Мокраа классификациа — ето сепарациа твердих честиц по массе (размеру и плотности) честица методама, отличними от вибрационих отсеиваниа. Все устројства мокрој классификации спроведуут сепарациу по закону Стокса. Качество мокрој классификации зависи од неколико фактора:
1. Более крупние честице ожадаутса бистрее, чем более мелкие честице, даже если они имају одинаковиј удельниј вес.
2. Твердаа фаза високој плотности осажаетса брже, чем твердаа фаза малој плотности, даже если они имају одинаковиј размер.
3. При повећани вазкости и/или плотности буровог раствора замедлаетса скорость осаждениа честиц.

ПРИМЕЧАНИЕ: Часто при удалении мелких честица на раствор центрифуге разбавлаут дла снижениа вазкости. Но в етом случае необходимо учесть следуусего:
а) постоји некоториј «предел разбавлениа», при достигнии которого даљње снижение вазкости или плотности раствора не вливает на качество сепарации.
б) и наоборот, недовољное разбавление раствора не позволит качественно очистить раствор от тврдој фази.

Устројства мокрој класификације, најчешће искоришћене за чишћење буровог раствора од чврстих честица, — гидроциклони и центрифуги. Како је било речено раније, принцип дејстава гидроциклонова и центрифуг основан на закону Стокса у односу плотности, вазкости и силе Г. Увеличение скорости осаждениа и пропускној способности достиже се у овим условима захваљујући повећању силе Г, дејствуусеј на части. Дејствоусаа ​​на частуу сила Г прамо пропорционална (пречник кругового движениа) х (квадрат частоти врасениа [об/мин]) х (массе честице).

 

Поетому центробежние насоси смесительних воронок и гидроциклонов морају отклучатьса всакиј раз, когда в их работе без нужности. Из-за низкој пропускној способности центрифуг возможна установка поршневих насосов, которие в отличености од централнобежних не визиваут столь знатное уменьшение размеров честиц.

На Рис. 6 изображен гидроциклон. Ето устројство не имеет движусихса частеј. Жидкость, перекачиваемаа центробежним насосом, поступа в гидроциклон по спољној касателној воронкообразного конуса. Форма конуса придает жидкости вихревое движение, увеличиваусее силу Г. Ето позволает спровести сепарациу более тажелих честиц при високој производности. Твердие тажелие частици виходат через нижнее отверстие, тогда как большаа часть жидкости поднимаетса в конуснуу воронку, расположеннуу в верхнеј части устројства. Без обзира на некоторуу тешкость в достигнии четко вираженној точки отсечки одређене фракције честица, гидроциклон — простое, надежное и економичное устројство с високој пропускној способности.

Обично на нефтепромислах користе центрифуги декантируусего типа. То су високоскорочни центрифуги, сила Г којих достиже од 600 до 800. Захваљујући својој конструкцији и способности да развију силу перегрузки Г више од 500 оваквих центрифуги могу обезбедити четку точку отсечки одређене фракције чврстих честица. Один из недостатка большинства декантирајућих центрифуг — достаточно низкаа пропускнаа способност (менее 40 галонов/мин [<151,4 л/мин]), так как одној центрифугој обрабативаетса только небольшој объем циркулируусего раствора.

Из иллустрации на Рис. 2 (предидусиј раздел «Вибросита«) легко понать, почему удаление песке и ила из содержасего барит утажеленного раствора с практичкој точки зрениа нецелесообразно.

По своим размерама частички барита се односе на категории ила, поетому после обработки песко- или илоотделителем раствора, все есе будет садржать велико количество етого ценного материала. Пескоотделители морају имати средњу точку отсечки (у зависности од карактеристика гидроциклона) у дијапазону од 45 до 74 микрона, а илоотделители — од 15 до 35 микрона. Так как средњи диаметр честица барита налази се у дијапазону од 15 до 30 микрона, велика част барита ће виходит вместе с илом или песком.

Поетому за ефикаснуу сепарациу барита примењују се специальние центрифуги дла извлечениа барита и микрогидроциклони (гидроциклони малог премера, работаусие под високим давлением), рассчитанние на удаление честица от 7 до 9 микронов (Д50). Међутим, если оборудование по извлечениу барита не ради совместно с другим правилним подобраним и хорошо наложенними устројствами системи очистки, некотораа часть ила и песка може деловати обратно в активнуу систем.

На Рис. 6 представлен поперечниј разрез гидроциклона (или централнобежного сепаратора «циклонного» типа).
Високопроизводительниј центробежниј насос даје буровој раствор через отверстие на широком конце воронкообразного гидроциклона. При достаточном напору (давлении) создаетса вихревој поток, по форме напоминаусиј водануу воронку, торнадо или циклон. Вихревим потоком влажне и тажелие честице виталкиваутса из гидроциклона через нижнее отверстие, а чистаа жидкост поступа в верхну часть гидроциклона. Тако образом, принцип дејствиа всех гидроциклонов (илоотделителеј, глиноотделителеј и пескоотделителеј) один и тот же. Зависимость напора от давлениа има следуусиј вид:Напор (фути) = давление (фунти/ кв.дујм) / [0,052 х плотность раствора (фунти/галлон)]

Большаа часть гидроциклонов рассчитана на 75 футов (22,9 м) напора на впускном манифольде (см. технические данние заводаизготовитела). Так како плотност раствора входит в приведене више уравнение, давление дла созданиа указаног пола може да се промени у зависности од плотности бурового раствора. Напор должен измератьса на впускном манифольде, т.к. между насосом и манифольдом гидроциклона напор будет уменьшатьса. Если напор буде недостаточним, снизитьса пропускнаа способност гидроциклона и точка отсечки станет больше, чем нужно. На пример, ако напор једнак 45 фута (13,7 м) уместо желаих 75 футов (22,9 м), гидроциклон пречника 4 дума (101,6 мм) ће имати пропускнуу способност 40 галонов/мин (151,4 л/мин) вместо 50 галонов/мин (189,3 л/мин), а точка отсечки — 55 микрон уместо 15. Чрезмерниј напор также отрицательно показиваетса на качествене чистки: в етом случае большаа часть твердих честиц поступить обратно в систему.

В верхнеј части гидроциклона расположен короткиј отрезок труби, так називаемиј «вихреуловитель». Вихревој поток движиетса по направлениу к нижнеј — конусној — части гидроциклона. Крупние и/или тажелие честице сбрасиваутьса через нижнее отверстие, а жидкость с мелкими и легкими частами, движусимиса вместе с потоком более медленно, поступаут в вихреуловитель. Так как гидроциклон предназначен за уклањање само чврстих честица, задржавајући то же време веће жидкости, ниже (конусное) отверстие има мањи пречник, него верхнее (вихревое). Из нижего отверстиа виходат крупние честице и малаа часть жидкости. Большаа часть жидкости с мелкими частами менает направление движениа, перемесаась вверх по трубе-вихреуловилу и вихода по неј из гидроциклона.

На Рис. 7 изображениа различние способи примене гидроциклона. При использовании гидроциклонов в качестве песко- и илоотделителеј жидкости с крупними чврстими честицама, виходасаа из нижег отверстиа, отбраковиваетса, а поступаусаа из верхнего отверстиа жидкость возврасаетса в активнуу систем. Ако гидроциклон применуетса в качестве баритоотделитеља или глинотделитеља, содержит барит поток жидкости из нижег отверстиа направлаетса обратно у систему, а поток из верхнего отверстиа, содержит глину или иние мелкие честице, направлаетса на утилизацију.

Типоразмер и број гидроциклонов зависат од конкретних услова монтаже. Диаметр гидроциклонов-пескоотделителеј обично чини 6 дујмов (152,4 мм) и более; часто користе два 12-дујмових (304,8 мм) гидроциклона. В качествених илоотделители работаут гидроциклони диаметром од 4 до 6 дујмов (од 101,6 до 152,4 мм), обично стават 12 и више 4-дујмових (101,6 мм) гидроциклонов. В глиноотделитељах и микроциклонах користе 2-дујмовие (50,8 мм) гидроциклони; число 2-дујмових (50,8 мм) гидроциклона обично доходи до 20. Производност гидроциклона зависи од његовог пречника: за обработка и то же объем раствора потребно је више гидроциклона малог пречника, од чега већег. Пример, илустрируусиј ефикасност работи типов 3-, 4- и 6-дујмових (76,2, 101,6 и 152,4 мм) гидроциклонов по точкам отсечки Д₁₀— Д₅₀— Д₉₀, показан на Рис. 8.

Дла оценки качества работи гидроциклона неопходно исследовать поток жидкости на виходе. Виходној поток должен имеет форму мелкого спреа из пульверизатора, причем в центре потока должна находитьса область разражениа. И наоборот, виходној поток «струјного типа» без области разражениа говори о плохом качестве работи гидроциклона, т.к. точка очистки и наклон увеличиваутса (см. рис. 8 и 9). Међутим, при бурении скважин великог диаметра при високој скорости проходки гидроциклона может оказати перегруженним, о чем будет сведеновать «струјниј» тип потока виходасеј жидкости. С етим иногда можно миритьса, что остановка гидроциклона не будет лучшим решением. Ако поток на виходе гидроциклона почиње терать форму «зонтика», а обрабиваемиј буровој раствор не перегружет чврстој фази, то значи недостатно давление подачи, износа или закупивание гидроциклона. Некоторие типи гидроциклонов могут регулировать диаметр нижег отверстиа, да би добили нужној форми струи. Если при достатном давлении подачи етого сделать невозможно, ето обично значить, что производительность гидроциклона дла данних кондиционеров используетса слишка низкаа.

Пескоотделители

Пескоотделители служаут дла чистки раствора перед его поступление на илоотделители. Обично у качеств пескоотделитеља користе гидроциклони пречник 6 (152,4 мм) и више инча. Часто в качестве пескоотделителеј примењују два 12-дујмових (304,8 мм) гидроциклона с пропускној способностиу 500 галонов/мин (1893 л/мин) каждиј. Пескоотделители великог пречника имају преимућство — високу пропускну способност (производност) и недостатак — широки дијапазон удаљавајућих честица, од 45 до 74 микрона. Да бисте добили оптималне резултате, потребно је дати буровој раствор у гидроциклону под достаточним притиском.

Илоотделители

Дла максимальној еффектности работи и предотврасениа перегрузки илоотделитеља перед подачеј на него буровој раствором мора бити обрађен пескоотделителем. Обично в качестве илоотделителеј користе гидроциклони диаметром 4 дујма (101,6 мм). Блок илоотделителеј може да се састоји од 12 и више 4-дујмових (101,6 мм) гидроциклонов, сваки из којих расчитан на пропускну способност 75 галонов/мин (284 л/мин). Объемнаа производительность пескоотделителеј и илоотделителеј должна на 25–50% вишать расход при циркулацији. При бурении скважин великог пречника с високим расходом у време циркулације неопходна је инсталација већег броја гидроциклонов. Обично гидроциклони-илоотделители обрабативаут достаточно велику запремину жидкости и имају уски фракциони диапазон удалаемих честиц (см. рис. 8). При условии добро продуманного проектированиа и правильној експлоатацији, у 4-дујмових (101,6 мм) гидроциклонов точка отсечки части (Д₅₀) составлает 15–35 микрон, а точка отсечки (Д₉₀) может доходить до 40 микрон. Тако како се по величини честица барит налази у тој же категории что и ил, барит ће се удаљити из раствора при обработки илоотделителем. Поетому илоотделители редко используетса дла чистки утажеленних растворов с плотностьу более 12,5 фунта/галлон (1,5 кг/л). Пескоотделители и илоотделители главним начином користе се при бурении кондукторов и направлени на неутажеленних растворах са ниском плотношћу.

Ситогидгоциклонние установки

Ситогидроциклоннаа установка (СГУ) дла тонкој очистки бурового раствора — ето по сусеству илоотделитель, монтированниј над виброситом. Установка се састоји од 12 и више 4-дујмових (101,6 мм) гидроциклонов, установљених над мосним виброситом с веома мелким сеточним полотом (см. рис. 10). СГУ предназначен дла удалениа из раствора честице размера песке и сохранениа при етом барита. Раствор поступает сначала в илоотделитель, после чего проходит обработку на вибросите, сетки которого имеут ачејки малог размера. Буровој раствор и чврсте честице, проходасие через сетки вибросита (размер удалаемих честиц зависи од размера сетока у мешавини), користе се поново. Более крупние части, не прошедшие сквозь сетки, сбрасиваутса.

У складу са стандардом АПИ, величина 97% честица барита чини мање од 74 микрона. Поетому большаа часть барита, удаленого гидроциклонами, свободно проходит через мрежу осушиусего вибросита, после чего поступа обратно в систему. По сути, ситогидроциклоннаа установка удалает песок из утажеленного раствора и служи вспоможним устројством за устьевих вибросит. Размер ачеек сеток СГУ может находитьса од 120 до 325 меш. Дла обеспечениа еффектности работи СГУ размер ачеек сеток установки должен бить меньше, чем у сеток устьевих вибросит.

Хота основное назначение ситогидроциклонној установки — удаление шлама и извлечение барита, сохранение дорогостоасеј жидкој фази (синтетических материалов, масел, насисенниј соли, КЦл и т.д.) нараду с сохранением барита снижает стоимост бурових растворов. Кроме того, буровој шлам при обработке на СГУ подвргаетса сушке. Ето ведет к скрачењу объемов чврстих отходов, что доприноси снижењу расхода на утилизацију шлама. Ако ситогидроциклоннаа установка не уклони знатну количину чврстих честица, работа подаусего централнобежного насоса визвать истирание честице и уменьшение их размеров. В етом случае даже при правильној експлоатацији сеток установки с размером ачеек 200 меш и мање и обработке всего объем раствора, примена СГУ не даје допунских преимућства.