A centrífuga de parafuso horizontal é um equipamento especializado para separação sólido-líquido projetado para fluidos de perfuração petrolífera. É composta por um tambor, um parafuso, um sistema diferencial, uma trava de nível líquido, um sistema de acionamento e um sistema de controle. Este equipamento pode realizar alimentação, sedimentação centrífuga e descarga a plena velocidade. Suas principais funções são recuperar baryta, remover sólidos finos, reduzir o teor de sólidos do fluido de perfuração e controlar densidade e viscosidade. Em resumo, mantém o fluido de perfuração em bom desempenho e contribui para uma perfuração rápida.
O princípio de funcionamento é a sedimentação centrífuga. A suspensão entra no tambor através do tubo de alimentação. Sob a ação da força centrífuga, as partículas sólidas são empurradas para a parede interna do tambor e descarregadas pelo orifício de descarga de resíduos na extremidade menor, mediante as lâminas do transportador de parafuso. A fase líquida transborda pelo orifício de transbordamento na extremidade maior. Esse ciclo se repete continuamente, permitindo uma separação contínua.
Os fatores que influenciam o desempenho das centrífugas horizontais de parafuso dividem-se em três categorias: fatores mecânicos não ajustáveis, fatores mecânicos ajustáveis e fatores de processo.
Os fatores mecânicos não ajustáveis começam com o diâmetro do tambor e seu comprimento efetivo. Estes afetam diretamente a área de sedimentação. Quanto maior o diâmetro e o comprimento, maior a capacidade de processamento. Em seguida, temos o ângulo semi-cônico do tambor. Aumentar o ângulo cônico contribui para melhorar o efeito de clarificação, mas reduz a eficiência de transporte de lodo e de desidratação. O passo é outro fator. Se o passo for muito grande, aumenta o risco de obstrução do material e pode causar vibrações. Para materiais de difícil separação, recomenda-se um passo menor. Por fim, o tipo de hélice também é relevante — os tipos contracorrente e concorrente apresentam desempenhos distintos, sendo que o tipo contracorrente pode interferir na separação ao provocar a flutuação novamente de partículas já sedimentadas.
Fatores mecânicos ajustáveis oferecem aos operadores espaço para otimização. A velocidade do tambor afeta a magnitude da força centrífuga. O aumento da velocidade melhora a compactação da fase sólida, mas uma velocidade excessiva danifica a estrutura dos flocos, reduz o efeito de desaguamento e aumenta o consumo de energia e o desgaste do equipamento. A velocidade diferencial (razão diferencial) é outro ajuste fundamental. O aumento da velocidade diferencial melhora a capacidade de descarga de lodo, mas encurta o tempo de desaguamento, resultando em maior teor de umidade no bolo de lodo e menor qualidade do filtrado. A espessura da camada anelar líquida é ajustada alterando-se a altura da trava de nível líquido. O aumento da espessura amplia a área de sedimentação e melhora a qualidade do filtrado, mas encurta a zona de secagem e reduz o teor de sólidos no bolo de lodo. A redução da espessura tem o efeito oposto. Manter as alturas das travas consistentes ajuda a prevenir vibrações do equipamento.
Fatores de processo também desempenham um papel significativo. Antes da desidratação de lodo, os operadores normalmente adicionam um floculante orgânico de alto peso molecular, como o PAM, para melhorar o desempenho da desidratação. A seleção química deve levar em conta tanto as características do lodo quanto as condições operacionais do equipamento. Alguns floculantes que apresentam bom desempenho em testes laboratoriais têm desempenho insatisfatório em campo simplesmente porque não são compatíveis com as condições operacionais do equipamento.
Compreender essas três categorias — fatores mecânicos não ajustáveis, fatores mecânicos ajustáveis e fatores de processo — ajuda os operadores a obterem o máximo rendimento de sua centrífuga horizontal de parafuso. Um ajuste adequado significa maior recuperação de baryta, remoção mais eficiente de sólidos finos, menores custos com fluidos e menos problemas durante a perfuração.
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