Máy ly tâm trục vít nằm ngang là thiết bị chuyên dụng để tách pha rắn - lỏng trong dung dịch khoan dầu khí. Thiết bị bao gồm tang trống, trục vít, hệ thống vi sai, vách ngăn điều chỉnh mực chất lỏng, hệ thống truyền động và hệ thống điều khiển. Thiết bị này có thể thực hiện liên tục quá trình cấp liệu, lắng ly tâm và xả tải ở tốc độ tối đa. Các nhiệm vụ chính của nó bao gồm: thu hồi barit, loại bỏ các hạt rắn mịn, giảm hàm lượng chất rắn trong dung dịch khoan, đồng thời kiểm soát mật độ và độ nhớt. Nói cách khác, thiết bị giúp duy trì hiệu suất làm việc tốt của dung dịch khoan và hỗ trợ đạt được tiến độ khoan nhanh.
Nguyên lý hoạt động dựa trên hiện tượng lắng ly tâm. Huyền phù đi vào tang trống qua ống cấp liệu. Dưới tác dụng của lực ly tâm, các hạt rắn bị đẩy về phía thành trong của tang trống và được thải ra ngoài qua cửa xả cặn ở đầu nhỏ nhờ các cánh gạt gắn trên trục vít. Pha lỏng tràn qua lỗ tràn ở đầu lớn. Chu kỳ này lặp lại liên tục nhằm đạt được quá trình tách liên tục.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của máy ly tâm trục vít nằm ngang được chia thành ba nhóm: các yếu tố cơ học không thể điều chỉnh, các yếu tố cơ học có thể điều chỉnh và các yếu tố quy trình.
Các yếu tố cơ học không thể điều chỉnh bắt đầu từ đường kính và chiều dài hiệu dụng của tang quay. Những yếu tố này trực tiếp ảnh hưởng đến diện tích lắng. Đường kính và chiều dài càng lớn thì năng lực xử lý càng cao. Tiếp theo là góc nửa côn của tang quay. Việc tăng góc côn giúp cải thiện hiệu quả làm trong, nhưng lại làm giảm hiệu suất vận chuyển bã và hiệu quả khử nước. Bước xoắn cũng là một yếu tố khác. Nếu bước xoắn quá lớn sẽ làm tăng nguy cơ tắc vật liệu và có thể gây rung động. Đối với các vật liệu khó tách, nên sử dụng bước xoắn nhỏ hơn. Cuối cùng, loại xoắn vít cũng có ảnh hưởng — hai loại xoắn ngược chiều và cùng chiều cho hiệu suất khác nhau, trong đó xoắn ngược chiều có thể gây cản trở quá trình tách bằng cách làm các hạt đã lắng nổi lên trở lại.
Các yếu tố cơ học điều chỉnh được giúp người vận hành có không gian để tối ưu hóa. Tốc độ quay của trống ảnh hưởng đến độ lớn của lực ly tâm. Việc tăng tốc độ sẽ cải thiện độ nén pha rắn, nhưng nếu tốc độ quá cao sẽ làm hỏng cấu trúc bông cặn, giảm hiệu quả tách nước và làm tăng tiêu thụ năng lượng cũng như mài mòn thiết bị. Vận tốc chênh lệch (tỷ số chênh lệch) là một thông số điều chỉnh quan trọng khác. Việc tăng vận tốc chênh lệch sẽ nâng cao khả năng xả bùn, nhưng đồng thời làm rút ngắn thời gian tách nước, dẫn đến độ ẩm trong bánh bùn cao hơn và chất lượng nước lọc thấp hơn. Độ dày của lớp vòng chất lỏng được điều chỉnh bằng cách thay đổi chiều cao của vách ngăn mức chất lỏng. Việc tăng độ dày sẽ mở rộng diện tích lắng và cải thiện chất lượng nước lọc, nhưng đồng thời làm thu hẹp vùng sấy khô và giảm hàm lượng chất rắn trong bánh bùn. Ngược lại, việc giảm độ dày sẽ mang lại các hiệu ứng trái ngược. Duy trì chiều cao vách ngăn nhất quán giúp ngăn ngừa rung động thiết bị.
Các yếu tố quy trình cũng đóng vai trò quan trọng. Trước khi tách nước bùn, các vận hành viên thường thêm một chất keo tụ hữu cơ cao phân tử như PAM nhằm cải thiện hiệu suất tách nước. Việc lựa chọn hóa chất phải cân nhắc cả đặc tính của bùn lẫn điều kiện vận hành thiết bị. Một số chất keo tụ cho kết quả tốt trong thử nghiệm phòng thí nghiệm lại hoạt động kém trong thực tế chỉ đơn giản vì chúng không phù hợp với điều kiện vận hành của thiết bị.
Hiểu rõ ba nhóm yếu tố này — yếu tố cơ học không điều chỉnh được, yếu tố cơ học có thể điều chỉnh và yếu tố quy trình — sẽ giúp các vận hành viên khai thác tối đa hiệu năng của máy ly tâm trục vít nằm ngang. Thiết lập đúng cách đồng nghĩa với việc thu hồi barit hiệu quả hơn, loại bỏ các hạt rắn mịn hơn, giảm chi phí chất lỏng và hạn chế các sự cố trong quá trình khoan.
EN
