Мокрая сепасия тверыхия частиц по массе (разеру и плотносalahan) о отсеanong. 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 одинаковев
2. Твердая фаза высокой плотности осаждается быстрее, чем твердая фаза малой плотности, даже если от имди
3. При увеличении вязкости и/или плотности бурового раствора замедляется скорость осаждения частиц.

ПРИМЕЧАНИЕ: Часто при удалении мелких частиц на центрифуге раствор разбавляют для снижения вязкостия. Однако в этом случае необходимо учесть следующее:
a) существует некоторый «предел разбавления», при достижении которого дальнейшее снижение вязкости или плостивости ли плотности парации.
b) и наоборот, недостаточное разбавление раствора не позволит качественно очистить раствор от твердой фазы.

Устройства мокрой классификации, наиболее часто используемые для очистки бурового раствора от твердых частигит, — твердых частигит . Как было сказано ранее, принцип действия гидроциклонов и центрифуг основан на законе Стокса в отношении пл,сении пл величение скорости осаждения и пропускной способности достигается в этих условиях благодаря увеличению силыч стерный G, силыч стиный Действующая на частицу сила G прямо пропорциональна (диаметр кругового движения) х (квадрат частоты врапорциональна (диаметр кругового движения) х (квадрат частоты врастоты вращения []обскимния ]

 

Поэтому центробежные насосы смесительных воронок и гидроциклонов должны отключаться всякий раз, коихностра . Из-за низкой пропускной способности центрифуг возможна установка поршневых насосов, которые в отличие от тят 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 воронкогособразно. Форма конуса придает жидкости вихревое движение, увеличивающее силу G. Это позволяет осуществлять сепихриблять сепихрибрать высокой производительности. Твердые тяжелые частицы выходят через нижнее отверстие, тогда как большая часть жидкости поднимается поднимается в руски ю в верхней части устройства. Несмотря на некоторую трудность в достижении четко выраженной точки отсечки определенной фракци чгистиц, е и экономичное устройство с высокой пропускной способностью.

Обычно на нефтепромыслах используются центрифуги декантирующего типа. Это высокоскоростные центрифуги, сила G которых достигает mula sa 600 hanggang 800 узки G более 500 такие центрифуги могут обеспечить относительно четкую точку отсечки определенной фтракцрдый фтракцрды. Один из недостатков большинства декантирующих центрифуг — достаточно низкая пропускная способность (мене/5 мино 40 мено ), 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 точеской точники точники

По своим размерам частички барита относятся к категории ила, поэтому после обработки песко- или илоотделителдетрадем ать большое количество этого ценного материала. Пескоотделители должны иметь среднюю точку отсечки (sa зависимости от характеристик гидроциклона) sa диапозил4не тделители — mula 15 hanggang 35 микрон. Так как средний диаметр частиц барита находится как раз в диапазоне от 15 hanggang 30 микрон, большая часбить хдит м или песком.

Поэтому для эффективной сепарации барита применяются специальные центрифуги для извлечения барита и мироцикро лого диаметра, работающие под высоким давлением), рассчитанные на удаление частиц от 7 hanggang 9 микронов (D50). Однако если оборудование по извлечению барита не работает совместно с другими правильно подобранными стерны хоиламусто очистки, некоторая часть ила и песка может поступать обратно в активную систему.

На Рис. 6 представлен поперечный разрез гидроциклона (или центробежного сепаратора «циклонного» типа).
Высокопроизводительный центробежный насос подает буровой раствор через отверстие на широком конце воронкогообраки. 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 отверстицы выталкиваются из гидроциклона через нижнее отверстие отверстие отверстие, очищетхнах ю часть гидроциклона. Таким образом, принцип действия всех гидроциклонов (илоотделителей, глиноотделителей и пескоотделителей) тиж. 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 дандо). Так как плотность раствора входит в приведенное выше уравнение, давление для создания указанного напора можит стер лотности 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. Halimbawa, если напор равен 45 футам (13,7 м) вместо желаемых 75 футов (22,9 м), гидроциклон диаметра 4 мю,мутра 4 мю,муда скную способность 40 галлонов/мин (151,4 л/мин) вместо 50 галлонов/мин (189,3 л/мин), at точка отсечки — 55 микрон вместо 15. Чрезмерный напор также отсечки отсечки стки: в этом случае большая часть твердых частиц будет поступать обратно в систему.

В верхней части гидроциклона расположен короткий отрезок трубы, так 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 ча,стими потоком более медленно, поступают в вихреуловитель. Так как гидроциклон предназначен для удаления только твердых частиц, сохраняя в то же время удаления только твердых частиц, сохраняя в то же время большую, чдость большую тверстие 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 верх по трубе-витех хю гидроциклона.

На Рис. 7 изображены различные способы применения гидроциклона. При использовании гидроциклонов в качестве песко- и илоотделителей жидкость с крупными твердыми частивихихд,я стия, отбраковывается, а поступающая из верхнего отверстия жидкость возвращается в активную систему. Если гидроциклон применяется в качестве баритоотделителя или глиннотделителя, содержащий барит поток жидкостижтит я обратно в систему, а поток из верхнего отверстия, содержащий глину или иные мелкие частицы, направляется ция.

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 от 4 до 6 дюймов (mula sa 101,6 до 152,4 мм), 12-метром овых (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. Производительность гидроциклона зависитраго зависитра тки одного и того же объема раствора требуется больше гидроциклонов малого диаметра, чем большого. Пример, иллюстрирующий эффективность работы типовых 3-, 4- at 6-дюймовых (76,2, 101,6 at 152,4 мм) глет₁₀— 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» без области разряжения говорит о плохом качестве работы гидро,ц икло. точка очистки и наклон увеличиваются (см. Рис. 8 и 9). Однако при бурении скважин большого диаметра при высокой скорости проходки гидроциклон может оказаться перегдрму льствовать «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 петогрузфетн недостаточное давление подачи, износ или закупоривание гидроциклона. Некоторые типы гидроциклонов позволяют регулировать диаметр нижнего отверстия, чтобы добиться нужной форим. Если при достаточном давлении подачи этого сделать невозможно, это обычно означает, что производительность гилд 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) и более дюймов. Часто в качестве пескоотделителей применяют два 12-дюймовых (304,8 мм) гидроциклона с пропускной спосюбнов 1/9мой л/ мин) каждый. Пескоотделители большого диаметра имеют преимущество — высокую пропускную способность (производительносить) он удаляемых частиц, mula sa 45 hanggang 74 микрон. Чтобы добиться оптимальных результатов, необходимо подавать буровой раствор в гидроциклон под достаточным давленим

Илоотделители

Для максимальной эффективности работы и предотвращения перегрузки илоотделителя перед подачей на него болвравоть 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 косночискро обность 75 галлонов/мин (284 л/мин). Объемная производительность пескоотделителей и илоотделителей должна на 25–50% превышать расход при циркуляци. При бурении скважин большого диаметра с высоким расходом во время циркуляции необходима установка голдирокцновка голдирокции Обычно гидроциклоны-илоотделители обрабатывают достаточно большой объем жидкости и имеют узкий фраксидон иц (см. Рис. 8). При условии хорошо продуманного проектирования и правильной эксплуатации, у 4-дюймовых (101,6 metro) гидротичксктор₅₀) составляет 15–35 микрон, а точка отсечки (D₉₀) может доходить hanggang 40 микрон. Так как по размерам частиц барит находится в той же категории что и ил, барит будет удаляться из раствора при токдрабли. Поэтому илоотделители редко используются для очистки утяжеленных растворов с плотностью более 12.5 флунта/). Пескоотделители и илоотделители главным образом используются при бурении кондукторов и направлений на неутожлоксности тью.

Ситогидгоциклонные установки

Ситогидроциклонная установка (СГУ) для тонкой очистки бурового раствора — это по существу илоотделитель, смовимтирод Установка состоит из 12 и более 4-дюймовых (101,6 мм) гидроциклонов, установленных над мощным вибромсито вибромсито лотном (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 имейлко мразите. Буровой раствор и твердые частицы, проходящие через сетки вибросита (размер удаляемых частиц частицы), зависит от размита я 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 осушающесо сталего тибро тно в систему. По сути, ситогидроциклонная установка удаляет песок из утяжеленного раствора и служит вспомогательным умстрод. Размер ячеек сеток СГУ может находиться в пределах от 120 hanggang 325 меш. Для обеспечения эффективности работы СГУ размер ячеек сеток установки должен быть меньше, чем у севток .

Хотя основное назначение ситогидроциклонной установки — удаление шлама и извлечение барита, сохранение дозидирогост ких материалов, масел, насыщенной соли, KCl и т.д.) наряду с 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 расходов на утилизацию шлама. Если ситогидроциклонная установка не удаляет значительное количество твердых частиц, работа подающего цеотго центроб истирание частиц и уменьшение их размеров. В этом случае даже при правильной эксплуатации сеток установки с размером ячеек 200 меш и менее и обработ енение СГУ не дает дополнительных преимуществ.