Η αρχή των υδροκυκλώνων

Οι υδροκυκλώνες είναι ουσιαστικά απλές συσκευές που μετατρέπουν την πίεση που δημιουργείται από μια φυγοκεντρική αντλία σε φυγοκεντρική δύναμη, προκαλώντας τον διαχωρισμό των αιωρούμενων στερεών στη λάσπη από το υγρό. Αυτός ο διαχωρισμός επιταχύνεται στην πραγματικότητα λόγω της αυξημένης βαρυτικής δύναμης που προκαλείται από τη φυγοκεντρική δράση μέσα στον κώνο. Η δράση μέσα στον υδροκυκλώνα μπορεί να πολλαπλασιάσει τη βαρυτική δύναμη έως και 200 φορές. Σε εργασίες γεώτρησης, οι υδροκυκλώνες χρησιμοποιούν αυτές τις φυγοκεντρικές δυνάμεις για να διαχωρίσουν τα στερεά στην περιοχή 15-80 μικρών από το υγρό γεώτρησης. Αυτό το φορτίο με στερεά εκκενώνεται από την κάτω κορυφή του κώνου και το καθαρισμένο ρευστό διάτρησης αποβάλλεται από την εκκένωση υπερχείλισης.

Οι υδροκυκλώνες αποτελούνται από ένα άνω κυλινδρικό τμήμα εφοδιασμένο με ένα εφαπτομενικό τμήμα τροφοδοσίας, και ένα κάτω κωνικό τμήμα που είναι ανοιχτό στην κάτω κορυφή του επιτρέποντας την αποβολή στερεών. Το κλειστό, άνω κυλινδρικό τμήμα έχει έναν σωλήνα εύρεσης στροβιλισμού προς τα κάτω που προεξέχει κάτω από την εφαπτομενική θέση τροφοδοσίας.

Η αρχή των υδροκυκλώνων

Το υγρό από μια φυγοκεντρική αντλία εισέρχεται στον υδροκυκλώνα εφαπτομενικά, σε υψηλή ταχύτητα, μέσω ενός ακροφυσίου τροφοδοσίας στην πλευρά του άνω κυλίνδρου. Καθώς το υγρό γεώτρησης εισέρχεται στον υδροκυκλώνα, η φυγοκεντρική δύναμη στον πολτοποιημένο πολτό επιταχύνει τα στερεά στο τοίχωμα του κώνου. Το υγρό γεώτρησης, ένα μείγμα υγρού και στερεών, περιστρέφεται γρήγορα ενώ κινείται προς τα κάτω προς την κορυφή. Τα στερεά υψηλότερης μάζας κινούνται προς το κωνικό τοίχωμα. Η κίνηση προχωρά στο άνοιγμα της κορυφής στο κάτω μέρος του κώνου. Στο άνοιγμα της κορυφής, τα στερεά κατά μήκος του κωνικού τοιχώματος, μαζί με μια μικρή ποσότητα υγρού, εξέρχονται από τον κώνο. Η απόρριψη περιορίζεται από το μέγεθος της κορυφής. Τα σωματίδια ρευστού και μικρότερης μάζας, τα οποία έχουν συγκεντρωθεί μακριά από το τοίχωμα του κώνου, αναγκάζονται να αντιστρέψουν την κατεύθυνση ροής σε μια πορεία προς τα πάνω στο κέντρο του κώνου για έξοδο μέσω του ανιχνευτή στροβιλισμού.

Ο ανιχνευτής δίνης είναι ένας κοίλος σωλήνας που εκτείνεται στο κέντρο του κώνου. Εκτρέπει το υγρό γεώτρησης από τη ροή απευθείας στην έξοδο υπερχείλισης, προκαλώντας το υγρό γεώτρησης να κινείται προς τα κάτω και στον κώνο. Το περιστρεφόμενο υγρό ωθείται προς τα μέσα και, ακόμα περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση, αντιστρέφει την προς τα κάτω ροή και κινείται προς τα πάνω προς το κέντρο του ανιχνευτή δίνης. Σε έναν ισορροπημένο κώνο, ο εσωτερικός κύλινδρος του περιστρεφόμενου υγρού περιβάλλει έναν κύλινδρο αέρα που τραβιέται μέσα από την κορυφή του κώνου. Τα στερεά και μια μικρή ποσότητα υγρού απορρίπτονται από την κάτω κορυφή του κυλίνδρου. Το άνοιγμα κορυφής σε σχέση με τη διάμετρο του ανιχνευτή στροβιλισμού θα καθορίσει την ξηρότητα των εκκενωμένων στερεών.