Ултразвукови смесители за сондажни разтвори и пакерни течности
Сондажната течност (сондажният разтвор) се използва за подпомагане на пробиването на нефтени сондажи, сондажи за природен газ, проучвателни сондажи (сондажи в непроучени райони) или водни сондажи. Ултразвуковите реактори са ефективна технология за смесване, диспергиране, емулгиране и дегазиране на сондажни разтвори на водна основа (WBM, водни), на маслена основа (OBM, неводни) или на синтетична основа (SBM).
Формулата и постоянното качество на сондажния разтвор са ключов фактор в съвременните сондажни операции. Съставът и характеристиките на разтвора влияят върху устойчивостта на сондажния ствол, смазването, охлаждането и механичната скорост на пробиване. Дори малки проблеми със сондажната течност могат да спрат цялата сондажна операция. Прекомерното налягане, породено от твърде плътен или твърде тежък сондажен разтвор, може да причини значителна загуба на циркулация.
Разтворите WBM обикновено се състоят от прясна вода, морска вода или солен разтвор (наситен или формиатен), както и от естествени глини и полимери. OBM и SBM са системи с обратна емулсия, при които маслената основа (дизелово гориво, минерално масло) или синтетичната основа (олефини и парафини) представлява непрекъснатата (външна) фаза, а соленият разтвор – дисперсната (вътрешна) фаза. Емулсията трябва да бъде достатъчно стабилна, за да издържи на постъпването на воден поток в дълбочина в сондажа. Емулсиите масло във вода (сондажни разтвори с маслена емулсия) са по-рядко срещани от емулсиите вода в масло (сондажни разтвори с обратна маслена емулсия). Ултразвуковото емулгиране работи и при двата типа емулсии и постига добра електрическа стабилност на вътрешната фаза от солен разтвор или вода.
Ултразвуковите реактори на Hielscher са много ефективни смесители с интензивно кавитационно срязване за производствени приложения. Обикновено ултразвуковите реактори се използват в поточна линия за еднопроходна обработка с висок производствен капацитет или за партидна обработка с рециркулация.
Можете да използвате ултразвуковото смесване, за да
- Произвеждате добавки
- Приготвяте концентратни смеси с висока концентрация
- Смесвате готови за употреба сондажни течности или пакерни течности
- Дегазирате сондажни разтвори
- Разработвате и формулирате по-добри сондажни разтвори
MultiSonoReactor MSR-4 е промишлен хомогенизатор за работа в поточна линия, подходящ за промишленото производство на сондажни разтвори. Ултразвуковата обработка се използва за диспергиране и дегазиране на сондажни течности.
Производство на добавки за сондажни разтвори
Производството на химикали и добавки, като течни полимерни суспензии, се възползва от високия капацитет за обработка и гъвкавостта на ултразвуковото смесване чрез срязване. Ултразвуковото смесване разгръща пълния потенциал на добавки като повишаващи вискозитета агенти, понижаващи филтрацията агенти или полимерни добавки. Ултразвуковата кавитация хидратира праховете бързо и напълно при смесването на сондажния разтвор.
При смесването на емулсии течност/течност Hielscher MultiphaseCavitator подобрява смесването на двете фази в поточна линия в зоната на интензивно кавитационно срязване. За повече информация относно MultiphaseCavitator, моля, кликнете тук!
Ултразвуковото смесване подобрява масопреноса в граничните слоеве или при частиците в течности. Това намалява времето, необходимо за приготвяне на солени или наситени солени разтвори, например разтвори на калциев хлорид, калциев бромид, цинков бромид или калиев и цезиев формиат.
Концентратни смеси от глини или добавки
Можете да използвате ултразвуково смесване чрез срязване, за да приготвяте концентратни смеси с висока концентрация или висока плътност (например от калциев карбонат (креда), дефлокуланти или поглъщащи агенти), преди да ги добавите към крайната формула на сондажния разтвор.
Производство на сондажни течности и пакерни течности
Експлоатационните характеристики на сондажния разтвор, като устойчивост на шистите, вискозитет, охлаждане или смазване, зависят от много фактори. Еднородността и постоянството на качеството са от първостепенно значение. Ултразвуковото смесване чрез срязване е много ефективно за получаване на равномерно разпределение на размерите на частиците и съответно за по-добра стабилност на дисперсията и емулсията. Това предотвратява разделянето на фазите или утаяването по време на съхранение, транспортиране или престой в резервоарите за сондажен разтвор.
Днес спецификациите на сондажните разтвори се променят често. Ултразвуковите реактори на Hielscher се адаптират много лесно към промени във формулата на сондажната течност. Като преминете от традиционното партидно смесване към ултразвуково еднопроходно смесване в поточна линия, можете да произвеждате различни типове сондажни разтвори на една и съща ултразвукова машина. Това спомага за намаляване на складовите запаси и времето за съхранение.
Диспергирането на обичайни глини (например бентонит) и специално обработени органофилни глини в течности образува силно вискозни, тиксотропни или разреждащи се при срязване гелове и суспензии. При излагане на интензивно ултразвуково срязване вискозитетът спада до състояние на свободно течене. Това улеснява диспергирането и манипулирането. Поради тази причина ултразвуковата обработка е много ефективна за смесване на тиксотропни и разреждащи се при срязване суспензии. Ултразвуковата обработка води до по-добро диспергиране на бентонитовите частици / пластинки и подобрени гелообразуващи характеристики. За повече информация относно ултразвуковото диспергиране на бентонит, моля, кликнете тук!
Ултразвуково диспергиране на бентонит (извършено с ултразвуков смесител UIP2000hdT)
Реологичните модификатори, сгъстителите и стабилизаторите (например гуми, гликол, карбоксиметилцелулоза, полианионна целулоза (PAC) или нишесте) изискват добро диспергиране за максимална ефективност. За повече информация относно ултразвуковото диспергиране на сгъстители като ксантанова гума и гума гуар, моля, кликнете тук!
Утежняващите агенти, като бариев сулфит (барит), не трябва да се отделят от сондажния разтвор по време на съхранение, транспортиране или сондиране. Според закона на Стокс по-малките частици се утаяват по-бавно или изобщо не се утаяват. Ултразвуковото диспергиране предотвратява образуването на по-големи агломерати, които могат да причинят нестабилност на дисперсията. Диспергирането на дадена система може да увеличи допустимото съдържание на твърди вещества в нея, което позволява утежняване до 20 lb/gallon (US) или 2,4g/cm3.
Дегазиране на сондажния разтвор
При приготвянето на сондажни разтвори прахообразната бентонитова глина и другите прахообразни добавки внасят много въздух в сондажния разтвор. Този газ се задържа в течните системи и може да причини разделяне и намаляване на ефективността на емулгатора или стабилизатора. Повтарящите се свивания (цикли с високо налягане) и разреждания (цикли с ниско налягане) по време на ултразвуковата обработка позволяват на разтворените газове да мигрират и да образуват малки микромехурчета. След това ултразвуковите вълни принуждават газовите микромехурчета да се сливат. Интензивното кавитационно срязване, предизвикано от ултразвука, намалява вискозитета на разреждащите се при срязване и тиксотропните сондажни течности. Това позволява на въздушните мехурчета да се издигат по-бързо. Така се постига по-добро отделяне на газа в разположените по-нататък по технологичната линия сепараторни резервоари или при вакуумно дегазиране. Дегазирането увеличава теглото на разтвора, намалява вискозитета и проблемите с разделянето. По-малкият брой газови мехурчета намалява употребата на емулгатори, стабилизатори, повърхностноактивни вещества или диспергиращи агенти. Това намалява разходите на барел. Намаляването на газовото съдържание може също да ограничи растежа на аеробни микроорганизми.
Сондажен разтвор на водна основа преди и след ултразвуково дегазиране с UIP1000hd
Изследване и изображение от Amani et al. 2016
Разработване и адаптиране на формули за сондажни разтвори
Новите разпоредби ограничават количеството на определени химикали, които могат да се използват в сондажните разтвори, с цел свеждане до минимум на въздействието върху околната среда. Това изисква адаптиране на формулите към новата нормативна рамка. Ултразвуковата обработка може да ви помогне да увеличите максимално ефективността на компонентите на сондажния разтвор, така че да използвате по-малки количества и по-евтини материали. Hielscher предлага изпитване на формули за сондажни разтвори в нашата лаборатория. Включително измервания на кинематичния вискозитет при различни температури със и без срязване.
Конструкция за тежки условия на експлоатация в промишлеността
Ултразвуковите реактори на Hielscher могат да обработват по-големи и абразивни частици или агломерати. Следователно можете да започнете с поддаваща се на изпомпване суспензия с агломерати или с компоненти на сондажния разтвор. При смесване на прахове и частици с течността ултразвуковите сонди показват много по-малко абразивно износване от роторно-статорните смесители или хомогенизаторите с високо налягане. Ултразвуковите сонди на Hielscher са изработени от титан клас 5 за повишена устойчивост на корозия, например когато в WBM се използва морска вода вместо прясна вода. Ултразвуковите реактори нямат въртящи се уплътнения или лагери. Ултразвуковите смесители на Hielscher са промишлено изпълнение за тежки условия на експлоатация – на сушата и в морето (на сондажна платформа). Обикновено ултразвуковите реактори са разположени вертикално, за да заемат малка площ.
Използването на ултразвуково смесване в нефтената и газовата промишленост се простира далеч отвъд сондажните разтвори.
- Дегазиране на отпадъчни и технологични течности
- Смесване с поглъщащи агенти (например агенти за поглъщане на H2S) или защитни химикали, като инхибитори на отлаганията и корозията
- Намаляване на времето за свързване на цимента за по-бързо циментиране
- Ултразвуково приготвяне на наситен солен разтвор или формиатен разтвор
- Намаляване на бактериалната активност в сондажните разтвори
- Последваща преработка на нефт, например десулфуризация
- Подготовка на проби от нефт и седименти
Литература / Източници
- 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.