Мокрая классификация — тоа сепарация твердых частиц по маса (размеру и плотности) дел методами, отличными од вибрационно отсеивания. Все устройства мокрой классификации осуществляют сепарацию според законот Стокса. Качество мокрой классификации зависит од нескольких факториов:
1. Более крупные частицы осаждаются быстрее, чем более мелкие частицы, даже если они имеют одинаковый удельный вес.
2. Твердая фаза высокой плотности осаждается быстрее, чем твердая фаза малой плотности, даже если они имеют одинаковый размер.
3. При увеличении вязкости и/или плотности бурового раствора замедляется скорость осаждения делтиц.

ПРИМЕЧАНИЕ: Часто при удалении мелких частиц на центрифуге раствор разбавляют для снижения вязкости. Однако в этом случае необходимо учесть следующее:
а) существует некоторый «предел разбавления», при достиженија которого дальнейшее снижение вязкости или плотности раствора не влијае на тоа како сепарации.
б) и наоборот, недостаточное разбавление раствора не позволит качествено очистить раствор од твердой фазы.

Устройства мокрой классификации, наиболее часто используемые за очистки бурового раствора од твердых частиц, — тоа гидроциклони и центрифуги. Как было сказано ранее, принципи дејствия гидроциклонов и центрифуг основан на законе Стокса в отношении плотности, вязкости и сили G. Дејствующая на частицу сила G прямо пропорциональна (дијаметр кругового движения) х (квадрат частоты вращения [об/мин]) х (массе частицы).

 

Поэтому центробежные насосы смесительных воронок и гидроциклонов должны отключаться всякий раз, когда во их работе нет необходимости. Поради низкой пропускной способности центрифуг може да установка поршневых насосов, кој во одвојувањето на централниот дел не го намалува столь значительное уменьшение размеров частиц.

На Рис. 6 изображен гидроциклон. Это устройство не имеет движущихся частей. Жидкость, перекачиваемая центробежным соосом, поступает в гидроциклон по внешней касательной воронкообразного конуса. Форма конуса придает жидкости вихревое движение, увеличивающее силу Г. Твердые тяжелые частицы выходят через нижнее отверстие, тогда как мнооогу дел жидкости поднимается во конусную воронку, расположенную во верхней части устројства. Несмотря на некоторую трудность во достижении четко выраженной точки отсечки определени фракции частиц, гидроциклон — простое, надежно и економично устројство со голема пропускной способностью.

Обично на нефтепромыслах используются центрифуги декантирующего типа. Тоа е тоа што ги има центрифугите, силата G которых достига од 600 до 800. Од недостижните големини декантирующих центрифуг — доста ниска пропускная способность (менее 40 галони/мин [<151,4 л/мин]), како што е одново центрифугирање на центрифуг.

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

По свои размерачи частички барита относятся категории ила, поэтому после обработките песко- или илоотделителем раствор сите други ќе се соберат многу количество на ценного материјал. Пескоотделители должны иметь среднюю точку отсечки (в зависи од характеристик гидроциклона) во диапазоне од 45 до 74 микрон, а илоотделители — од 15 до 35 микрон. Так како средний диаметар частиц барита находится как раз во дијапазон од 15 до 30 микрон, повеќе од барита ќе биде выходить вметнува со илом или песком.

Поэтому для еффективно сепарации барита применяются специјално центрифуги для извлечения барита и микрогидроциклоны (гидроциклоны мало диаметра, работающие под высоким давлением), рассчитан часновец до 5. Однако если оборудование по извлечению барита не работи со мешање со други добри подобрини и хорошо налаженными устройствами системи за очистки, некоторая часть ила и песка може да се стави обратно во активниот систем.

На Рис. 6 представен поперечный разрез гидроциклона (или 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 форма напоминающий водяную воронку, торнадо или циклон. Вихревым потоком влажные и тяжелые частицы выталкиваются из гидроциклона через нижнее отверстие, а очищенная жидкость поступает во верхню часть гидроциклона. Таким образом, принцип действия всех гидроциклонов (илоотделителей, глиноотделителей и пескоотделителей) один и тот же. Зависимость напора од давления имеет следующий вид:Напор (футы) = давление (фунты/ кв.дюйм) / [0,052 х плотность раствора (фунты/галон)]

Большая часть гидроциклонов рассчитана на 75 фунти (22,9 м.) напора на впускном манифольде (см. технические данные заводаизготовителя). Так како плотност раствора се впушта во приведенное повеќе уравнение, давање на создавање на указна напора може да се промени во зависност од плотности бурового раствора. Напор должен измеряться на впускном манифольде, т.к. между соосом и манифольдом гидроциклона напор будет уменьшаться. Ако напор ќе биде недостаточным, снизится пропускная способность гидроциклона и точка отсечки ќе биде повеќе, колку што е потребно. На пример, если напор равен 45 футам (13,7 м) во место желаемых 75 футови (22,9 м), гидроциклон диаметра 4 дюйма (101,6 мм) ќе има способност за 40 галлони/151,4 вместо 50 галонов/мин (189,3 л/мин), а точка отсечки — 55 микрон во место 15.

Во 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 живеење со мелки и легитимни часовими, движущимися вместиле со потоком более медленно, поступают во. Так како гидроциклон предназначен для удаления только твердых частиц, сохраняя в то же время большую часть жидкости, нижнее (конусное) отверстие имеет меньший диаметр, чем (чем верехне). Из нижнего отверстия выходят крупные частицы и малая часть жидкости. Большая часть жидкости со мелкими частици меняет направление движения, перемещаясь вверх по трубе-вихреуловителю и выходя по ней из гидроциклона.

На Рис. 7 изображены различные способы применения гидроциклона. При користење на гидроциклонов во качестве песко- и илоотделителей жидкость с крупными твердыми частицами, выходящая из нижнего отверстия, отбраковывается, а поступающая выстиуе верхнего систем . Если гидроклонци применяется в качестве баритоотделителя или глинноделителя, содержащий барит поток жидкости из нижнего отверстия направляется обратно в систему, а верхнего отверстия, содержащий на умрелься, .

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. Во качестве илоотделителей работают гидроциклоны диаметром од 4 до 6 дюймов (од 101,6 до 152,4 мм), обычно ставят 12 и 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 зависи од егото диаметра: для обработки одного и того же объема раствора требуется многу малку повеќе гидроациклона. Пример, иллюстрирующий ефективность работы типовых 3-, 4- и 6-дюймовых (76,2, 101,6 и 152,4 мм) гидроциклонов по точка отсечки Д₁₀— Д₅₀— Д₉₀, показан на Рис. 8.

Для оценки качества работы гидроциклона необходимо исследовать поток жидкости на выходе. Выходной поток должен иметь форма мелкого спрея из пульверизатора, причем во центре потока должна находиться область разряжения. И наоборот, выходной поток «струйного типа» без области разряжения говорит о плохом качестве работы гидроциклона, т.к. точка очистки и наклон увеличиваются (см. Рис. 8 и 9). Однако при бурении скважин большого дијаметра при высокой скорости проходки гидроциклони може да оказаться перегруженным, о чем будет свидетельствовать «струйный» тип потока выходящей животи. С этим иногда можно мириться, поскольку остановка гидроциклона не будет лучшим решением. Если поток на выходе гидроциклона начинает терять формата «зонтика», а обработлива бурова раствора не е прегружена твердой фазой, што значи недостаточно давление подачи, износ или закупоривание гидроциклона. Некоторые типы гидроциклонов позволяют регулировать диаметр нижнего отверстия, чтобы добиться нужной формы струи. Если при достаточном давлении подачи етого сделать невозможно, тоа обычно означает, што производительность гидроциклона для данных условий експлуатации слишком низкая.

Пескоотделители

Пескоотделители служат для очистки раствора пред его поступлением на илоотделители. Обычно в качестве пескоотделителей используются гидроциклоны диаметром 6 (152,4 мм) и более дюймов. Доста во качествената клупа на два 12-дюймовых (304,8 мм) гидроциклона со пропускной способностью 500 галонов/мин (1893 л/мин) каждый. Поделба на повеќе големи димензии на премиумност — ненадејна пропустлива способност (производливост) и недостаток — широка диапазон од 45 до 74 микрони. Чтобы добиться оптимальных результатов, необходимо подавать буровой раствор во гидроциклон под достапен давлением.

Илоотделители

Для максималной еффективности работы и предотвращения перегрузки илоотделителя перед подачей на него буровой раствор треба да се обработат пескоотделителем. Обычно в качестве илоотделителей используются гидроциклоны диаметром 4 дюйма (101,6 мм). Блок илоотделите може да се состојат од 12 и повеќе од 4-дјумовых (101,6 мм) гидроциклонов, како и од которых раскажува на 75 галони/мин (284 л/мин). Объемная производительность пескоотделителей и илоотделителей должна на 25–50% превышать расход при циркулации. При бурении скважин большого диаметра со высоким расходом во время циркулации необходима установка большего числа гидроциклонов. Обычно гидроклони-илоотделители обрабатывают достаточно большой объем жидкости и имеют узкий фракционный диапазон удаляемых частиц (см. Рис. 8). При условии хорошо продуманного проектирования и правильной експлуатации, у 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов точка отсечки частиц (Д₅₀) составляет 15–35 микрон, а точка отсечки (Д₉₀) може да дојде до 40 микрон. Так како по размерам частиц барит находится во тоа же категорија что и ил, барит будет удаляться из раствора при обработке илоотделителем. Поэтому илоотделители редко используются для очистки утяжеленных растворов со плотностью повеќе 12,5 фунта/галон (1,5 кг/л). Пескоотделители и илоотделители главным образом используются при бурении кондуктори и направлений на неутяжеленных растворах со низкой плотностью.

Ситогидгоциклонные установки

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

Во соответствии со стандартами API, размер 97% делтиц барита сочинува менее 74 микрон. Поэтому большая часть барита, удаленного гидроциклонами, свободно проходит через сетку осушающего вибросита, после чего поступает обратно во системот. По сути, ситогидроциклонная установка удаляет песок из утяжеленного раствора и служит вспомогательным устройством для устьевых вибросит. Размер ячеек сеток СГУ може да се находиться во пределах од 120 до 325 метри. Для обеспечения еффективности работы СГУ размер ячеек сеток установки должен быть помалку, чем у сеток устьевых вибросит.

Хотя основное назначение ситогидроциклонной установки — удаление шлама и извлечение барита, сохранение дорогостоящей живо фазы (синтетических материјали, масел, насыщенной раствори, KCl и т.д.) стоиров и т.д. Кроме тоа, буровой шлам при обработке на СГУ подвергается сушке. Тоа го прави сокращению объемов твердых отходов, што може да снижению расходов на утилизацию шлама. Если ситогидроциклонная установка не удаляет значительное количество твердых частиц, работата подающего центробежного насоса ќе биде вызывать истирание частиц и уменьшение их размеров. Во етом случае даже при правильной експлуатации сеток установки со размером ячеек 200 меш и мене и обработке сите объема раствора, применение СГУ не дава дополнительных преимуществ.