Мокрая классификация — это сепарация твердых частиц по массе (размеру и плотности) частиц мнетодлами, 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 оли найки наже если они имеют олинай
2. Твердая фаза высокой плотности осаждается быстрее, чем твердая фаза малой плотности, дажиетом нинейти, дажиетом нимайти. 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 снижкнистя. Однако в этом случае необходимо учесть следующее:
a) существует некоторый «предел разбавления», при достижении которого дальнейшее снижение вязкостли 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 ແລະ центрифуги. Как было сказано ранее, принцип действия гидроциклонов и центрифуг основан на законе Стокса в отнолшении и силы G. Увеличение скорости осаждения и пропускной способности достигается в этих условиях вричлагода действующей на частицы. Действующая на частицу сила G прямо пропорциональна (диаметр кругового движения) х (квадрат частоты вра]ще (массе частицы).

 

Поэтому центробежные насосы смесительных воронок и гидроциклонов должны отключаться всякий раз, кигда необходимости. Из-за низкой пропускной способности центрифуг возможна установка поршневых насосов, которые в отличие отличие отличие 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 касателонкой воброциклон внешней касательнкой воброциклон Форма конуса придает жидкости вихревое движение, увеличивающее силу G. Это позволяет осуществлят осуществлять 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 фракции 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 констиу книтр кноей конститр книтру кноей развивать силу перегрузки G более 500 такие центрифуги могут обеспечить относительно четкую точрку фракции твердых частиц. Один из недостатков большинства декантирующих центрифуг — достаточно низкая пропускная способность (40м. [<151,4 л/ мин]), так как одной центрифугой обрабатывается лишь небольшой объем циркулирующегво раст

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

По своим размерам частички барита относятся к категории ила, поэтому после обработки песводделилилет все еще будет содержать большое количество этого ценного материала. Пескоотделители должны иметь среднюю точку отсечки (в зависимости от характеристик гидроциклона) в 4 де пониклона 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 часть выходить вместе с илом или песком.

Поэтому для эффективной сепарации барита применяются специальные центрифуги для изволечения баригрита (гидроциклоны малого диаметра, работающие под высоким давлением), рассчитанные на удаление чосовтицр 9 7 динста (да да им се овора) Однако если оборудование по извлечению барита не работает совместно с другими правильно подобранным на подобранным устройствами системы очистки, некоторая часть ила и песка может поступать обратно в активнум сист.

На Рис. 6 представлен поперечный разрез гидроциклона (или центробежного сепаратора «циклонного» типа).
Высокопроизводитель вентробежный насос подает буровой раствор через отверстие на широком конце вобронкор гидроциклона. При достаточном напоре (давлении) создается вихревой поток, по форме напоминающий водяную воронку, торнку, торнку Вихревым потоком влажные и тяжелые частицы выталкиваются из гидроциклона через нижнее отверстияща поступает в верхнюю часть гидроциклона. Таким образом, принцип действия всех гидроциклонов (илоотделителей, глиноотделителей и пескоотлий) т. 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 указанного 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 отсечнки стальш. Например, если напор равен 45 футам (13,7 м) вместо желаемых 75 футов (22,9 м), гидроциклон диаметер, 6 мметер, 6 мметер, 45 миклон диамета, Например, если напор равен будет иметь пропускную способность 40 галлонов/мин (151,4 л/мин) вместо 50 галлонот/мин (189,3 ки л/мин), микрон вместо 15. Чрезмерный напор также отрицательно сказывается на качестве очистки: в эчтом случаша смотреть 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 легкити, движущимися вместе с потоком более медленно, поступают в вихреуловитель. Так как гидроциклон предназначен для удаления только твердых частиц, сохраняя в то же врекмя бисть, сохраняя в то же врекмя бисть, 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.

На Рис. 7 изображены различные способы применения гидроциклона. При использовании гидроциклонов в качестве песко- и илоотделителей жидкость с крупными тверхдыми чисть нижнего отверстия, отбраковывается, а поступающая из верхнего отверстия жидкость возмвращается в усти. Если гидроциклон применяется в качестве баритоотделителя или глиннотделителя, содержащий баритж подержащий баритиж подержащий баритж подержащий баритж подержащий баритж пококжоксит отверстия направляется обратно в систему, а поток из верхнего отверстия, содержащий глину или инего ме 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 мм), битла 2 норет 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 диаметрга, чошм Пример, иллюстрирующий эффективность работы типовых 3-, 4- ແລະ 6-дюймовых (76,2, 101,6 ແລະ 152,4 мм) гидом пока тому прочовочом прочовочки отсечки D₁₀— ງ₅₀— ງ₉₀, 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 дольжна находольна находной поток должен иметь разряжения. И наоборот, выходной поток «струйного типа» без области разряжения говорит о плохом качестве работы гилатро точка очистки и наклон увеличиваются (см. Рис. 8 ແລະ 9). Однако при бурении скважин большого диаметра при высокой скорости проходки гидроциклон мннажет оя зперать 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 нусружной. Если при достаточном давлении подачи этого сделать невозможно, это обычно означает, что производ 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 пропускной 5 пропускной 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 подавать буровой раствор в гидроциклон под чавать

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, качидый из краонов, качиждый из красотры пропускную способность 75 галлонов/мин (284 л/мин). Объемная производительность пескоотделителей и илоотделителей должна на 25–50% превышать расходи при При бурении скважин большого диаметра с высоким расходом во время циркуляции необходима устльшка гидроциклонов. Обычно гидроциклоны-илоотделители обрабатывают достаточно большой объем жидкости и имеют узкий фра удаляемых частиц (см. Рис. 8). При условии хорошо продуманного проектирования и правильной эксплуатации, у 4-дюймовых (101,6 мерчовой) гидили 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 ра илоотделителем. Поэтому илоотделители редко используются для очистки утяжеленных растворов с плотностью боленонга 12,5/12. ກິໂລກຣາມ/ລິດ). Пескоотделители и илоотделители главным образом используются при бурении кондукторов и направления наж не с низкой плотностью.

Ситогидгоциклонные установки

Ситогидроциклонная установка (СГУ) для тонкой очистки бурового раствора — это по существу илоотльдел нато по существу илоотльдел натрать, си виброситом. Установка состоит из 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов, установленных над мощным вибклосит 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 киорогой малого размера. Буровой раствор и твердые частицы, проходящие через сетки вибросита (размер удаляемых частиц за всита 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 через сетку осушающегопушающег чего поступает обратно в систему. По сути, ситогидроциклонная установка удаляет песок из утяжеленного раствора и служит вспомоврятель 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, чем у вибросит.

Хотя основное назначение ситогидроциклонной установки — удаление шлама и извлечение барита, сохранегйтей дохраненией фазы (синтетических материалов, масел, насыщенной соли, KCl и т.д.) наряду с сохранением барита овохжает 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 подагеще насоса будет вызывать истирание частиц и уменьшение их размеров. В этом случае даже при правильной эксплуатации сеток установки с размером ячеек 200 моеш и менеа смотреть бесплатно объема раствора, применение СГУ не дает дополнительных преимуществ.