Источник: Бурение: Сб. научн. трудов студ. – Донецк: ДонНТУ, 2009, 55 с. 16-17.
Гидроциклонный шламоулавливающий снаряд предназначен для принудительного осаждения мелких и тонких фракций шлама из промывочной жидкости и отбора качественных шламовых проб при бурении по полезному ископаемому. Улавливание шлама производится при обратной призабойной промывке скважины, осуществляемой струйным насосом. Погружной гидроциклон включается в состав колонкового снаряда.
Гидроциклон состоит из переходника 1, струйного насоса 2, 3, переходника 4 с каналами для прохода жидкости, змеевика 6, 7, шламопроводных трубок 12, 16, шламосборника 13, закрытой шламовой трубы 15, колонкового снаряда 18. Улавливание шлама с помощью гидроциклона производится следующим образом: при обратной призабойной циркуляции промывочной жидкости, осуществляемой с помощью струйного насоса, жидкость проходит через трубку 16, крупный шлам улавливается в наружной закрытой шламосборной трубе 15, а мелкие и тонкие фракции с потоком жидкости проходят по кольцевому пространству между трубами 15 и 13, через каналы в переходнике 4 и попадают в общий поток, выходящий с большой скоростью из насадка. Затем они проходят через камеру смешения, канал переходника 4 и попадают на винтовые лопасти 7 змеевика, плотно посаженного в трубку 9. Лопасти приварены к трубе 6, которая выполняет функцию сливного патрубка гидроциклона. Угол подъема винтовой лопасти змеевика переменный: у верхнего конца равняется 50-60°, а у нижнего 10-12°. Соответственно изменяется и шаг винта, что делается для обеспечения постепенного перехода потока, движущегося в осевом направлении, во вращательное движение в камере гидроциклона с углом, близким к горизонтальному, и постепенного уменьшения площади сечения винтового канала с целью увеличения скорости потока, подводимого к камере гидроциклона, и давления на выходе. Шламосодержащая жидкость на лопостях змеевика получает вращательное движение с большой окружной скоростью (до 5-8м/с), в результате чего на частицы действуют центробежные силы, которые отбрасывают их к стенкам трубы 9, а очищенная от шлама жидкость образует центральный столб. В дальнейшем наружный шламовый слой под действием осевых и гравитационных сил опускается вниз и через отверстие шламового насадка 11 и шламопроводную трубку 12 выходит в шламосборник 13, а внутренний очищенный от шлама столб жидкости через сливной насадок 8, трубку 6 и канал переходника 4 выходит в скважину и попадает в общий поток.
Принудительный характер осаждения частиц в гидроциклоне позволяет полностью выделить их из раствора мелкие и тонкие фракции. Незначительные потери шлама могут произойти только за счет тончайших частичек (менее 25-30 мк), не улавливаемых гидроциклоном. Погружной гидроциклон вращается вместе с буровым снарядом со значительной окружной скоростью на поверхности. При этом возникают дополнительные центробежные силы, которые способствуют лучшему выделению твердых частиц из жидкости и в то же время прижимают частицы шлама к стенкам корпуса гидроциклона и препятствует их осаждению, а также выгрузке через шламовый насадок. В погружных гидроциклонах выгрузка шлама производится в шламосборник, заполненный промывочной жидкостью, находящейся под давлением. Поэтому осевые и гравитационные силы, действующие на частицы, часто оказываются недостаточными для быстрого удаления шлама из рабочей камеры, в результате происходит скопление его в нижней части корпуса и унос мелких фракций на слив.