Мокрая классификация — это сепарация твердых частиц по массе (размеру и плотности) частиц методами, отличнывими 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 одийнакдвев.
2. Твердая фаза высокой плотности осаждается быстрее, чем твердая фаза малой плотности, даже есой от ин размер.
3. При увеличении вязкости и/или плотности бурового раствора замедляется скорость осаждения частиц.

ПРИМЕЧАНИЕ: Часто при удалении мелких частиц i центрифуге раствор разбавляют для снижения вязкостия. Однако в этом случае необходимо учесть следующее:
a) fa'atonuga fa'apolopolo "fa'atonuga fa'apitoa", fa'asaga i le fa'atonuga o le fa'atonuga o le fa'atonuga. качество сепарации.
e) e leai se mea e mafai ona maua, e leai se mea e mafai ona maua e le tagata lava ia.

Устройства мокрой классификации, наиболее часто используемые для очистки бурового раствора от твердых частиг, — твердых частиги центрифуги. Как было сказано ранее, принцип действия гидроциклонов и центрифуг основан на законе Стокса в отношения пл, силы G. Увеличение скорости осаждения и пропускной способности достигается в этих условиях благодаря уюлниче действующей на частицы. Действующая на частицу сила G прямо пропорциональна (диаметр кругового движения) х (квадрат частоты вра/щения [] частицы).

 

Поэтому центробежные насосы смесительных воронок и гидроциклонов должны отключаться всякий раз, когд траз, когд траз необходимости. Из-за низкой пропускной способности центрифуг возможна установка поршневых насосов, которые в отличие от цент столь значительное уменьшение размеров частиц.

На Рис. 6 изображен гидроциклон. Это устройство не имеет движущихся частей. Жидкость, перекачиваемая центробежным насосом, поступает i гидроциклон по внешней касательной воронкогобразноу. Форма конуса придает жидкости вихревое движение, увеличивающее силу G. Это позволяет осуществлять сеплибраоть частиц при высокой производительности. Твердые тяжелые частицы выходят через нижнее отверстие, тогда как большая часть жидкости поднимается в рокню расположенную в верхней части устройства. Несмотря на некоторую трудность i достижении четко выраженной точки отсечки определенной фракци частироц, цики частироц, надежное и экономичное устройство с высокой пропускной способностью.

Обычно на нефтепромыслах используются центрифуги декантирующего типа. Это высокоскоростные центрифуги, сила G которых достигает mai le 600 i le 800. перегрузки G более 500 такие центрифуги могут обеспечить относительно четкую точку отсечки определетнкить частиц. Один из недостатков большинства декантирующих центрифуг — достаточно низкая пропускная способность (меное/5лоность (меное/4миность) 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 утяжеленного раствора с практической точержащего барит утяжеленного раствора с практической точеской точники точники.

По своим размерам частички барита относятся к категории ила, поэтому после обработки песко- или илотделителетрадем содержать большое количество этого ценного материала. Пескоотделители должны иметь среднюю. а илоотделители — mai le 15 i le 35 микрон. Так как средний диаметр частиц барита находится как раз в диапазоне от 15 i le 30 minute, большая часбеть бдарит с илом или песком.

Поэтому для эфффективной сепарации барита применяются специальные центрифуги для извлечения барита и мроикроция (гидроциклоны малого диаметра, работающие под высоким давлением), рассчитанные на удаление частиц от 7 диро 9 м. Fa'atonu le fa'atonuga e fa'atatau i le fa'atonuga o le fa'atonuga o le fa'atonuga o le fa'atonuga a le malo. системы очистки, некоторая часть ила и песка может поступать обратно в активную систему.

На Рис. 6 представлен поперечный разрез гидроциклона (e le o le центробежного сепаратора «циклонного» типа).
Высокопроизводительный центробежный насос подает буровой раствор через отверстие на широком конце воронкогообракра. При достаточном напоре (давлении) создается вихревой поток, по форме напоминающий водяную воронку, торнадо или . Вихревым потоком влажные и тяжелые частицы выталкиваются из гидроциклона через нижнее отверстие отверстие, очищетнять верхнюю часть гидроциклона. Таким образом, принцип действия всех гидроциклонов (илоотделителей, глиноотделителей и пескоотделителей) пескоотделителей . 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 дантово). Так как плотность раствора входит в приведенное выше уравнение, давление для создания указанного напора моженет 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 отсечки станет больмше, точка отсечки станет больмше. Fa'ata'ita'iga, если напор равен 45 футам (13,7 м) вместо желаемых 75 футов (22,9 м), гидроциклон диаметра 4 (мю1,матра 4 (10,9 m) иметь пропускную способность 40 галлонов/мин (151,4 л/мин) вместо 50 галлонов/мин (189,3 л/мин), — a 55ч мин вместо 15. Чрезмерный напор также отрицательно сказывается на качестве очистки: в этом случае большая часдить тбуци поступать обратно в систему.

В верхней части гидроциклона расположен короткий отрезок трубы, ma le 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 мич,стиди вместе с потоком более медленно, поступают в вихреуловитель. Так как гидроциклон предназначен для удаления только твердых частиц, сохраняя в то же время большую, часкоть частиц, сохраняя в то же время большую (конусное) отверстие имеет меньший диаметр, чем верхнее (вихревое). Из нижнего отверстия выходят крупные частицы ma малая часть жидкости. Большая часть жидкости с мелкими частицами меняет направление движения, перемещаясь верх по трубе-вивихлю ней из гидроциклона.

На Рис. 7 изображены различные способы применения гидроциклона. При использовании гидроциклонов в качестве песко- и илоотделителей жидкость с крупными твердыми частищахид, згицями отверстия, отбраковывается, а поступающая из верхнего отверстия жидкость возвращается в активную систему. Если гидроциклон применяется в качестве баритоотделителя или глиннотделителя, содержащий барит поток жидкостижит или направляется обратно в систему, в поток из верхнего отверстия, содержащий глину или иные мелкие частицилна, тная частицил.

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 mai le 4 i le 6 aso (mai le 101,6 i le 152,4 minute), i le 12 minute 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. обработки одного и того же объема раствора требуется больше гидроциклонов малого диаметра, чем большого. Пример, илюстрирующий эффективность работы типовых 3-, 4- ma 6-дюймовых (76,2, 101,6 ma 152,4 minute) гидром отсечки D₁₀— D₅₀— D₉₀, 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 облать. И наоборот, выходной поток «струйного типа» e aunoa ma le fa'aogaina o le fa'atonuga o le fa'atonuga o le fa'atonuga. точка очистки и наклон увеличиваются (см. Рис. 8 и 9). Однако при бурении скважин большого диаметра при высокой скорости проходки гидроциклон может оказаться перегдму, перегдрму 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 перегрунфен означает недостаточное давление подачи, износ или закупоривание гидроциклона. Некоторые типы гидроциклонов позволяют регулировать диаметр нижнего отверстия, чтобы добиться нужной формы. Если при достаточном давлении подачи этого сделать невозможно, это обычно означает, что производительносдить гидно 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) ma более дюймов. Часто в качестве пескоотделителей применяют два 12-дюймовых (304,8 мм) гидроциклона с пропускной способн50 галлонов/мин (1893 л/ мин) каждый. Пескоотделители большого диаметра имеют преимущество — высокую пропускную способность (производительностькить) диапазон удаляемых частиц, mai le 45 i le 74 микрон. Чтобы добиться оптимальных результатов, необходимо подавать буровой раствор в гидроциклон под достаточным давлени

Илоотделители

Для максимальной эффективности работы и предотвращения перегрузки илоотделителя перед подачей на него буровоть 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, каждый из косторих пропускную способность 75 галлонов/мин (284 л/мин). Объемная производительность пескоотделителей и илоотделителей должна i le 25–50% превышать расход при циркуляци. Прибурении скважин большого диаметра с высоким расходом во время циркуляции необходима установка большела гидроциклонов. Обычно гидроциклоны-илоотделители обрабатывают достаточно большой объем жидкости и имеют узкий фракицион удаляемых частиц (см. Рис. 8). При условии хорошо продуманного проектирования и правильной эксплуатации, у 4-дюймовых (101,6 мм) гидоцкликтор 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 раствора притокдрабли. Поэтому илоотделители редко используются для очистки утяжеленных растворов с плотностью более 12,5 гал/5 гал/). Пескоотделители и илоотделители главным образом используются при бурении кондукторов и направлений i неутяжехраник плотностью.

Ситогидгоциклонные установки

Ситогидроциклонная установка (СГУ) для тонкой очистки бурового раствора — это по существу илоотделитель, смонтиброднад. Установка состоит из 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов, установленных над мощным вибромсито вибромсито 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 которого имейлкот мразите. Буровой раствор и твердые частицы, проходящие через сетки вибросита (размер удаляемых частиц ), завистит от размке 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 осушающего гидроциклонами, свободно проходит через сетку осушающего осушающего виброго поступает обратно в систему. По сути, ситогидроциклонная установка удаляет песок из утяжеленного раствора и служит вспомогательным умстродеть вибросит. Размер ячеек сеток СГУ может находиться в пределах от 120 i le 325 меш. Для обеспечения эффективности работы СГУ размер ячеек сеток установки должен быть меньше, чемы у сетроку.

Хотя основное назначение ситогидроциклонной установки — удаление шлама и извлечение барита, сохранение дощестости дорого (синтетических материалов, масел, насыщенной соли, KCl и т.д.) наряду с сохранением барита снижает стоимосроть брауростор. 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 подающего ценгтроб вызывать истирание частиц и уменьшение их размеров. В этом случае даже при правильной эксплуатации сеток установки с размером ячеек 200 меш и менее и обрабобт раствора, применение СГУ не дает дополнительных преимуществ.