34. Очистка бурового раствора в гидроциклонных установках их устройство и принцип работы.

Гидроциклоны представляют собой инерционно-гравитационные клас­сификаторы твердых частиц и широко применяются в промышленности для разделения суспензии на жидкую и твердую фазы. В бурении гидроци­клоны используют для отделения грубодисперсного шлама от бурового рас­твора. В качестве шламоотделителей гидроциклоны часто могут конкуриро­вать даже с виброситами. Так, при удалении частиц шлама размером менее 0,5 мм экономическая эффективность гидроциклонов и вибросит одинако­ва, если обрабатывается неутяжеленный буровой раствор. С уменьшением размера частиц шлама эффективность гидроциклонов повышается, а пре­имущества их при удалении шлама с размером частиц менее 74 мкм стано­вятся абсолютно бесспорными.

К сожалению, гидроциклонные шламоотделители, как правило, непри­менимы для очистки утяжеленного бурового раствора вследствие больших потерь утяжелителя со шламом.

Гидроциклон представляет собой цилиндр, соеди­ненный с усеченным перевернутым конусом (рис. 7.12). Нижняя часть конуса заканчивается насадкой для слива песков, а цилиндрическая часть оборудуется входной насадкой, через которую нагнетается буровой раствор, и сливным патрубком, через который отво­дится очищенный раствор.

Буровой раствор насосом подается через входную насадку в цилиндрическую часть гидроциклона по ка­сательной к внутренней поверхности. Обладая сравни­тельно большой скоростью на входе, частицы шлама под действием инерционных сил отбрасываются к стенке гидроциклона и движутся к песковой насадке в

Рис. 7.12. Схема гидроциклона для очистки бурового раствора от шлама

соответствии с законом Стокса. Тонкодисперсные частицы шлама вместе с компонентами бурового раствора сосредоточиваются в спиралевидном по­токе, движущемся снизу вверх. Попадая в сливной патрубок, очищенный раствор выводится из циклона, а шлам (пески) перемещается внешним, движущимся вниз спиралевидным потоком к песковой насадке и выгружа­ется через нее вместе с некоторой частью бурового раствора.

Технологические показатели работы циклона при разделении суспен­зии на жидкую и твердую фазы ухудшаются при уменьшении напора по­дающего насоса, увеличении вязкости или плотности подаваемой жидко­сти, повышении концентрации твердых частиц в суспензии, понижении плотности твердой фазы, уменьшении размера отделяемых частиц, резком отличии формы частиц от сферической, сокращении размера отверстия песковой насадки.

Гидроциклонные шлам о отделители делят на песко- и илоотделители условно. Пескоотделители — это объединенная единым подающим и слив­ным манифольдом батарея гидроциклонов диаметром 150 мм и более. Ило- отделителями называют аналогичные устройства, составленные из гидро­циклонов диаметром 100 мм и менее. Число гидроциклонов в батареях пес- ко- и илоотделителя разное.

Как и вибросита, эти аппараты должны обрабатывать весь циркули­рующий буровой раствор при любой подаче буровых насосов. Считается, что производительность пескоотделителя должна составлять 125 %, а илоот­делителя 150 % от максимальной подачи насоса. Это позволяет гарантиро­вать обработку всего потока бурового раствора на гидроциклонных шламо- отделителях, а иногда использовать часть очищенного раствора для разбав­ления неочищенного и таким образом существенно повышать эффектив­ность работы гидроциклонов.

Гидроциклонные шлам о отделители обычно включают в работу с мо­мента забуривания скважины. Уже при бурении под кондуктор системы очистки бурового раствора должна работать на полную мощность. Шлам необходимо удалить из бурового раствора раньше, чем он будет подвергнут многократному истиранию и диспергированию в циркуляционной системе и стволе скважины. Только в этом случае удается сохранить стабильными параметры бурового раствора, избежать перерасхода запасных деталей к гидравлическому оборудованию, сохранить стабильный ствол и достичь высоких показателей работы долот.

В отечественной практике широко распространен гидроциклонный шламоотделитель 1ПГК, называемый пескоотделителем. Он представляет собой батарею из четырех параллельно работающих гидроциклонов диа­метром 150 мм. Буровой раствор в гидроциклоны подается вертикальным шламовым насосом.

Гидроциклон (рис. 7.14) состоит из металлического корпуса 1, внутри которого установлен цельнолитой полый резиновый или пластмассовый конус 3, питающей резиновой насадки 5 и металлической сливной насадки. нижнюю часть гидроциклона вставляется резиновая песковая насадка 4 с отверстием 15 или 25 мм. Раствор из гидроциклона сливается по патрубку 2.