Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 67

 

425 

распространённые  типы  сит.  С  двойным,  тройным,  ординарным  настилом  слоистые 
вибрационные сита позволяют оператору применять сита с более мелкими ячейками, чем 
обычные  с  одним  настилом.  Этим  методом  удаляются  небольшие  по  размеру  частицы 
даже при высоких, скоростях потока. 

Выбор  сита основывается  на  прошлом опыте (см.рис.3  для  сравнения  размера  сит). 

Ячейкой  сита  является  количество  отверстий  на  линейный  дюйм,  измеряемое  от  центра 
проволоки.  Например,    продолговатая  сетка  размером  70х30  (прямоугольные  отверстия) 
имеет 70 отверстий по линии в 1 дюйм в одну сторону и 30 отверстий по линии в 1 дюйм 
перпендикулярно.  Размер  30х30  обозначает  по  30 отверстий  по  линии  в  1  дюйм  в обоих 
направлениях.  Определение  «продолговатая    80»  -    попытка  установить  эффективное 
отверстие прямоугольного ячеистого материала как эквивалент  квадрата. Такой отсчёт не 
пригоден. 

 

 

Рис.5. 

Выбор  размера  сита  должен  основываться  на  местных  условиях.  Если 

циркулирующий  объём  превышает  возможности  используемого  сита  (т.е.  раствор 
перетекает через края сита), выбирается другой вариант. 

Циркулирующий  раствор  должен  по  возможности  распространиться  по  всей 

поверхности  сита  с  помощью  заслонок,  регулирующих  подачу,  расположенных  между 
possum  belly  и  поверхностью  сита.  Оптимальный  наклон  сита,  при  котором 
отрабатывается 
наибольший  объём  частиц.  В  идеальном  случае  циркулирующий  раствор  должен 
выходить  на  расстоянии  1  фута  от  переднего  края  сита.  Если  отрегулировать  угол  сита, 
можно изменить скорость подачи раствора и время удерживания. Небольшое уменьшение 
угла  (движение  к  горизонтальному  положению)  снизить  скорость  подачи  и  увеличить 
время  удерживания.  Увеличение  угла  увеличат  скорость  и  сократит  время  удерживания. 
Поврежденное сито должно быть немедленно заменено. Часто бывает, что выбуриваемые 
частицы по размеру соответствуют отверстию сит, происходит засорение его и снижение 
производительности.  В  этом  случае  лучше  всего  заменить  сито  на  мелкоячеистое. 
Выбуренный  шлам  не  оседает  в  мелких  отверстиях  и  удаляется  из  циркуляционной 
системы. 

Использование  вибросит  -  начальная  стадия  предотвращения  накопления  частиц  в 

буровом  растворе.  Вместе  с  наблюдением,  регулированием  системы  можно  достичь 
максимальной эффективности удаления твёрдых частиц. 

 

 

426 

Мокрая классификация 

Мокрая  классификация  определяется  как  разделение  твёрдых  частиц  в  смеси  их  с 

жидкостью на фракции по размеру или плотности другими средствами, но не ситом. Все 
мокрые  классификаторы  зависят  от  разницы  скорости  оседания  крупных  и  мелких  или 
тяжелых  и  легких  частиц  в  залежи  в  пределах  емкости  механизма.  Скорость  можно 
регулировать  слабым  помешиванием,  препятствующим  оседанию  и  зависимостью 
тяжести от мощности в установках центробежного типа. 

Тип классификации зависит от следующих факторов: 
1. Более крупные частицы быстрее оседают, чем мелкие, но с одним уд.весом. 
2.  Твёрдые  частицы  с  высокой  плотностью  оседают  быстрее,  чем  с  низкой 

плотностью, но одного размера. 

3.  Скорость  оседания  твёрдых  частиц  постепенно  снижается  по  мере  увеличения 

вязкости и/или плотности жидкой среды. 

а.  Существует  точка  (называемая  критическим  доливом),  в  которой  снижение 

вязкости  или  плотности  в  залежи  в  результате  добавления  жидкости  создает  эффект 
вязкости,  снижающий    нормальную  классификационную  скорость  оседания,  что  делает 
разделение грубым, 

б.  С  другой  стороны,  в  этой  точке  меньшее  количество  жидкости  снижает 

вязкость и плавучесть и тоже огрубляет разделение. 

Чаше  всего  в  качестве  мокрых  классификаторов  для  обработки  буровых  растворов 

применяются гидроциклоны и центрифуги. Эти же механизмы работают согласно закону 
Стокса  в  отношении  плотности,  вязкости  и  уд.веса.  Они  просто  ускоряют  осыпание  в 
сотни раз, увеличивая усилие 

Что  же  такое  эти  механизмы?  Гидроциклон  или  циклон  -  это  устройство  подобное 

показанному на рис.6, не имеющее движущихся внутри себя частей. Он создает вихревое 
движение  жидкости,  обеспечивая  достаточное  центробежное  усилие  для  разделения 
различных  по  размеру  частиц.  Его  эффективность  не  велика,  если  требуется  тщательное 
разделение, но он прост в работе и не дорог, а также способен обработать большой объём. 

Термин  центрифуга  обычно,  обозначает  центрифугу  отстойного  типа,  как  показано 

на рис. 11. 

Центрифуга обычно работает в диапазоне 600-800 G?s. Механическая конструкция и 

создание  центробежных  усилий  свыше  500  G?s  обеспечивает  высокую  эффективность  и 
чёткое  разделение  частиц  по  размеру.  В  системах  с  твёрдыми  частицами  смешанного 
уд.веса,  например,  буровой  раствор,  размер  разделения  обычно  относится  к  частицам  с 
высоким  уд.весом    (барит).  Поэтому  частицы  меньшего  уд.веса  (глины  и  сланцы)  в 
половину  больше  по  размеру  разделяются  с  мелкими.  В  некоторых  случаях  низкая 
пропускная  способность  по  объёму  (от  0  по  40  гал/мин)  становится  недостатком. 
Возвращаясь к рис.2.,  не трудно понять, почему не практично отделять песок или алеврит 
из  бурового  раствора,  содержащего  барит.  Размер  частиц  алеврита  и  барита  почти 
одинаков. В пескоотделителе средняя фракция по размеру определяется 25-30 микронами. 
В отстойнике - около 10-15 микрон. Следовательно, большая часть барита уйдет с песком 
или  алевритом.  Освобождение  утяжеленного  бурового  раствора  от  песка  и  алеврита 
должно проводиться с большой осторожностью. 

На  этом  же  основании  центрифуга  или  циклон  типа  глинистого  эжекторе, 

настроенный  на  отделение  фракций  размером  3-5  микрон,  обеспечивает  эффективное 
извлечение  барита  и  возвращает  большие  частицы песка  и  алеврита в  активную  систему 
вместе с баритом. 

 

Гидроциклоны. 

На рис.6 показан схематический разрез гидроциклона или центробежного сепаратора 

циклонного типа. Центробежный насос подает раствор через тангенциальное отверстие в 
большой  конец  конусообразного  корпуса.  Создается  завихряющее  движение  жидкости 

 

427 

типа  фонтана,  смерча  или  циклона.  Т.о.  все  клоны  действуют  по  одному  принципу 
независимо от назначения: пескоотделитель, отстойник или эжектор. 

 

Рис.6. Схематическое изображение гидроциклона. 
Короткая  труба,  называемая  «вихревой  искатель»,  располагается  сверху  вниз  в 

конусном корпусе. Создавшимся усилием вихревой поток устремляется вниз в сторону не 
большого конца (вершина или данный поток). Большие по размеру и/или более тяжелые 
частицы  выбрасываются  наружу  к  стенке  конуса,  а  более  мелкие,  более  лёгкие  частицы 
(которые движутся наружу медленнее), движутся к центру перемешивающейся жидкости. 
Поскольку  желательно  разделить  поток  подачи  на  одну  фракцию,  содержащую 
большинство мелких частиц, отверстие в вершине должно быть меньше отверстия вихря. 
Большие частицы и небольшое количество флюида выходит из вершины. Остаток флюида 
и  меньшие  частицы  изменяют  направление  и  входят  назад  в  конус  жидкости,  по  пути 
выходя из искателя вихря (потока). 

На  рис.7  показано  применение  гидроциклонов.  В  емчестве  пескоотделителя  или 

отстойника низовой поток в нем от вершины содержащий крупные частицы, удаляется, а  
верхний поток (исток) возвращается в активную циркуляционную систему. 

В  глинистом  эжекторе  низовой  поток  содержит  барит  и  возвращается  в  активную 

систему: исток, содержащий глины и другие мелкие частицы, удаляется. 

Размер  и  количество  клонов  изменяется  в  зависимости  от  назначения.  Клоны 

размером 6" и больше используются как пескоотделители. Размер отстойников обычно 4", 
а глинистых эжекторов - 2". 

Выкид  или  низовой  поток  обязательно  учитывается  при  расчёте  максимальной 

эффективности гидроциклона (см.рис.8). Выброс должен быть в виде тонкого распыления 
с  небольшим  всасыванием  в  центре,  выброс  без  воздушного  всасывания  нежелателен 
(рис.9),  «веревочный  выброс».  Иногда  для  ускорения,  при  большом  отверстии  подача 
может  быть  перегружена  твердыми  веществами  и  выброс  становится  «веревочным». 
Такое положение можно исправить, ибо остановка механизма и прекращение контроля за 
твёрдой фазой осложняет проблему. Если гидроциклон дает веревочный выкид, но подача 
не  перегружена,  размер  вершины  можно  отрегулировать  на  переход  к  распылению  с 
помощью ‚ tri-nut  или подобного устройства. Если давление подачи выбрано правильно, а 
веревочный  выброс  не  поддается  изменению,  значит  производительность  конуса 
недостаточна  для  удаления  частиц,  В  таблице  1.  дано  краткое  руководство  по 
обслуживанию и обнаружению неполадок в гидроклонах. 

 

428