Гидравлический метод очистки бурового раствора с помощью гидроциклона отечественного производства

Очистка промывочных жидкостей от выбуренных частиц горной по­роды (шлама) гидравлическим способом осуществляется в гидроциклонах и центрифугах. В основу гидроциклонного разделения твердых частиц и жидкости заложен принцип использования центробежных сил, возникаю­щих в аппарате при прокачивании через него жидкости.

Гидорциклоны являются экономи­чески эффективным средством борьбы с выбуренной породой, прошедшей через вибросита в неутяжеленных буровых рас­творах. Так как они не имеют движущихся частей, то они достаточно надежны при правильном использовании оборудовани­ем. Гидроциклон - это общее название данного типа оборудования, по размеру отбираемой твердой фазы они делятся на пескоотделители, илоотделители и микро­клоны.

Принцип работы гидроциклона: раствор попадает под давлением во входной патрубок по касательной к стенкам цилиндра, создавая, таким образом, спиральное движение жидкости. По мере продвижения раствора по спирали вниз по конической секции цен­тробежные силы оттесняют твердую фазу к стенкам. По мере сужения ко­нуса все большие слои жидкости вовлекаются в поток по направлению вверх из-за создающегося вакуума внутри гидроциклона по принципу Торнадо. Твердая фаза определенной массы, достигая низа конуса, не мо­жет подняться наверх из-за действующих на нее сил инерции и отделяется от основной массы раствора. Максимальный износ, как правило, образует­ся в нижней части конуса, где скорость частиц максимальна. «Сбаланси­рованные» гидроциклоны имеют небольшой выброс раствора через ниж­нюю насадку, если частицы слишком малы, чтобы быть удалены из рас­твора, то и раствор не должен выходить из насадок, т.е. при работе на воде не должно быть утечек через насадки. «Не сбалансированные» гидроци­клоны будут выбрасывать раствор без признаков присутствия твердой фа­зы в растворе.

Степень (глубина) очистки промывочной жидкости и производи­тельность (пропускная способность) гидроциклона зависят от размеров устройства, угла конусности, диаметра входного патрубка и давления жид­кости на входе в гидроциклон, площади полезного сечения выходного пат­рубка и размеров сменных насадок.

Илоотделитель гидроциклонный ИГ 45М предназначен для очистки неутяжелённого бурового раствора от частиц выбуренной породы при бурении нефтяных и газовых скважин.

Применяется в составе циркуляционных систем буровых установок всех классов.

Таблица 5.3 - Технические характеристики илоотделителя ИГ45М

ГИДРОЦИКЛОН ГЦК-360 (пескоотделитель)

Гидроциклон ГЦК-360 предназначен для очистки бурового раствора от песковых фракций при бурении нефтяных и газовых скважин.

Применяется в составе циркуляционных систем буровых установок всех классов. Гидроциклон поставляется в собранном виде с комплектом сменных песковых насадок.

Таблица 5.4 - Технические характеристики пескоотделителя ГЦК-360

Диаметр конуса является основным фактором, определяющим про­пускную способность гидроциклона. Более крупные гидроциклоны имеют большую пропускную способность и, как правило, меньшую эффективность отделения твердой фазы.

Для подачи раствора на гидроциклоны используются центробежные насосы, т.к. они обеспечивают постоянный напор при заданной подаче.

Чем меньше диаметр используемых насадок, тем меньшее количест­во твердых частиц достаточной массы будет отделено от раствора - отде­ляемая пульпа будет суше в ущерб эффективности работы. Форма пульпы дает хорошее представление об эффективности работы гидроциклона.

Выход пульпы зонтиком характерен для нор­мально работающего гидроциклона, при этом при­сутствует небольшой вакуумный эффект в центре насадки.

К преимуществам гидроциклонов относятся их простота и отсутст­вие подвижных частей. Недостатками являются узкий диапазон оптималь­ных режимов работы для каждого типоразмера гидроциклона и невозмож­ность надежной сепарации частиц размером менее 40 мкм. Кроме того, при очистке высоковязких промывочных жидкостей нередко приходится раз­бавлять раствор водой или очищенным раствором перед вводом его в гид­роциклон. Соотношение воды и раствора может доходить до 0,5:1. Степень очистки повышается, но в целом качество раствора ухудшается и требуют­ся дополнительные меры по его восстановлению.

В общем случае количество пескоотделителей и илоотделителей должно обеспечивать производительность в пределах 120-150 % от произ­водительности буровых насосов. Для более эффективной работы гидроци­клонов, сброс очищенного раствора должен производиться в следующую емкость или хотя бы в другой конец емкости.

При сетках 200 меш, установленных на виброситах, необходимость использования пескоотделителя отпадает, если имеется возможность пе­ретока в ёмкость илоотделителя. Чем меньше используются центробеж­ные насосы, тем медленнее происходит диспергирование частиц.

В практике бурения скважин применяют одновременно по нескольку гидроциклонов, объединенных в батареи.