Горизонтальний центрифуга з гвинтовим шнеком — це спеціальне обладнання для розділення твердої й рідкої фаз, призначене для бурового розчину нафтогазових свердловин. Воно складається з барабана, гвинтового шнека, диференційної системи, перегородки регулювання рівня рідини, приводної системи та системи керування. Це обладнання здатне виконувати подачу матеріалу, центрифугування з осадженням та вивантаження при повній швидкості. Його основними завданнями є відновлення бариту, видалення дрібних твердих частинок, зниження вмісту твердих речовин у буровому розчині, а також контроль його густини й в’язкості. Коротко кажучи, воно забезпечує стабільну роботу бурового розчину й сприяє досягненню швидкого буріння.
Принцип роботи ґрунтується на центрифугальному осадженні. Суспензія надходить у барабан через підводящий трубопровід. Під дією центрифугальної сили тверді частинки переміщуються до внутрішньої стінки барабана й видаляються через отвір для видалення шламу на його вузькому кінці за допомогою лопатей, розташованих на гвинтовому шнеку. Рідка фаза переливається через переливний отвір на широкому кінці барабана. Цей цикл повторюється безперервно, забезпечуючи неперервне розділення.
Фактори, що впливають на продуктивність горизонтальних центрифуг із гвинтовим шнеком, поділяються на три категорії: нерегульовані механічні фактори, регульовані механічні фактори та технологічні фактори.
Нерегульовані механічні фактори починаються з діаметра барабана та його ефективної довжини. Ці параметри безпосередньо впливають на площу осадження. Чим більші діаметр і довжина, тим вища продуктивність обробки. Далі йде кут напівконуса барабана. Збільшення кута конуса сприяє покращенню ефекту очищення, але знижує ефективність транспортування шламу та обезводнення. Ще одним чинником є крок шнека. Якщо крок надто великий, це підвищує ризик забивання матеріалу та може викликати вібрацію. Для важкороздільних матеріалів рекомендується менший крок. Нарешті, важливе значення має тип шнека — протиточний і співтепловий типи мають різну продуктивність; протиточний тип може заважати процесу розділення, спричиняючи повторне піднімання осівших частинок.
Регулювані механічні параметри надають операторам можливість оптимізувати процес. Швидкість обертання барабана впливає на величину відцентрової сили. Збільшення швидкості сприяє ущільненню твердої фази, але надмірне збільшення швидкості пошкоджує структуру флокул, знижує ефективність обезводнення, а також збільшує енергоспоживання й інтенсивність зносу обладнання. Ще одним ключовим регулювальним параметром є диференціальна швидкість (диференціальне співвідношення). Збільшення диференціальної швидкості підвищує продуктивність видалення осаду, але скорочує час обезводнення, що призводить до більшого вмісту вологи в осадному торту та гіршої якості фільтрату. Товщину шару рідинного кільця регулюють шляхом зміни висоти перегородки рівня рідини. Збільшення товщини розширює площу осадження й покращує якість фільтрату, але скорочує зону сушіння й зменшує вміст твердих речовин у осадному торту. Зменшення товщини має протилежний ефект. Підтримання однакової висоти перегородок сприяє запобіганню вібрації обладнання.
Фактори процесу також відіграють значну роль. Перед обезводненням шламу оператори зазвичай додають органічний високомолекулярний флокулянт, наприклад ПАМ, щоб покращити ефективність обезводнення. При виборі хімічних реагентів необхідно враховувати як характеристики шламу, так і умови роботи обладнання. Деякі флокулянти, які добре показують себе в лабораторних випробуваннях, погано працюють у реальних умовах просто тому, що не відповідають умовам експлуатації обладнання.
Розуміння цих трьох категорій — нерегульованих механічних, регульованих механічних та технологічних факторів — допомагає операторам максимально ефективно використовувати горизонтальні гвинтові центрифуги. Правильне налаштування забезпечує краще відновлення бариту, більш тонке видалення твердих частинок, зниження витрат рідини та меншу кількість проблем під час буріння.
EN
