Мокрая классификация — это сепарация твердых частиц по массе (размеру и плотности) частиц методами, отличными от вибрационного отсеивания. Барча муҳаррики классификации осуществляют ҷудокунии қонунгузории Стокса. Качество мокрой классификации зависит аз омилҳои нескольких:
1. Более крупные частицы осаждаются тез, чем более мелкие частицы, даже если они имеют одинаковый уделный вес.
2. Твердая фаза высокой плотности осаждается тезе, чем твердая фаза малой плотности, даже если они имеют одинаковый размер.
3. При увеличении вязкости и/или плотности бурового раствора замедляется скорость осаждения частиц.
ПРИМЕЧАНИЕ: Часто при удалении мелких частиц на центрифуге раствор разбавляются барои снижения вязкости. Однако в этом случае необходимо учесть следующее:
а) существует некоторый «предел разбавления», при достижений китороого далнейшее снижение вязкости ё плотности раствора не влияет на качество сепарации.
б) и наоборот, недостаточное разбавление раствора не позволит качественно очистить раствор от твердой фази.
Устройства мокрой классификации, наиболее часто истифода бурда мешавад барои очистки бурового раствора аз твердых частиц, — ин гидроциклони ва центрифуги. Как бо сказано ranee, принципи гидроциклонов ва центрифуг асосхои законе Стокса дар отношений плотности, вязкости и силы Г. Действующая на частицу сила G прямо пропорциональна (диаметр кругового движения) х (квадрат частоты вращения [об/мин]) х (массе частицы).
Поэтому центробежные насосы смесительных воронок ва гидроциклонов бояд ба таври васеъ истифода баранд, ки дар онхо дар кори худ нест. Из-за низкой пропускной способности центрифуг возможна установка поршневых насосов, которые в отличие от центробежных не вызывают столь значительное уменьшение размеров частиц.
На Рис. 6 изображен гидроциклон. Это устройство не имеет движущихся частей. Жидкость, перекачиваемая центробежным насосом, поступает в гидроциклон по внешней касательной воронкообразного конуса. Форма конуса придает жидкости вихревое движение, увеличивающее силу G. Твердые тяжелые частицы выходят через нижнее отверстие, то да как большая часть жидкости поднимается дар конусную воронку, расположенную дар верхней части устройства. Несмотря на некоторую трудность дар достижении четко выраженной точки отсечки определенной фракциои частиц, гидроциклон — простое, надежное ва иктнеодню техникй бо высокой пропускной способност.
Обычно на нефтепромыслах истифода центрифуги декантирующего типа. Это высокоскоростные центрифуги, сила G которых достигает аз 600 то 800 . Один из недостатков большинства декантирующих центрифуг — достаточно низкая пропускная способность (менее 40 галлонов/мин [<151,4 л/ мин]), чунон ки як одами центрифугой обрабат мешавад.
Из иллюстрации на Рис. 2 (раздел «Вибросита«) легко понять, почему удаление песка и ила из содержащего барит утяжеленного раствора бо практической точки зрения нецелесообразно.
По своим размерам частички барита относятся к категории ила, поэтому баъд аз обработки песко- ё илоотделителем раствор дар ҳама чиз ба таври дигар ба шумо имкон медиҳад. Пескоотделители должны иметь среднюю точку отсечки (дар зависимости аз характеристикии гидроциклона) дар диапазоне аз 45 то 74 микрон, як илоотделители — аз 15 то 35 микрон. Так как средний диаметри частиц барита находится как раз в диапазоне аз 15 то 30 микрон, большая часть барита будет выходить вместе с илом ё песком.
Поэтому барои сепарацияи самарабахш барои иҷроиш ва микрогидроциклҳо (гидроциклони хурд диаметра, кор дар зери давлением), тақсимоти махсус аз 7 то 9 микрон (D50) муқаррар карда мешавад. Однако если оборудование по извлечению барита нест, кор накунад, то дар дигар ҳолатҳои ҳуқуқӣ ва беҳуда налаженными устройствами системы очистки, некоторая часть ила и песка метавонад дар системаҳои фаъол ҷойгир карда шавад.
На Рис. 6 представлен поперечный разрез гидроциклона (ё сепаратори марказии «циклонного» типа).
Высокопроизводительный центробежный насос подает буровой раствор через отверстие на широком конце воронкообразного гидроциклона. При достаточном напоре (давлении) создается вихревой поток, по форме напоминающий водянюю воронку, торнадо ё циклон. Вихревым потоком влажные и тяжелые частицы выталкиваются аз гидроциклона через нижнее отверстие, а очищенная жидкость поступает в верхнюю часть гидроциклона. Таким образом, принцип действия хамаи гидроциклонов (илоотделителей, глиноотделителей и пескоотделителей) один ва 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 дар 75 футов (22,9 м) напора ба впускном манифольде (см. технические данные заводаизготовителя). Так как плотность раствора входит в приведенное выше уравнение, давление барои сохтани указанного напора метавонад дар зависимости аз плотности бурового раствора истифода шавад. Напор должен измеряться на впускном манифольде, т.к. между насосом ва манифольдом гидроциклона напор будет уменьшаться. Агар напор будет недостаточным, снизится пропускная способность гидроциклона ва точка отсечки станет больше, чем лозим. Масалан, агар напор равен 45 футам (13,7 м) вместо желаемых 75 футов (22,9 м), диаметри гидроциклон 4 дюйма (101,6 мм) дар ҳаҷми 40 галлонов/мин (151,4 л/) вместо 50 галлонов/мин (189,3 л/мин), як точка отсечки — 55 микрон дар 15. Чрезмерный напор низ ба таври васеъ истифода бурда мешавад: дар ин чо хеле зиёд аст.
В верхней части гидроциклона расположен короткий отрезок трубы, так называемый «вихреуловитель». Вихревой поток движется по направлению к нижней — конусной — части гидроциклона. Крупные и/ё тяжелые частицы сбрасываются через нижнее отверстие, а жидкость с мелкими ва легкими частицами, движущимися вместе с потоком более медленно, поступают в вихреуловитель. Так как гидроциклон пеш аз хама ба чустучуи части, сохраняя дар то е время большюю част жидкости, нижнее (конусное) отверстие имеет меньший диаметр, чем верхнее (вихревое). Из нижнего отверстия выходят крупные частицы и малая часть жидкости. Большая часть жидкости с мелкими частицами меняет направление движения, перемещаясь вверх по трубе-вихреуловителю ва выходя по ней из гидроциклона.
На Рис. 7 изображены различные способы применения гидроциклона. Истифодаи гидроциклонов дар качестве песко- и илоотделителей жидкость с крупными твердими частицами, выходящая аз нежных, отбраковывается, як поступающая аз системаҳои верхнего верхнего возможности. Агар гидроциклон дар качестве баритоотделителя е глиннотделителя истифода бурда мешавад, дар системам системам обутобьёфта, аз хад зиёд рафъ кардан ва ё ба даст овардан мумкин аст.
Типоразмер ва количество гидроциклонов аз эксплуататсияҳои мушаххас истифода мебаранд. Диаметри гидроциклонов-пескоотделителей обычно устувор аст 6 дюймов (152,4 мм) ва боле; часто истифода бурда мешавад ду 12 дюймовых (304,8 мм) гидроциклона. Дар качестве илоотделителей кори гидроциклони диаметри аз 4 то 6 дюймов (аз 101,6 то 152,4 мм), аз 12 то 12 ва 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклони. В глиноотделителях ва микроциклонахо истифода мебаранд 2-дюймовые (50,8 мм) гидроциклони; число 2-дюймовых (50,8 мм) гидроциклонхои обй то 20. Истеҳсоли гидроциклон аз диаметри худ: барои як қатор ва того ва обема раствора лозим аст. Мисол, иллюстрирующий эффективность кори типовых 3-, 4- ва 6-дюймовых (76,2, 101,6 ва 152,4 мм) гидроциклонов бо точкам отсечки D10— Д50— Д90, показан на Рис. 8.
Для оценки качества работы гидроциклона необходимо исследовать поток жидкости на выходе. Выходной поток должен иметь форму мелкого спрея аз пульверизатора, причем в центре потока должна находиться область разряжения. И наоборот, вазъняти поток «струйного типа» бе вилояти разряжения гуф-тани кори гидроциклона, т. точка очистки ва наклон увеличиваются (см. Рис. 8 ва 9). Однако при бурени скважин большого диаметра при высокой скорости проходки гидроциклон метавонад оказаться перегруженным, о чем будет свидетельствовать «струйный» тип потока выходящей жидкости. С этим иногда мумкин мириться, поскольку остановка гидроциклона не будет лучшим решением. Агар поток ба выходе гидроциклона начинает терятй форму «зонтика», як обрабатываемый буровой раствор не перегружен твердой фазой, ин аз он надочает недостаточное давление подачи, изоф ё закупоривание гидроциклона. Некоторые типи гидроциклоновро ба танзим медароранд, диаметри худро аз даст медиҳанд, онҳо бояд шаклҳои струи дошта бошанд. Ин аст, ки ба даст овардани давлении подачи ин корро намекунад, он чизеро дар бар намегирад, ки барои истеҳсоли гидроциклона барои истифодабарии эксплуататсияҳои пастсифат.
Пескоотделители
Пескоотделители служат барои очистки раствора пеш аз он ки поступлением на илоотделители. Обычно в качестве пескоотделителей истифода бурда мешавад гидроциклони диаметри 6 (152,4 мм) ва более дюймов. Часто в качестве пескоотделителей қабул карда мешавад дар ду 12 дюймовых (304,8 мм) гидроциклона бо пропускной таъминот 500 галлонов/мин (1893 л/мин) каҷдй. Пескоотделители большого диаметра имеют преимущество — высокую пропускную способность (производительность) ва недостаток — широки диапазон удаляемых частиц, аз 45 то 74 микрон. Чтобы добиться оптимальных результатов, необходимо подавать буровой раствор в гидроциклон под достаточным давлением.
Илоотделители
Барои ҳадди аксар самаранокии кор ва пешбурди пешгӯиҳо пеш аз ҳама илоотделителя пеш подачей ба него буровой раствор лозим аст. Обычно дар качестве илоотделителей истифода бурда мешавад гидроциклони диаметри 4 дюйма (101,6 мм). Блоки илоотделителей метавонад аз 12 ва более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонҳо, кофтукови кофтуков дар истеҳсолот 75 галлонов/мин (284 л/мин). Объемная производительность пескоотделителей и илоотделителей бояд ба 25-50% пеш аз ҳама циркуляции расход. При бурении скважин калон диаметра с высоким расходом во время циркуляции необходима установка калон числа гидроциклонов. Обично гидроциклони-илоотделители обра-батй мекунанд ва дар иазди фракциони диапазон имеюта мешаванд (см. Рис. 8). При условии хорошо продуманного проектирования ва правильной эксплуатации, у 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов точка отсечки частиц (D)50) 15—35 микрон, а точка отсечки (Д90) метавонад то 40 микрон дошта бошад. Так как по размерам частиц барит находится в той же категории что и ил, барит будет удаляться из раствора при обработке илоотделителем. Поэтому илоотделители редко используются барои очистки утяжеленных растворов барои плотностью более 12,5 фунта/галлон (1,5 кг/л). Пескоотделители и илоотделители главным образом используются при бурении кондукторов ва направлений на неутяжеленных расторах с низкой плотностью.
Ситогидгоциклонные установки
Ситогидроциклонная установка (СГУ) барои тонкой очистки бурового раствора — ин по существу илоотделитель, смонтированный над виброситом. Установка состоит аз 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонхо, установленных дар мощным виброситом бо очень мелким сеточным полотном (см. Рис. 10). СГУ предназначена барои удаления аз расвора частиц размера песка и сохранения при этом барита. Раствор поступает сначала в илоотделитель, пас аз он ки дар вибросите проходит обработку, сетки которого имеют ячейки малого размера. Буровой раствор и твердые частицы, проходящие через сетки вибросита (размер удаляемых частиц зависит от размера сеток в меш), используются повторно. Более крупные частицы, не прошедшие сквозь сетки, сбрасываются.
Бо стандартами API, размер 97% дорои 74 микрон мебошад. Поэтому большая часть барита, удаленного гидроциклонами, свободно проходит через сетку осушающего вибросита, баъд аз он ки дар система ҷойгир карда шавад. По сути, ситогидроциклонная установка удаляет песок аз утяжеленного раствора ва служит вспомогательным устройством барои устьевых вибросит. Размер ячеек сеток СГУ мумкин находиться в пределах от 120 то 325 меш. Барои кори самарабахши СГУ размер ячеек сеток установки бояд битъем, чем у сеток устьевых вибросит.
Хотя основное назначение ситогидроциклонной установки — удаление шлама ва извлечение барита, сохранение дорогостоящей жидкой фазӣ (материалҳои синтетических, масел, соли, KCl ва ғ.) Кроме того, буровой шлам при обработке дар СГУ подвергается сушке. Это ведет к сокращению объемов твердых отходов, что способствует снижению расходов дар утилизацию шлама. Агар ситогидроциклонная установка не удаляет значительное количество твердых частиц, кори подающего центробежного насоса будет вызывать истирание частиц ва уменьшение их размеров. В этом случае даже при правильной эксплуатации сеток установки бо размером ячеек 200 меш и менее ва обработке дар ҳама чиз дастрас аст, қабул кардани СГУ нест.
Вақти фиристодан: 25 декабри 2018