Мокрая классификация — это сепарация твердых частиц по массе (размеру и плотности) 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 быстрее, чем более мелкие частицы, датиженеся одинаковый удельный вес.
2. Твердая фаза высокой плотности осаждается быстрее, чем твердая фаза плотиой малотин если они имеют одинаковый размер.
3. При увеличении вязкости и/или плотности бурового раствора замедляется скорость скорость оскорость

ПРИМЕЧАНИЕ: Часто при удалении мелких частиц на центрифуге раствор разиютевляния вязкости. Однако в этом случае необходимо учесть следующее:
a) существует некоторый «предел разбавления», при достижении которого дальнейшеостинейшестинейшесенисн или плотности раствора не влияет на качество сепарации.
b) и наоборот, недостаточное разбавление раствора не позволит качественно. очистить растатвор

Устройства мокрой классификации, наиболее часто используемые для очистки буровово твердых частиц, — эto гидроциклоны и центрифуги. Как было сказано ранее, принцип действия гидроциклонов и центрифуг основанованона заза отношении плотности, вязкости и силы G. Увеличение скорости осаждения и проптускной скорости достигается в этих условиях благодаря увеличению силы G, действующей на частицы. Действующая на частицу сила G прямо пропорциональна (диаметр кругового дивтижена частоты вращения [об/мин]) х (массе частицы).

 

Поэтому центробежные насосы смесительных воронок и гидроциклонов должныявоткилючаза когда в их работе нет необходимости. Из-за низкой пропускной способности центрифуг возможна установка поршневосововнаршневосех возможна отличие от центробежных не вызывают столь значительное уменьшение размеров цастоль

Na Рис. 6 изображен гидроциклон. Это устройство не имеет движущихся частей. Жидкость, перекачиваемая центробежным насосом, поступает в гидроциклон поцикалон по воне воронкообразного конуса. Форма конуса придает жидкости вихревое движение, увеличивающее силу G. Это позотволь сепарацию более тяжелых частиц при высокой производительности. Твердые тяжелые частицы выходят через нижнее отверстие, тогда как большать час поднимается в конусную воронку, расположенную верхней части устройства. Несмотря на некоторую трудность в достижении четко выраженной точки отсечки опиноде частиц, гидроциклон — простое, надежное и экономичное устройство с высокой пропуской способностью.

Обычно на нефтепромыслах используются центрифуги декантирующего типа. Это высокоскоростные центрифуги, сила G которых достигает от 600 до 800. Благодариоря способности развивать силу перегрузки G более 500 такие центрифуги могут обеспеонититеспеонечит четкую точку отсечки определенной фракции твердых частиц. Один из недостатков большинства декантирующих центрифуг — достаточно низопупу способность (менее 40 галлонов/мин [<151,4 л/ мин]), tak как одной центрифуясойт обраббат небольшой объем циркулирующего раствора.

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

По своим размерам частички барита относятся к категории ила, поэтому после обирапотся илоотделителем раствор все еще будет содержать большое количество этогао ценногер. Пескоотделители должны иметь среднюю точку отсечки (v зависимости от характеристикв от характеристикв диапазоне od 45 do 74 микрон, а илоотделители — od 15 do 35 микрон. Так как средний диаметр частиц барита находится как раз в диапазоне от 15 доьроаям, часть барита будет выходить вместе с илом или песком.

Поэтому для эффективной сепарации барита применяются специальныя центидифудия извлечения барита и микрогидроциклоны (гидроциклоны малого диаметра, работающодие давлением), рассчитанные на удаление частиц od 7 do 9 микронов (D50). Однако если оборудование по извлечению барита не работает совместно с другими поравими подобранными и хорошо налаженными устройствами системы очистки, некоторая частиожет частиожет иластиопе поступать обратно в активную систему.

Na Рис. 6 представлен поперечный разрез гидроциклона (или центробежного сепаратора «тиклопононом).
Высокопроизводительный центробежный насос подает буровой раствор через отверсотие воронкообразного гидроциклона. При достаточном напоре (давлении) создается вихревой поток, по форме напоминаянапоминая воронку, торнадо или циклон. Вихревым потоком влажные a тяжелые частицы выталкиваются из гидроциклона честенезна честенезна честенезе а очищенная жидкость поступает верхнюю часть гидроциклона. Таким образом, принцип действия всех гидроциклонов (илоотделителей, глинотелиделия 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 футов (22,9 м) напора на впускном манситана технические данные заводаизготовителя). Так как плотность раствора входит в приведенное выше уравнение, давление дляанзозуканопио может изменяться в 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 гидроциклона станет больше, чем нужно. Например, если напор равен 45 футам (13,7 м) вместо желаемых 75 футов (22,9 м), гиледров дюйма (101,6 мм) будет иметь пропускную способность 40 галлонов/мин (151,4) лве50 галлонов/мин (189,3 л/мин), а точка отсечки — 55 mil. сказывается на качестве очистки: в этом случае большая часть твердых частудетьт большая обратно в систему.

В верхней части гидроциклона расположен короткий отрезок трубы, так называемырио «вевильирио Вихревой поток движется по направлению к нижней — конусной — части гидроциклона. Крупные и/или тяжелые частицы сбрасываются через нижнее отверстие, а жидкостигикимм частицами, движущимися вместе с потоком более медленно, поступают вихтеулов. Так как гидроциклон предназначен для удаления только твердых частиц, свохраняя свохраняя только большую часть жидкости, нижнее (конусное) отверстие имеет меньший диаметрверевиом ). Из нижнего отверстия выходят крупные частицы и малая часть жидкости. Большая часть жидкости с мелкими частицами меняет направление движесния, перере по трубе-вихреуловителю a выходя по ней из гидроциклона.

Na Рис. 7 изображены различные способы применения гидроциклона. При использовании гидроциклонов v качестве песко- и илоотделителей жидкость с крумруй частицами, выходящая из нижнего отверстия, отбраковывается, а поступающативеренский жидкость возвращается в активную систему. Если гидроциклон применяется v качестве баритоотделителя или глиннотдщелителя, рижотделителя поток жидкости из нижнего отверстия направляется обратно в систему, а поток истиговерх содержащий глину или иные мелкие частицы, направляется на утилизацию.

Типоразмер и количество гидроциклонов зависят от конкретных условий эксплуатации. Диаметр гидроциклонов-пескоотделителей обычно составляет 6 дюймов (152,4 молов) и е ; часто используют два 12-дюймовых (304,8 мм) гидроциклона. В качестве илоотделителей работают гидроциклоны диаметром от 4 до 6 дюделителей работают гидроциклоны диаметром от 4 до 6 дюделителей работают гидроциклоны диаметром от 4 до 6 дюймов, 6м 2 10 обычно ставят 12 a более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов. В глиноотделителях и микроциклонах используют 2-дюймовые (50,8 мм) гидроцики; число 2-дюймовых (50,8 мм) гидроциклонов обычно доходит до 20. Производитель гидроциклона зависит от его диаметра: для обработки одного и того же обътвема ратертвема больше гидроциклонов малого диаметра, чем большого. Пример, иллюстрирующий эффективность работы типовых 3-, 4- a 6-дюймовых (76,2, 1) гидроциклонов по точкам отсечки D₁₀— D.₅₀— D.₉₀, показан на Рис. 8.

Для оценки качества работы гидроциклона необходимо исследовать поток жидкости на Выходной поток должен иметь форму мелкого спрея из пульверизатора, притрчем должна находиться область разряжения. И наоборот, выходной поток «струйного типа» без области разряжения говорит о пологе работы гидроциклона, т.к. точка очистки и наклон увеличиваются (см. Рис. 8 и 9). Однако при бурении скважин большого диаметра при высокой скорости проходкиогетидркиогетидрио оказаться перегруженным, о чем будет свидетельствовать «струйный» тип потока выхетока жидкости. С этим иногда можно мириться, поскольку остановка гидроциклона не будет лучеря Если поток на выходе гидроциклона начинает терять форму «зонтика», а обрабатыроваемы не перегружен твердой фазой, это означает недостаточное давление подачи, ипривиноси гидроциклона. Некоторые типы гидроциклонов позволяют регулировать диаметр нижнего отверстиобс, нужной формы струи. Если при достаточном давлении подачи этого сделать невозможно, это обныточно ожно производительность гидроциклона для данных условий эксплуатации слишком низкам

Пескоотделители

Пескоотделители служат для очистки раствора перед его поступлением на илоотделители. Обычно в качестве пескоотделителей используются гидроциклоны диаметром 6 (152,152,4 дюймов. Часто в качестве пескоотделителей применяют два 12-дюймовых (304,8 мам) гиклонцроц пропускной способностью 500 галлонов/мин (1893 л/мин) каждый. Пескоотделители большого диаметра имеют преимущество — высокую пропускную спососо (производительность) и недостаток — широкий диапазон удаляемых частиц, от 45 до. Чтобы добиться оптимальных результатов, необходимо подавать буровой растортивор под достаточным давлением.

Oddelenia

Для максимальной эффективности работы a предотвращения перегрузки илотделитерелер на него буровой раствор должен быть обработан пескоотделителем. Обычно в качестве илоотделителей используются гидроциклоны диаметром 4 дюйм6ммам 4 Блок илоотделителей может состоять из 12 и более 4-дюймовых (101,6 мммыйкжждроноцва) из которых рассчитан на пропускную способность 75 галлонов/мин (284 л/мин). Объемная производительность пескоотделителей a илоотделителей должхна на 25–50% napríklad циркуляции. При бурении скважин большого диаметра с высоким расходом во время циркуляцихио не установка большего числа гидроциклонов. Обычно гидроциклоны-илоотделители обрабатывают достаточно большой объемостидием жтидем узкий фракционный диапазон удаляемых частиц (см. Рис. 8). При условии хорошо продуманного проектирования и правильной эксплуатации, у 4-6дь10 мм) гидроциклонов точка 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, баритст ууит раствора при обработке илоотделителем. Поэтому илоотделители редко используются для очистки утяжеленных раствортов соеполов 12,5 фунта/галлон (1,5 кг/л). Пескоотделители и илоотделители главным образом используются при буренини кондинуки на неутяжеленных растворах с низкой плотностью.

Ситогидгоциклонные установки

Ситогидроциклонная установка (СГУ) для тонкой очистки бурового раствора — это по свучистки илоотделитель, смонтированный над виброситом. Установка состоит из 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов, установлендных виброситом с очень мелким сеточным полотном (см. Рис. 10). СГУ предназначена для удаления из раствора частиц размера песка и сохранения пория Раствор поступает сначала в илоотделитель, после чего проходит обработку на витиороро имеют ячейки малого размера. Буровой раствор и твердые частицы, проходящие через сетки вибросита (разчатер удыляер удыляее зависит от размера сеток 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 проходерит осушающего вибросита, после чего поступает обратно в систему. По сути, ситогидроциклонная установка удаляет песок из утяжеленного раствора и т служии вспомогательным устройством для устьевых вибросит. Размер ячеек сеток СГУ может находиться в пределах od 120 do 325 меш. Для обеспечения эффективности работы СГУ размер ячеек сеток установки долженбботы чем у сеток устьевых вибросит.

Хотя основное назначение ситогидроциклонной установки — удаление шлама и извлеченение извлечерние дорогостоящей жидкой фазы (синтетических материалов, масел, насыщенной соли, KCl al.) сохранением барита снижает стоимость буровых растворов. Кроме того, буровой шлам при обработке на СГУ подвергается сушке. Это ведет к сокращению объемов твердых отходов, что способствует снижению расхниов шлама. Если ситогидроциклонная установка не удаляет значительное количество твердтых частво твердтыц частво подающего центробежного насоса будет вызывать истирание частиц и уменьшение их. В этом случае даже при правильной эксплуатации сеток установки с размером я20и0неке обработке всего объема раствора, применение СГУ не дает дополнительных преитвуще