Автор: Дима

В современной сфере инженерного строительства глубокая разведка в нефтяном бурении, надежное возведение строительных свайных оснований и эффективное продвижение тоннельных щитов невозможны без поддержки ключевой системы — системы циркуляции бурового раствора. Она подобна «кровеносной системе» инженерного оборудования: не только выполняет основную задачу по транспортировке и регенерации раствора, но и благодаря динамическому механизму циркуляции обеспечивает точное регулирование его свойств, контроль рисков при строительстве и повышение экологической эффективности, становясь важнейшей основой успешной реализации различных проектов.

Полный комплект системы циркуляции бурового раствора включает в себя вибросито, вакуумный дегазатор, пескоотделитель, илоотделитель, шнековый центрифугальный декантер, ёмкости для бурового раствора, насосные агрегаты и другие узлы, которые работают в комплексе, формируя замкнутый цикл эксплуатации.

В процессе строительства циркуляционный насос подаёт заранее подготовленный раствор (с учетом геологических условий) по прочным трубопроводам непосредственно к рабочему фронту — будь то километровая глубина нефтяной скважины, ствол сваи при строительстве или забой тоннельного щита. На рабочем участке раствор выполняет важные функции: в нефтяном бурении — образование глинистой корки для укрепления стенок скважины, при возведении свай — стабилизация диаметра буровой выработки, при проходке тоннеля — поддержка забоя. Кроме того, раствор охлаждает рабочее оборудование и выносит на поверхность выбуренные шлам и примеси.

После выполнения задач отработанный раствор, насыщенный шламом, откачивается на поверхность и поступает в многоступенчатое оборудование очистки. Проходя стадии удаления песка, ила, обезвоживания и другие операции, он значительно снижает содержание твёрдых частиц и загрязнений, достигая стандартов повторного применения. В итоге очищенный раствор вновь подаётся на рабочий участок, формируя замкнутый цикл «подача – работа – откачка – очистка – повторное использование». Это полностью устраняет недостатки традиционной схемы «одноразового применения раствора», значительно повышает коэффициент его использования и снижает затраты на материалы.

В нефтяном бурении, особенно при разведке глубоких и сверхглубоких скважин, производительность системы циркуляции напрямую влияет на эффективность и безопасность. С одной стороны, раствор, постоянно подаваемый системой, образует равномерную и прочную корку на стенках ствола, эффективно уравновешивая пластовое давление и снижая риск обвалов или выбросов. С другой стороны, циркулирующий раствор оперативно выносит выбуренные частицы породы с забоя, предотвращая их накопление и связанные с этим прихваты бурильного инструмента, а также охлаждает высокооборотный долото, продлевая срок службы оборудования.

В строительстве система циркуляции бурового раствора столь же незаменима при сооружении мостовых свай, фундаментов высотных зданий и в области бестраншейных технологий. Если в традиционном строительстве отработанный раствор сбрасывался напрямую, это не только приводило к загрязнению почвы и грунтовых вод, но и увеличивало расходы на закупку раствора. Благодаря же очистке в циркуляционной системе повторно использованный раствор вновь применяется для крепления стенок буровых выработок, что позволяет избежать загрязнения окружающей среды и одновременно снизить затраты.

В будущем, с развитием концепции «зелёного строительства», системы циркуляции бурового раствора будут уделять ещё больше внимания ресурсосбережению и экологической безопасности. С одной стороны, технологии очистки будут совершенствоваться, обеспечивая более высокую эффективность регенерации раствора и сокращая его потери. С другой стороны, внедряться будут экологические решения: снижение шумности оборудования, минимизация воздействия химических добавок на окружающую среду и др. Всё это будет способствовать реализации двойной цели — высокоэффективного строительства и экологической безопасности, обеспечивая надёжную основу для качественного выполнения нефтяных, строительных, тоннельных и бестраншейных проектов.

В промышленном производстве и экологической сфере оборудование для твердо-жидкостного разделения является важным инструментом повышения эффективности, снижения затрат и реализации концепции «зеленого развития». Независимо от того, идет ли речь о нефтяном бурении, очистке городских сточных вод, горнодобывающей, химической или пищевой промышленности, технологии твердо-жидкостного разделения находят широкое применение и постепенно становятся «незаменимым оборудованием» на производственных линиях предприятий.

Основной принцип работы оборудования для твердо-жидкостного разделения основан на многокомпонентной гидродинамике: посредством гравитационного осаждения, центробежного поля, мембранного разделения, фильтрации через среды и других физических процессов достигается точное разделение твердой и жидкой фаз. Суть технологии заключается в использовании различий в физических свойствах твердых частиц и жидкой среды (плотность, размер частиц, поверхностное натяжение и др.) и усилении эффекта разделения с помощью внешнего силового поля.

Наиболее распространенные типы оборудования включают:

• Гидроциклоны – используют вихревое движение жидкости при тангенциальной подаче; под действием центробежной силы твердые частицы с большей плотностью перемещаются к стенкам и выводятся через нижний патрубок, а жидкость с меньшей плотностью уходит через верхний слив. Это обеспечивает непрерывное разделение твердо-жидкой смеси.
• Центрифуги – используют высокое ускорение, создаваемое вращением барабана (в сотни и тысячи раз превышающее ускорение свободного падения), что позволяет быстро осаждать частицы и эффективно разделять суспензии с мелкодисперсными твердыми частицами.
• Вибросита – за счет вибрации материал перемещается по поверхности сита, мелкие частицы и жидкости проходят через отверстия, а более крупные задерживаются, что обеспечивает классификацию и разделение.
• Фильтр-прессы – работают по принципу глубокой фильтрации под давлением: жидкость проходит через поры фильтровальной ткани, твердые частицы задерживаются, образуя фильтрационный осадок; применяются для глубокой обезвоживающей обработки суспензий с высокой концентрацией.

Оптимизация параметров эксплуатации и комбинированное использование данных устройств позволяют значительно повысить эффективность разделения и обеспечить стабильность производственных процессов.

Области применения

• Нефтяное бурение – отделение выбуренной породы (шлама) в системе циркуляции бурового раствора для сохранения его свойств.
• Городская очистка сточных вод – обезвоживание осадка и очистка воды для обеспечения нормативного сброса.
• Горнодобывающая и металлургическая промышленность – сгущение пульпы, переработка хвостов, возврат полезных компонентов.
• Химическая и фармацевтическая отрасль – выделение побочных продуктов, повышение чистоты готовой продукции.
• Пищевая промышленность – осветление соков, извлечение крахмала, фильтрация в процессе пивоварения и виноделия.

Таким образом, оборудование для твердо-жидкостного разделения охватывает практически все промышленные процессы, связанные с жидкостями, и играет ключевую роль как в охране окружающей среды, так и в рациональном использовании ресурсов.

Ключевые факторы выбора оборудования

При закупке оборудования предприятия должны учитывать:

• производительность – соответствие масштабу производства;
• размер обрабатываемых частиц – разные типы оборудования предназначены для различных диапазонов;
• уровень автоматизации – необходимость непрерывной работы, дистанционного контроля;
• износо- и коррозионную стойкость материалов – для эксплуатации в агрессивных средах;
• сервисное сопровождение – наличие монтажа, пуско-наладки, обучения и обслуживания.

Правильный выбор производителя оборудования помогает предприятиям снизить эксплуатационные расходы и повысить общую эффективность.

Преимущества

Современные системы твердо-жидкостного разделения отличаются:

• высокой эффективностью и стабильностью работы;
• энергосбережением и экологичностью (снижение сброса сточных вод и твердых отходов);
• простотой эксплуатации и высоким уровнем автоматизации, уменьшающим зависимость от ручного труда.

На многих буровых установках, особенно на морских платформах или компактных наземных буровых, пространство является критическим ограничивающим фактором. Традиционная система очистки раствора обычно требует нескольких отдельных узлов, таких как пескоотделитель и илоотделитель, каждый из которых занимает отдельную площадь. Такая разобщённая схема серьёзно ограничивает доступное пространство на буровой и усложняет планировку.

Для решения этой задачи ситогидроциклонная установка предлагает интеллектуальное и компактное решение. Посредством установки гидроциклонов пескоотделителя и/или илоотделителя непосредственно над мелкоячеистым виброситом данная интегрированная система обеспечивает двухступенчатое разделение твёрдых частиц в едином компактном узле. В отличие от монтажа отдельных машин, подобная комбинация значительно снижает общие требования к площади, что делает её идеальным выбором для буровых с ограниченным пространством.

Ситогидроциклонная установка: конструкция, принцип и основные преимущества

Ситогидроциклонная установка — это компактное интегрированное оборудование для очистки бурового раствора, объединяющее гидроциклоны пескоотделителя и/или илоотделителя с мелкоячеистым виброситом. Она специально разработана для «закрытия разрыва» между основным виброситом и центрифугой, обрабатывая частицы среднего размера, которые не могут эффективно улавливаться ни тем, ни другим. В одном двухступенчатом блоке установка сочетает центробежное разделение и последующую вибрационную сепарацию, обеспечивая более точное разделение твёрдой и жидкой фаз и повышая степень возврата бурового раствора.

Принцип работы и ключевые преимущества

По сравнению с использованием отдельных пескоотделителей и илоотделителей, ситогидроциклонная установка имеет ряд преимуществ:

1. Удаление мелких частиц, ускользающих от основного вибросита
   Основное вибросито обычно задерживает частицы крупнее 74 мкм (иногда более 100 мкм). Отдельный пескоотделитель работает в диапазоне 45–74 мкм, а илоотделитель — в диапазоне 15–44 мкм. Интегрированная установка с гидроциклонами и мелкой сеткой оптимально захватывает частицы в диапазоне 15–74 мкм, которые «проскакивают» через основное вибросито. Это значительно повышает эффективность очистки и снижает накопление вредных мелких частиц в активной системе бурового раствора.
2. Возврат ценной жидкости из гидроциклонного шлама
   Нижний слив гидроциклона содержит не только ненужные твёрдые частицы, но и значительный объём полезного бурового раствора. Если его не дообрабатывать, это ведёт к потерям раствора. Установка решает задачу за счёт размещения вибросита непосредственно под гидроциклонами: нижний слив сразу проходит через сетку и обезвоживается, позволяя вернуть большую часть жидкости.
3. Повышение степени возврата бурового раствора и сухости шлама
   Мелкая сетка под гидроциклонами эффективно отделяет повторно используемую жидкость от твёрдых частиц, обеспечивая более сухой шлам и более высокий уровень возврата раствора. Это снижает потребность в разбавлении, уменьшает затраты на утилизацию и минимизирует экологическую нагрузку при максимальной экономической отдаче от каждой бочки бурового раствора.
4. Экономия пространства и упрощение планировки буровой
   Объединяя функции пескоотделения, илоотделения и виброситовой сепарации в одном компактном блоке, ситогидроциклонная установка существенно уменьшает занимаемую площадь. Это особенно ценно для морских платформ и компактных наземных буровых. В отличие от раздельной схемы установки оборудования, данный вариант обеспечивает более компактную и эффективную компоновку без ущерба для производительности.

Как автоматическая система очистки резервуаров устанавливает новый стандарт эффективной мойки

Автоматическая система очистки резервуаров KOSUN предназначена для автоматической мойки донных отложений и шлама, образующихся в системах управления твердыми фазами, резервуарах для сырой нефти и других емкостях.

Принцип работы заключается в установке механического аппарата высокого давления в верхней части резервуара, подлежащего очистке. В бак системы автоматической мойки заливается определенное количество воды, после чего запускается насос высокого давления для автоматической очистки. Очистка включает такие этапы, как фильтрация, осаждение на наклонных пластинах и циклонное разделение. Очищенная вода может использоваться повторно.

Система оснащена самовсасывающим насосом для материала, насосом подачи в циклон, насосом высокого давления и диафрагменным насосом. Производительность — 30 м³/ч.

Технические характеристики автоматической системы очистки резервуаров KOSUN:

1. Габариты: 9150 мм × 2250 мм × 2550 мм (транспортировка в 40-футовом высоком контейнере);
2. Производительность: 30 м³/ч;
3. Общая установленная мощность: 24 кВт;
4. Область применения: очистка резервуаров для бурового раствора и нефтяных емкостей;
5. Общий вес системы: 10 000 кг.

Состав оборудования:
Разделитель, противоскользящий водяной бак, система дозирования реагентов, циклонный модуль, самовсасывающий насос для материала, насос подачи в циклон, насос высокого давления, диафрагменный насос, а также электрический шкаф управления с взрывозащитой Exd II BT4.

Преимущества автоматической системы очистки резервуаров KOSUN:

1. Быстрая откачка и очистка отработанного масла, значительное сокращение времени операции.
2. Автоматизация исключает необходимость захода человека в опасную зону, снижая риски для безопасности.
3. Переработанное отработанное масло может повторно использоваться, что уменьшает потери ресурсов и снижает производственные затраты.
4. Вода для мойки используется повторно, что снижает общее потребление воды.
5. Простота эксплуатации при высокой эффективности.
6. Поддержка циклического использования ресурсов в соответствии с принципами зеленого производства и устойчивого развития.

Автоматическая система очистки резервуаров KOSUN — интеллектуальная революция в очистке резервуаров
С применением передовых технологий автоматизации система обеспечивает:

• снижение затрат на рабочую силу до 75%.
• 360° очистку высоким давлением без «мертвых зон»;
• интеллектуальное твердожидкостное разделение;
• до 80% повторного использования моющей жидкости;
• экономию энергии до 40% по сравнению с традиционными методами;
• сокращение времени очистки одного резервуара на 60%;

Система разделения пульпы, являясь основным вспомогательным оборудованием современной щитовой проходки, играет незаменимую роль в туннельных работах на железных дорогах, автомагистралях, линиях метрополитена, а также в проектах муниципальных инженерных сетей и гидроэнергетического строительства. С развитием технологий щитовой проходки подрядчики предъявляют всё более высокие требования к характеристикам и техническим стандартам оборудования для разделения пульпы, что стимулирует постоянную оптимизацию и модернизацию данных систем.

Экологичное решение для очистки бурового раствора

Современные системы разделения пульпы разрабатываются с глубоким учетом экологических требований. На всех этапах — от приготовления пульпы, регулировки её параметров и подбора оборудования для разделения до утилизации отходов — реализована концепция «зелёного строительства». Система учитывает передовой отечественный и зарубежный опыт, а также высокие требования заказчиков, и ориентируется на технологические инновации. Благодаря оптимизации конфигурации устройств для удаления песка и ила удалось повысить точность разделения частиц до 15 микрон, что значительно улучшило ситуацию с недостаточной точностью разделения на отечественном рынке. Этот технологический прорыв не только существенно сократил объёмы приготовления пульпы, но и позволил значительно снизить общую стоимость проекта.

Структура системы и технические преимущества

Система разделения пульпы состоит из трёх основных функциональных модулей: вибрационного сита, гидроциклонной установки и фильтр-пресса. Оборудование выполнено по модульному принципу, что позволяет гибко комбинировать модули при помощи стыковки или транспортных устройств. Система реализует инновационную схему ступенчатой обработки пульпы, образующейся при щитовой проходке, обеспечивая точное разделение частиц по размеру.

Основные технические преимущества системы:

1. Эффективное использование качественных частиц грунта для повышения способности системы к самостоятельному приготовлению пульпы.
2. Высокая эффективность разделения пульпы и воды с возможностью повторного использования воды в системе.
3. Модульная конструкция, позволяющая адаптировать систему к различным геологическим условиям и существенно уменьшить занимаемую площадь.
4. Эффективный контроль загрязнения пульпы и соответствие экологическим стандартам строительства.

Система разделения пульпы компании KOSUN благодаря высокой эффективности и экологичности стала ключевым звеном в туннельных проектах. Независимо от того, идёт ли речь о строительстве железных дорог, метро, муниципальных сетей или гидротехнических сооружений, данная система обеспечивает высокоэффективную обработку пульпы, повторное использование ресурсов и поддержку концепции «зелёного строительства».

KOSUN стремится предоставлять заказчикам по всему миру высокоэффективные, интеллектуальные и экологичные решения для разделения пульпы, способствуя развитию технологий щитовой проходки на новый уровень.

Горизонтальная шнековая центрифуга осветления KOSUN: эффективное решение для бурового шлама и других отраслей

В области очистки бурового раствора центрифуга является одним из ключевых устройств. Существует множество типов центрифуг, но в системах очистки бурового раствора, как правило, применяются осветлительные центрифуги, которые бывают вертикальными и горизонтальными.

Модель DC — это горизонтальная шнековая центрифуга осветления, разработанная и изготовленная компанией Xi’an KOSUN. Это высокоэффективное оборудование непрерывного действия, широко используемое для разделения твердых и жидких фаз. В системах очистки бурового раствора данное устройство относится к четвёртому этапу очистки и способно удалять твёрдые частицы размером 2–5 микрон, благодаря чему плотность и вязкость обработанного раствора приводятся к оптимальным рабочим параметрам. Это способствует более эффективному повторному использованию бурового раствора, а также снижению энергозатрат и улучшению экологических показателей.

Принцип работы центрифуги KOSUN DC основан на центробежном методе разделения. За счёт увеличения ускорения силы тяжести во много раз, значительно ускоряется процесс осаждения частиц — данный метод известен как принудительное осаждение.

После многолетних исследований, разработки, практического применения и постоянной оптимизации, горизонтальная шнековая центрифуга осветления компании KOSUN превосходит аналогичное оборудование на рынке по ряду параметров:
– высокая производительность,
– отличные показатели разделения,
– длительный срок службы,
– низкое энергопотребление,
– надёжная и стабильная работа,
– низкий уровень шума,
– широкий диапазон применения,
– удобство в обслуживании.

Технические характеристики модели DC охватывают широкий спектр задач и подходят для различных масштабов и требований к точности.

Кроме нефтегазовой отрасли, центрифуга KOSUN также находит применение в химической, пищевой, фармацевтической и экологической промышленности. На сегодняшний день оборудование уже поставляется в более чем 40 стран и регионов мира, получая положительные отзывы от пользователей.

Если вы заинтересованы в приобретении центрифуги или хотите получить консультацию — свяжитесь с нами: ru@adkosun.com

Шнековая осадительная центрифуга в основном состоит из барабана, шнека, системы дифференциального вращения, жидкостного кольца (регулируемого перегородками), привода и системы управления. Это специализированное оборудование для разделения твёрдой и жидкой фаз, разработанное с учётом особенностей бурового раствора в нефтяной отрасли. Центрифуга может выполнять подачу, осаждение и выгрузку материала при полной скорости вращения, применяется для возврата барита, удаления мелких твёрдых частиц, снижения содержания твёрдой фазы в буровом растворе, контроля плотности и вязкости, а также для обеспечения стабильных свойств раствора и ускорения процесса бурения.

Серия LW работает по принципу центробежного осаждения: суспензия подаётся через питатель в шнек, затем поступает в барабан через выпускные отверстия. Под действием центробежной силы твёрдые частицы отбрасываются к стенке барабана и перемещаются лопастями шнека к разгрузочному отверстию малого конца барабана. Жидкая фаза переливается через сливные отверстия большого конца барабана. Процесс происходит непрерывно, что обеспечивает постоянное разделение фаз.

С осадительной точки зрения такие центрифуги относятся к категории горизонтальных шнековых осадительных центрифуг (полное название — горизонтальная шнековая осадительная центрифуга).

1. Не регулируемые механические факторы

К ним относятся:

• Диаметр барабана и эффективная длина. Чем больше диаметр и длина барабана, тем больше эффективная площадь осаждения и выше производительность.
• Полуугол конуса барабана. Осадок, перемещаемый к разгрузочному отверстию, испытывает обратную силу скольжения из-за центробежной силы. Для лучшего осветления жидкости желательно увеличить угол, но для улучшения транспортировки осадка и обезвоживания — уменьшить.
• Шаг шнека. Это расстояние между соседними витками лопастей. При фиксированном диаметре шнека большой шаг увеличивает угол подъёма витков, повышая риск засорения, а также снижает равномерность распределения материала, что может вызвать вибрации. Для трудноотделяемых материалов (например, активного ила) шаг делают меньше.
• Тип шнека. По направлению движения фаз относительно друг друга шнеки бывают противоточные и прямоточные. Противоточный тип позволяет увеличить путь осаждения жидкости, но требует большей центробежной силы и может вызывать вторичное взмучивание осадка, снижая качество разделения.

2. Регулируемые механические и технологические факторы

• Скорость вращения барабана. Регулируется частотно-регулируемым электродвигателем или гидромотором. Повышение скорости увеличивает центробежную силу и сухость осадка, но при слишком высокой скорости возможно разрушение флокул, что ухудшает обезвоживание. Также возрастает износ, вибрации и энергопотребление.
• Дифференциальная скорость (разность скоростей барабана и шнека). При увеличении дифференциальной скорости повышается способность к выгрузке осадка, но уменьшается время обезвоживания, что повышает влажность осадка. Слишком большая разность скоростей вызывает «обратное смешивание» и ухудшает качество фильтрата.
• Толщина жидкостного кольца. Регулируется положением перегородок. Увеличение толщины повышает объём зоны осаждения и улучшает качество фильтрата, но сокращает длину зоны обезвоживания, снижая сухость осадка. Уменьшение толщины жидкостного кольца даёт более сухой осадок, но ухудшает качество фильтрата.
• Технологические условия. Для улучшения обезвоживания перед механическим разделением в суспензию вводят флокулянты, например полиакриламид (PAM). Выбор и дозировка реагента должны соответствовать свойствам осадка и режиму работы оборудования. Иногда реагент, показавший хорошие результаты в лаборатории, даёт слабый эффект в реальных условиях из-за несоответствия рабочим параметрам центрифуги.

Эффективность работы шнековой осадительной центрифуги определяется совокупностью всех перечисленных факторов, которые взаимосвязаны. При выборе модели и настройке параметров необходимо учитывать характеристики проекта, требования к влажности и содержанию твёрдой фазы в осадке, а также экономические аспекты.

Попробуйте серию систем разделения KD от компании KOSUN!

В бурно развивающихся городах освоение подземного пространства становится неотъемлемой частью инфраструктурных проектов. Щитовые проходческие комплексы — это настоящие стальные исполины, прокладывающие путь в недрах земли для прокладки тоннелей метрополитена, коммунальных и гидротехнических сооружений.

Однако вместе с высокой эффективностью щитовых комплексов возникает и новая экологическая проблема — большое количество густых буровых шламов, образующихся ежедневно в ходе работ. Содержание твердых частиц в таких шламах достигает 20–30%. При отсутствии надлежащей обработки они могут засорить тюбинги, замедлить процесс строительства, а также загрязнить почву и подземные воды, создавая серьезные экологические риски.

Решение проблемы — система KD от компании KOSUN

Традиционные методы обработки шламов от щитовой проходки — это в основном отстаивание и грубая механическая фильтрация. Они отличаются низкой эффективностью, требуют большой площади, обходятся дорого и часто не соответствуют современным экологическим требованиям.

Чтобы устранить эти недостатки и повысить эффективность обработки шламов, компания Xi’an KOSUN Machinery Co., Ltd. разработала серию систем для разделения шлама и воды. Эти установки выполнены в модульной компоновке и используют многоступенчатую технологию разделения, предлагая новое решение проблемы щитовых шламов.

Система KD включает в себя три основных модуля: предварительное грохочение, удаление песка и удаление ила. На первом этапе крупные частицы размером свыше 5 см отсекаются грохотом. Затем с помощью пескоотделителей и высокочастотных вибросит удаляются песчаные фракции. В завершение, иловые гидроциклоны отделяют частицы размером до микронов. Эффективность разделения достигает 98,5%, содержание твердых частиц в сточных водах снижается до менее чем 0,5%.

Системы KD подходят для обработки шламов, образующихся при проходке тоннелей щитовыми комплексами, бурении свай, строительстве диафрагменных стен и микротоннелировании. Они просты в эксплуатации и обслуживании, компактны, занимают мало места, легко адаптируются к различным условиям. Производительность варьируется от 100 до 3000 м³/ч. Возможны различные варианты электропитания, включая автономную генерацию. Оборудование устойчиво к коррозии и износу, отличается длительным сроком службы и низким уровнем отказов, что делает его идеальным для эксплуатации в тяжелых условиях.

Если вы заинтересованы в решении задач по обработке щитовых шламов, свяжитесь с нами по электронной почте: ru@adkosun.com

https://www.youtube.com/watch?v=tSoz0G58lDw