خلاطات بالموجات فوق الصوتية لطين الحفر وسوائل حواجز العزل

إنتاج سوائل الحفر وسوائل حواجز العزل

يعتمد أداء طين الحفر، مثل استقرار الطفل الصفحي واللزوجة والتبريد أو التزييت، على عوامل عديدة. ويُعد التجانس وثبات الجودة في غاية الأهمية. يُعد الخلط بالقص بالموجات فوق الصوتية فعالاً جداً في إنتاج توزيعات متجانسة لأحجام الجسيمات، ومن ثم تحسين استقرار التشتت والمستحلب. ويمنع ذلك انفصال الأطوار أو الترسب أثناء التخزين أو النقل أو أثناء وجود الطين في أحواضه.
تتغير مواصفات طين الحفر اليوم بصورة متكررة. ويمكن تكييف مفاعلات Hielscher بالموجات فوق الصوتية بسهولة كبيرة مع تغييرات تركيبات سوائل الحفر. وبالانتقال من الخلط التقليدي على دفعات إلى الخلط بالموجات فوق الصوتية ضمن خط المعالجة بمرور واحد، يمكنك إعداد أنواع مختلفة من طين الحفر باستخدام الجهاز نفسه الذي يعمل بالموجات فوق الصوتية. ويساعد ذلك على تقليل المخزون ومدة التخزين على الرفوف.
ينتج عن تشتيت أنواع الطين التقليدية (مثل البنتونيت) وأنواع الطين المحبة للمواد العضوية المعالجة خصيصاً في السوائل مواد هلامية ومعلقات عالية اللزوجة، أو ثيكسوتروبية، أو متناقصة اللزوجة بالقص. وعند تعريضها لقص شديد بالموجات فوق الصوتية، تنخفض اللزوجة إلى حالة تسمح بالتدفق الحر. ويسهّل ذلك التشتيت والمناولة. ولهذا السبب، تُعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية فعالة جداً لخلط المعلقات الثيكسوتروبية والمتناقصة اللزوجة بالقص. وتؤدي المعالجة بالموجات فوق الصوتية إلى تحسين تشتيت جسيمات / صفيحات البنتونيت وتحسين خصائص التهلم. لمزيد من المعلومات حول تشتيت البنتونيت بالموجات فوق الصوتية، يُرجى النقر هنا!

تشتيت البنتونيت بالموجات فوق الصوتية (باستخدام الخلاط بالموجات فوق الصوتية UIP2000hdT)

تتطلب معدّلات الخصائص الريولوجية ومواد زيادة القوام والمثبتات (مثل الصموغ أو الغليكول أو كربوكسي ميثيل السليلوز أو السليلوز متعدد الأنيونات (PAC) أو النشا) تشتيتاً جيداً لتحقيق أقصى فعالية. لمزيد من المعلومات حول تشتيت مواد زيادة القوام بالموجات فوق الصوتية، مثل صمغ الزانثان وصمغ الغوار، يُرجى النقر هنا!
يجب ألا تنفصل مواد زيادة الوزن، مثل كبريتيت الباريوم (الباريت)، عن الطين أثناء التخزين أو النقل أو الحفر. ووفقاً لقانون ستوكس، تترسب الجسيمات الأصغر ببطء أكبر أو لا تترسب على الإطلاق. يمنع التشتيت بالموجات فوق الصوتية تكوّن التكتلات الأكبر التي قد تسبب عدم استقرار التشتت. ويمكن أن يزيد تشتيت النظام من قدرته على تحمّل المواد الصلبة، مما يتيح زيادة وزنه إلى ما يصل إلى 20 lb/gallon (US) أو 2.4g/cm³.

إزالة الغازات من طين الحفر

عند تحضير طين الحفر، يُدخل مسحوق طين البنتونيت ومساحيق الإضافات الأخرى كمية كبيرة من الهواء إلى طين الحفر. ويُحتجز هذا الغاز داخل الأنظمة السائلة وقد يسبب الانفصال وتراجع أداء عامل الاستحلاب أو المثبت. تسمح الانضغاطات المتكررة (دورات الضغط المرتفع) والتخلخلات (دورات الضغط المنخفض) أثناء المعالجة بالموجات فوق الصوتية بانتقال الغازات المذابة وتشكيل فقاعات دقيقة صغيرة. ثم تدفع الموجات فوق الصوتية فقاعات الغاز الدقيقة إلى الاندماج. ويقلل القص الشديد الناتج عن التجويف بالموجات فوق الصوتية لزوجة سوائل الحفر المتناقصة اللزوجة بالقص والثيكسوتروبية. ويتيح ذلك لفقاعات الهواء الصعود بسرعة أكبر. ويؤدي ذلك إلى تحسين فصل الغازات في خزانات الفصل اللاحقة أو أثناء إزالة الغازات بالتفريغ. تزيد إزالة الغازات وزن الطين وتقلل اللزوجة ومشكلات الانفصال. ويقلل انخفاض عدد فقاعات الغاز استخدام عوامل الاستحلاب والمثبتات والمواد الخافضة للتوتر السطحي أو عوامل التشتيت. ويقلل ذلك التكلفة لكل برميل. ويمكن أن يحد انخفاض محتوى الغاز أيضاً من نمو الكائنات الدقيقة الهوائية.

طين حفر ذو أساس مائي قبل إزالة الغازات بالموجات فوق الصوتية باستخدام UIP1000hd وبعدها
الدراسة والصورة من إعداد Amani وآخرين، 2016

تطوير تركيبات طين الحفر وتكييفها

تقيّد اللوائح الجديدة كمية بعض المواد الكيميائية التي يمكن استخدامها في الطين لتقليل الأثر البيئي إلى أدنى حد. ويتطلب ذلك تكييف التركيبات مع الإطار التنظيمي الجديد. ويمكن أن تساعدك المعالجة بالموجات فوق الصوتية على تعظيم أداء مكونات طين الحفر، مما يتيح لك استخدام كميات أقل ومواد أقل تكلفة. تقدم Hielscher اختبار تركيبات طين الحفر في مختبرنا. ويشمل ذلك قياسات اللزوجة الحركية عند درجات حرارة مختلفة مع تطبيق القص ومن دونه.

تصميم لتحمّل ظروف التشغيل الشاقة في الاستخدام الصناعي

يمكن لمفاعلات Hielscher بالموجات فوق الصوتية التعامل مع الجسيمات أو التكتلات الأكبر حجماً والكاشطة. ولذلك يمكنك البدء بمعلق متكتل قابل للضخ أو بمكونات طين الحفر. وعند خلط المساحيق والجسيمات في السائل، تُظهر المسابير بالموجات فوق الصوتية تآكلاً احتكاكياً أقل بكثير من خلاطات الدوّار والجزء الثابت أو المجانسات عالية الضغط. تُصنع مسابير Hielscher بالموجات فوق الصوتية من التيتانيوم من الدرجة 5 لتعزيز مقاومة التآكل، مثلاً عند استخدام مياه البحر في الطين ذي الأساس المائي بدلاً من المياه العذبة. لا تحتوي المفاعلات بالموجات فوق الصوتية على موانع تسرب دوّارة أو محامل. وخلاطات Hielscher بالموجات فوق الصوتية ذات مواصفات صناعية للاستخدام الشاق – في المواقع البرية والبحرية (منصة الحفر). وعموماً، تُركّب المفاعلات بالموجات فوق الصوتية رأسياً لتشغل مساحة أرضية صغيرة.

يمتد استخدام الخلط بالموجات فوق الصوتية في صناعة النفط والغاز إلى تطبيقات تتجاوز طين الحفر بكثير.

• إزالة الغازات من السوائل الخارجة وسوائل العمليات
• الخلط مع مواد اصطياد الملوثات (مثل مواد اصطياد H2S) أو المواد الكيميائية الواقية، مثل مثبطات الترسبات القشرية والتآكل
• تقليل أزمنة شك الأسمنت لتسريع عمليات التسميت
• تحضير المحاليل الملحية المشبعة أو محاليل الفورمات الملحية بالموجات فوق الصوتية
• تقليل النشاط البكتيري في طين الحفر
• معالجة النفط في المراحل اللاحقة، مثل إزالة الكبريت
• تحضير عينات النفط والرواسب

المصادر / المراجع

• Mahmood Amani, Salem Al-Juhani, Mohammed Al-Jubouri, Rommel Yrac, Abdullah Taha (2016): Application of Ultrasonic Wavesfor Degassing of Drilling Fluids and Crude OilsApplication of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2; 2016.
• Amani, Mahmood; Retnanto, Albertus; Aljuhani, Salem; Al-Jubouri, Mohammed; Shehada, Salem; Yrac, Rommel (2015): Investigating the Role of Ultrasonic Wave Technology as an Asphaltene Flocculation Inhibitor, an Experimental Study. Conference: International Petroleum Technology Conference 2015.