 25–50% превшать расход при циркуляции. При бурении скважин большого диаметра с высоким расходом во время циркуляции необходима установка большего числа гидроциклонов. Обычно гидроциклоны-илоотделители обрабатываются мол жидкости және имеют узкий фракционный диапазон удаляемых частицы (см. Рис. 8). При условии хорошо продуманного проектирования және правильной эксплуатации, у 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов точка отсечки частиц (D)₅₀) 15–35 микрон, а точка отсечки (Д₉₀) мүмкін доходить до 40 микрон. Так как по размерам частиц барит находится в той же категории что и ил, барит будет удаляться из расствора при обработке илоотделителем. Поэтому илоотделители редко используются үшін очистки утяжеленных растворов с плотностью более 12,5 фунта/галлон (1,5 кг/л). Пескоотделители и илоотделители главным образом используются при бурении кондукторов и направлений на неутяжеленных расторах с низкой плотностью.

Ситогидгоциклонные установки

Ситогидроциклонная установка (СГУ) үшін тонкой очистки бурового раствора — бұл существу илоотделитель, смонтированный над виброситом. Установка состоит из 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов, установленных над мощным виброситом с очень мелким сеточным полотном (см. Рис. 10). СГУ предназначена для удаления из раствора частиц размера песка и сохранения при этом барита. Раствор поступает сначала в илоотделитель, кейін чего проходит обработку на вибросите, сетки которого имеют ячейки малого размера. Буровой раствор и твердые частицы, проходящие через сетки вибросита (размер удаляемых частиц зависит от размера сеток в меш), используются повторно. Более крупные частицы, не прошедшие сквозь сетки, сбрасываются.

Бұл стандартты API интерфейсімен, 97% барита 74 микроннан тұрады. Поэтому большая часть барита, удаленного гидроциклонами, свободно проходит через сетку осшающего вибросита, кейін чего поступатет обратно в систему. По сути, ситогидроциклонная установка удаляет песок из утяжеленного раствора және служит выспомогательным устройством үшін устьевых вибросит. Размер ячеек сеток СГУ может находиться в пределах от 120 до 325 меш. Для обеспечения эффективности работы СГУ размер ячеек сеток установки қажет болуы мүмкін, чем у сеток устьевых вибросит.

Хотя основное назначение ситогидроциклонной установки — удаление шлама и извлечение барита, сохранение дорогостоящей жидкой фазы (синтетических материалов, масел, насыщенной соли, KCl и т. Кроме того, буровой шлам при обработке на СГУ подвергается сушке. Бұл ведет к сокращению объемов твердых отходов, что способствует снижению расходов на утилизацию шлама. Если ситогидроциклонная установка не удаляет значительное количество твердых частиц, работа подающего центробежного насоса будет вызывать истирание частиц және уменьшение их размеров. В этом случае даже при правильной эксплуатации сеток установки с размером ячеек 200 меш и менее және барлығына қатысты обработка, СГУ қабылданбауы мүмкін емес.