Порядок выполнения работы. К конструктивным параметрам гидроциклона относятся: d - диаметр

Приведем методику расчета гидроциклона для очистки шинистого рас­твора от выбуренной породы и песка при бурении нефтяных и газовых скважин.

К конструктивным параметрам гидроциклона относятся: D - диаметр

гидроциклона;

- диаметр питающего патрубка;

dc - диаметр сливного патрубка;

dp -:- диаметр разгрузочного отверстия;

Н - высота цилиндрической части гидроциклона;

h - высота конической части гидроциклона;

- угол конусности гидроциклона.

Диаметр гидроциклона с учетом физико-механических свойств промывочной жидкости предлагается определять по формуле для вы­числения по которой необходимо знать диаметр частицы песка (диаметр граничного зерна), коэффициент пропорциональности зоны возмущения, коэффициент формы частицы песка; предельное напряжение сдвига; кинематический коэффициент вязкости; коэффициент, пропорциональный ра­диальной скорости, плотность глинистого раствора, плотность выбуренной породы, скорость на входе в гидроциклон.

1. Для практических расчетов и конструирования гидроциклона наиболее удобна рекомендация принятия диаметра гидроциклона в зависимости от производительности буровых насосов: при произ­водительности менее 10л/с - диаметр гидроциклона 120-150мм; (10-20)-(150-180); (20-30)-(180-200); (30-40)-(200-260); (более 40)­(250-260).

2.Диаметр питающего патрубка

d_n = (0,14-0,25). D (113)

3.Диаметр сливного патрубка

d_c = (0,2-0,4). D (114)

4.Диаметр разгрузочного отверстия

dp = (0,15-0,45). d_c (115)

На основании экспериментальных данных имеется еще рекомендация по выбору диаметра разгрузочного (пескового) отверстия в зависимо­сти от содержания песка в исходном глинистом растворе:

Таблица 13

Содержание песка в неочищенном глинистом растворе, %		1-2	2-4	4-5	5
Диаметр разгрузочного отверстия , мм

Точнее диаметр разгрузочного отверстия подбирается с учетом потерь жидкой фазы во время наладки гидроциклонной установки.

5. Высота цилиндрической части гидроциклона

Н = (1-1,25). D (116)

6.Высота конической части гидроциклона

h = D/2tgn /2; h = 1,9D при а = . (117)

7. Уголконусности гидроциклона

= - (118)

8.Глубина погружения сливного патрубка в гидроциклон обычно ограничивается нижним краем цилиндрической части корпуса аппарата. Увеличение глубины погружения приводит к ухудшению очистной способности гидроциклона.

9.Проверка производительности рассчитанного гидроциклона

Q = 0,485 (119)

где:

Q - л/с; dп - см;

Рп = 2,5-3,5 кrc/cм² - оптимальное входное (питательное) давле­ние;

Рс = 0,3 кrc/cм² - рекомендуемое давление на сливе;

- г/см³ - плотность rnинистоro раствора.

10.Число гидроциклонов

n = (120)

Qоб [л/с] - количество поступающего на обработку раствора (производительность).

Решение.

1. Справочно:

1.1. = 0,9 - объемный коэффициент при определении производи­тельности бурового насоса.

1.2. = = 27,5. 0,9 = 24,8 л/с, (121)

где:

= 27,5 л/с - производительность насоса УНБ-600 на цилин­дровых втулках диаметром 150мм при 100% заполнении.

1.3. = 150 м³/4 (41,2л/с) - производительность насоса ВШН-150 (по методике расчета - количество поступающего на обработку в гидроциклон),

2. Выбор диаметра гидроциклона от производительности насоса (минимальной для данных условий) по рекомендации:

24,8 л/с - (20-30) - (180-200). (122)

Принимаем D = 190 мм.

3. Диаметр питающего патрубка

D_п = (0,14-0,25). D = (0,14 - 0,25). 190 = 26,6-47,5 мм. (123)

Принимаем по ГОСТ условных диаметров (32; 40) отверстий труб = 32 мм.

4. Диаметр сливного патрубка

d_c = (0,2-0,4) D = (0,2-0,4) 190 = 38-76 мм. (124)

Также принимаем по ГОСТ (40; 50; 70) d_c = 40 мм.

5. Диаметр разгрузочного отверстия

dp = (0,15-0,45) d_с = (0,15-0,45) 40 = 6-18 мм. (125)

Принимаем dp = 15 мм.

6. Высота цилиндрической части гидроциклона

Н = (1-1,25) D = (1-1,25) 190 = 190-237,5 мм. (126)

Принимаем Н = 200 мм.

7. Высота конической части гидроциклона при угле конусности а =

h = 1,9· D = 1,9 190 = 361 мм. (127)

8. Проверка принятых = 32 мм и d_c = 40 мм на соответствие отно­шения площадей питания и слива

= 0,6 – 1,0; = = 0,64 (128)

что находится в рекомендуемом интервале.

9. Глубина погружения сливного патрубка принимается равной высоте цилиндрической части гидроциклона - 200 мм.

10. Возможности по производительности рассчитанного гидроциклона

= 0,485 (129)

где i - оптимальные величины питательного давления (2,5-3,5 кгс/ см²). Тогда:

, = 0,485 = 6,7 л/с;

= 0,485 = 7,5 л/с; (130)

= 0,485 3,2 = 8,1 л/с.

11. Число гидроциклонов D = 190 мм в блоке

n=

n = = 6,1; n = = 5,5; n = = 5,1. (131)

Принимаем n = 6, тогда = = = 6,9 л/с, (132)

а 6,9 = 0,485 , откуда = 2,6 кгс/ - уточненное давление в патрубке питания рассчитанного гидроциклона.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ К ВЫПОЛНЕНИЮ И ЗАЩИТЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

1. Оборудование, предназначенное для циркуляции, очистки и приготовления буровых и цементных растворов.

2. Схема оборудования для очистки бурового раствора от выбуренной породы.

3. Принцип работы и схема дегазатора бурового раствора.

4. Схема гидроциклона и его принцип действия.

5. Функции гидроциклона.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ