Мокрая классификация — это сепарация твердых частиц по массе (размеру и плотностиа) чными 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, датижовес удельный вес.
2. Твердая фаза высокой плотности осаждается быстрее, чем твердая фажной маложой 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 разибавевляни кости. Однако в этом случае необходимо учесть следующее:
a) существует некоторый «предел разбавления», существует некоторый тности 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 боверово стиц, — эto гидроциклоны a центрифуги. Как ыыло сказано ранее, принцип действия гироциклонов и центриvid лей пан зан зан зан зен пей пей пей пей пей пей пerátu зен пей пен пен пен пен пеи пеие ленан пе пеvu зеие пеvu зее лен пža зен. и силы G. уеличение скорости осажения и пропускной спососости досости достиг чы эти. ствующей на частицы. Действующая на частицу сила G прямо пропорциональна (диаметр круговохкавитвижена щения [об/мин]) х (массе частицы).

 

Поэтому центробежные насосы смесительных воронок и гидроциклонов должныявоткийсов отключа а в их работе нет необходимости. Из-за низкой пропускной способности центрифуг возможна установка порштревосиовона от центробежных не вызывают столь значительное уменьшение размеров частиц.

Na Рис. 6 изображен гидроциклон. Это устройство не имеет движущихся частей. Жидкость, перекачиваемая центробежным насосом, поступает в гидроциклон поворноне ообразного конуса. Форма конуса придает жидкости вихревое движение, увеличивающее силу G. Эято позевое цию более тяжелых частиц при высокой производительности. Твердые тяжелые частицы выходят через нижнее отверстие, тогда как большать часода ся в конусную воронку, расположенную в верхней части устройства. Несмотря на некоторую трудность в достижении четко выраженной точки отсечки отсечки отсечки опинеде гидроциклон — простое, надежное и экономичное устройство с высокой пропускносой снопое

Обычно на нефтепромыслах используются центрифуги декантирующего типа. Это высокоскоростные центрифуги, сила G которых достигает от 600 до 800. Благодаря своей конструкции и способности развивать силу перегрузки G более 500 такие центрифуги могут обеспечить относительно четкую точку отсечки определенной фракции твердых частиц. 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 раствора.

Из иллюстрации на Рис. 2 (предыдущий раздел «Вибросита«) легко понять, почему удаление песка и ила из содержащего барит утяжеленсопово чки зрения нецелесообразно.

По своим размерам частички барита относятся к категории ила, поэтому после обрапиот елем раствор все еще будет содержать большое количество этого ценного материала. Пескоотделители должны иметь среднюю точку отсечки (в зависимостидолжны от характеристикав от характеристикир зоне 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 дочраонм, барита будет выходить вместе с илом или песком.

„ циклоны малого диаметра, работающие под ыысоким давлением), рассчитаре не уаление чаление чч 7 м 5. Однако если оборудование по ззлечению барита не работает совjek стройствами системы чистки, некоторая часть иала и п пет пет пет пет пет пет пж стему.

Na Рис. 6 представлен поперечный разрез гидроциклона (или центробежного сепаратора «тиклопононом).
Высокопроизводительный центробежный насос подает буровой раствор через отверсорние ообразного гидроциклона. При достаточном напоре (давлении) создается вихревой поток, по форме напоминая орнадо или циклон. Вихревым потоком влажные a тяжелые частицы выталкиваются из гидроциклона чесотиере щенная жидкость поступает верхнюю часть гидроциклона. Таким образом, принцип действия всех гидроциклонов (илоотделителей, глинотетдейтелиелей й) 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 мьеном ие данные заводаизготовителя). Так как плотность раствора входит в приведенное выше уравнение, давление для созданопио т 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 ольше, чем нужно. Например, если напор равен 45 футам (13,7 м) вместо желаемых 75 футов (22,9 м), гиледров ма (101,6 мм) будет иметь пропускную способность 40 галлонов/мин (151,4 л/мин) весто 50 галлонов/мин (189,3 л/мин), а а тча отсечки - 55 мVEKOV естве очистки: в этом случае болшая часть твердых частиц будет поступать обратн в састис б п.

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 жидкостикимим цами, движущимися вместе с потоком более медленно, поступают вихреуловитель. Так как гидроциклон предназначен для удаления только твердых частиц, свохраняя только ю часть жидкости, нижнее (конусное) отверстие имеет меньший диаметр, чем верхнере (верхнере). Из нижнего отверстия выходят крупные частицы и малая часть жидкости. Большая часть жидкости с мелкими частицами меняет направление движесния, переререя, переререре бе-вихреуловителю a выходя по ней из гидроциклона.

Na Рис. 7 изображены различные способы применения гидроциклона. При исползовании гидроциклонов в качестве песко- и и илоооотелителелелел жидость кр н н н н н Ó н нila его отверстия отбраковывается, а поступающая из верхнего отверстия жисть возвращ жиеащ жиеащ жиеащ жиеащз жащ жищ жащзз жоззз жозвращ щащаего ожistuje жисть жиrek. Если гидрkrоциклон применves версebrek 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 дююймов, 6бот 10 но ставят 12 a более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов. В глиноотделителях и микроциклонах используют 2-дюймовые (50,8 мм) гидроцики; число 2-ujовых (50,8 ммм) гидроциклонов оычыч доходит до 20. пOVÉ ки одного и того же оъема раствора требуется болше ге оема раствора бе ше гVидроцикиклkrов мало диаметра, чем чем боолшолшол '. Пример, иллюстрирующий эффективность работы типовых 3-, 4- a 6-дюймовых (76,2, 1м) циклонов по точкам отсечки D₁₀— D₅₀— D₉₀, показан на Рис. 8.

Для оценки качества работы гидроциклона необходимо исследовать поток жидкости на Выходной поток должен иметь форму мелкого спрея из пульверизатора, приторменан находиться область разряжения. И наоборот, выходной поток «струйного типа» без области разряжения говоритовоме дроциклона, т.к. точка очистки и наклон увеличиваются (см. Рис. 8 и 9). Однако при бурении скважин большого диаметра при высокой скорости проходкиоцетидкиоцетимрио ся перегруженным, о чем будет свидетельствовать «струйный» тижка выхейдящотока выхейдящ С этим иногда можно мириться, поскольку остановка гидроциклона не будет лучеря Если поток на ыхыходе гидроциклона начинает терять форму «зонтика» й, это ззначает недостаточное давление подачи, ззнос иали закупоривание гидроциклона. Некоторые типы гидроциклонов позволяют регулировать диаметр нижнего отверстиожонс й формы струи. Если при достаточном давлении подачи этого сделать невозможно, это обтичовопопо тельность 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,емом) . Часто в качестве пескоотделителей применяют два 12-дюймовых (304,8 мсм) гиколунроюн особностью 500 галлонов/мин (1893 л/мин) каждый. Пескоотделители большого диаметра имеют преимущество — высокую пропускную споскную спосовосово ость) и недостаток — широкий диапазон удаляемых частиц, od 45 do 74 микрон. Чтобы добиться оптимальных результатов, необходимо подавать буровой расторонор статочным давлением.

Илоотделители

Для максимальной эффективности работы a предотвращения перегрузки илотпелерент го 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 ммыйжждоноцов рых рассчитан на пропускную способность 75 галлонов/мин (284 л/мин). Объемная производительность пескоотделителей a илоотделителей должхна на 25–50% циркуляции. При бурении скважин большого диаметра с высоким расходом во время циркуляцитионе ьшего числа гидроциклонов. Обычно гидроциклоны-илоотделители обрабатывают достаточно большой объемостиуд жид кционный диапазон удаляемых частиц (см. Рис. 8). При условии хорошо продуманного проектирования и правильной эксплуатации, у16го100 дроциклонов 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 уу ра при обработке илоотделителем. Поэтому илоотделители редко используются для очистки утяжеленных раствортов се1улов та/галлон (1,5 кг/л). Пескоотделители и илоотделители главным образом используются при бурении кондинуке яжеленных растворах с низкой плотностью.

Ситогидгоциклонные установки

Ситогидроциклонная установка (СГУ) для тонкой очистки бурового раствора, это поселусеве монтированный над виброситом. Установка состоит из 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов, установлендових м 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 витиореро ют ячейки малого размера. Буровой раствор и твердые частицы, проходящие через сетки вибросита (разчатер устидаля 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 прочодерит проходерет го вибросита, после чего поступает обратно в систему. По сути, ситогидроциклонная установка удаляет песок из утяжеленного растмора итслупурит ойством 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 долженен ток устьевых вибросит.

„ фазы (синтетических материалов, масел, насыщеной соли, kcl и..) о. Кроме того, буровой шлам при обработке на СГУ подвергается сушке. Это ведет к сокращению объемов твердых отходов, что способствует снижению расхниов a. Если ситогидроциклонная установка не удаляет центробежного насоса будет вызывать истирание частиц и уменьшение их размеров. В этом случае даже при правильной эксплуатации сеток установки с размером я20и0енек ботке всего объема раствора, применение СГУ не дает дополнительных преимуществ.