System wykorzystywany jest na większości dużych i średnich urządzeniach wiertniczych i mikrotunelowych. Kontrola zawartości fazy stałej jest podstawowym czynnikiem gwarantującym bezpieczne prowadzenie prac wiertniczych przy możliwie najniższych kosztach związanych z przygotowaniem płuczki.

Zastosowanie

Właściwie zaprojektowany system oczyszczania płuczki pomaga efektywnie kontrolować następujące zagadnienia:– koszty przygotowania i obróbki płuczki wiertniczej
– koszty utylizacji odpadów wiertniczych
– ograniczenie kosztownego rozcieńczania
– zawartość fazy stałej wpływającej na poziom parametrów reologicznych
– postęp wiercenia
– parametry hydrualiczne
– stan techniczny otworu
Na tych podstawowych kryteriach opiera się strategia projektowania i stosowania systemów oczyszczania w technologiach bezwykopowych.

Metody separacji
Poziom zawartości fazy stałej może być łatwo kontrolowany przez wykorzystanie następujących metod:

– sedymentacja grawitacyjna
– separacja mechaniczna
– rozcieńczanie
– metody chemiczne

Urządzenia mechaniczne do oczyszczania:

– sita wibracyjne eliptyczne
– sita wibracyjne linearne
– hydrocyklony
– wirówki dekantacyjne
– stacje flokulacyjne

Każde urządzenie do oczyszczania płynu wiertniczego pracuje w określonym zakresie rozmiarów cząstek, które jest w stanie odseparować.

SEPARACJA MECHANICZNA 

Sita wibracyjne: są one najistotniejszym elementem systemu i jednocześnie pierwszym etapem oczyszczania. Są to wibrujące lub działające na zasadzie siły odśrodkowej urządzenia oddzielające fazę stałą o granulacji skorelowanej z wielkością oczek założonej na sicie siatki. Najbardziej zaawansowane technologicznie urządzenia wykorzystują wibratory montowane bezpośrednio na ramie sita dające możliwość uzyskiwania największych przyspieszeń wobec usuwanego urobku. Ilość oczek na cal bieżący ( mesh ) stanowi miarę gęstości siatki.
Wybór odpowiedniej siatki będzie uwarunkowany przewidywanym strumieniem przepływu w jednostce czasu oraz parametrami fizyczno reologicznymi płuczki.
Oddzielenie drobnej frakcji ( poniżej 74 mm ) możliwe jest dzięki wykorzystaniu urządzeń w których następuje wzrost szybkości rozdziału faz poprzez zwiększenie siły odśrodkowej. Wszystkie urządzenia tego typu zwane hydrocyklonami tzn. odpiaszczacze, odmulacze, mikrocyklony pracują w podobny sposób. Są to cylindryczno- stożkowe urządzenia bez wewnętrznych elementów ruchomych. Pompa wirowa tłoczy płyn stycznie do komory znajdującej się w górnej części lejka. Wywołuje to ruch po wewnętrznej spirali. Duże cząstki odrzucane są na zewnątrz w kierunku ściany stożka, podczas gdy drobne cząstki przemieszczają się do centralnej części razem z płynem. Większe cząstki oraz małe ilości płynu usunięte zostają przez dolny otwór wylotowy. Cały pozostały płyn zmieni kierunek opuszczając hydrocyklon przez górny otwór przelewowy. Wymaganą średnicę i liczbę cyklonów dobiera się w zależności od parametrów technicznych projektu i urządzenia wiertniczego.

Odpiaszczacze
Do usuwania piasku z płuczki wybieramy poliuretanowe hydrocyklony o średnicy wewnętrznej 10-12 cali. Odpiaszczacze charakteryzują się dużymi strumieniami przepływu rzędu 1700 – 2200 l/min. Rozmiar usuwanych cząstek wynosi powyżej 50 mm. Ilość lejków powinna być tak dobrana aby ich wydajność przekraczała 125 % objętości cyrkulującego płynu w jednostce czasu.
Przy wypływie w postaci strugi rozpylonej ciężar właściwy płuczki z dolnego wypływu powinien być o 0.3 – 0.6 g /cm³ wyższy od ciężaru płynu zasilającego urządzenie.

Odmulacze
Do celów odmulania wykorzystuje się zazwyczaj 4″ stożki wykonane z poliuretanu. Przy ich użyciu usuwamy cząstki stałe o rozmiarze 25mm. Zaleca się aby przepustowość hydrocyklonów pokrywała co najmniej 150 % objętości cyrkulującego płynu. Przy wypływie strugi rozpylonej ciężar właściwy płynu z dolnego wypływu powinien być wyższy o 0.25 – 0.5 g /cm³ od ciężaru płynu wpływającego do hydrocyklonu. Odmulacz powinien być instalowany w ten sposób, aby jego górny wypływ był kierowany do zbiornika z płuczką oczyszczoną gotową do recyrkulacji.

Mud Cleaner – Power Dice
Jest to urządzenie składające się z baterii hydrocyklonów montowanych nad sitem wibracyjnym z piramidalnymi siatkami o gęstości oczek powyżej 200 mesh.
Proces oczyszczania rozpoczyna się w hydrocyklonach, z których dolny wypływ kierowany jest na sito wibracyjne.
Ciężar właściwy osuszonego na sicie urobku powinien przekraczać 1.7 g /cm³.
Power Dice ma możliwość pracy również w trybie odmulacza, z którego dolny wypływ omija sito wibracyjne.

Wirówka
Wirówka dekantacyjna zwiększa efektywność oddzielania fazy stałej wykorzystując zwielokrotnione działanie siły odśrodkowej. Składa się ze stożkowej, stalowej, poziomo ułożyskowanej komory obracającej się z prędkością 1600-3200 obr./min Wewnątrz komory obraca się przenośnik śrubowy (ślimak). Obrót ślimaka następuje w tym samym kierunku, co zewnętrznej komory ale z mniejszą o kilka procent prędkością. Dzięki temu urobek jest przesuwany do otworów zrzutowych. Wirówka znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie wymagana jest separacja frakcji o rozmiarze poniżej 20 mm.

Stacja flokulacyjna
Urządzenie przeznaczone do sporządzania wodnego roztworu polimerowego flokulanta. System mieszalników i pomp transferowych dostarcza w odpowiednim stężeniu polimer agregujący drobną fazę ilastą i umożliwiający separację cząstek o rozmiarach koloidalnych. Efektywność działania stacji jest najwyższa przy współpracy z szybkoobrotową wirówką.

System zintegrowany – Recycling Unit
Jest zbudowany na wielosekcyjnym zbiorniku o pojemności od 3 do 40 m³. Dla każdego zestawu hydrocyklonów niezbędna jest pompa wirowa zapewniająca odpowiedni wydatek i ciśnienie tłoczenia. Elementy systemu montuje się w ten sposób, aby mogła być usuwana z płuczki coraz drobniejsza frakcja fazy stałej.
Dodatkowo system może być wyposażony w zestaw służący do sporządzania płuczki i jej chemicznej obróbki. Rekomendowana przez naszą firmę konstrukcja leja płuczkowego wykorzystuje zwężkę Venturiego gwarantującą przez odpowiednio dobrane parametry pompy zasilającej duże prędkości ścinania i błyskawiczne łączenie się fazy rozpraszającej (woda, olej) z bentonitem i polimerami bez nadmiernego napowietrzania płuczki.
Zintegrowane systemy oczyszczania nie posiadają zasadniczo żadnych ograniczeń, jeśli chodzi o wykorzystanie ich w technikach bezwykopowych.

Kryteria jakie należy uwzględnić projektując dany zestaw to:

– maksymalny potencjalny wydatek pompy płuczkowej zainstalowanej na urządzeniu wiertniczym lub do mikrotunelowania
– wymagana dokładność seperacji
– dopuszczalny ciężar i wymiary zewnętrzne