Ultrazvučni mikseri za isplake za bušenje i packer fluide
Isplaka za bušenje (isplaka) koristi se kao pomoć pri bušenju naftnih bušotina, bušotina prirodnog plina, istražnih bušotina (wildcat bušotina) ili bunara za vodu. Ultrazvučni reaktori su efikasna tehnologija za miješanje, dispergiranje, emulgiranje i otplinjavanje isplaka na bazi vode (WBM, vodena), isplaka na bazi nafte (OBM, nevodena) ili sintetičkih isplaka (SBM).
Formulacija i postojan kvalitet isplake za bušenje ključni su faktor u današnjim operacijama bušenja. Sastav i karakteristike isplake utječu na stabilnost bušotinskog kanala, podmazivanje, hlađenje i brzinu prodiranja pri bušenju. Čak i manji problemi s isplakom za bušenje mogu zaustaviti cijelu operaciju bušenja. Prekomjeran pritisak koji nastaje zbog pregguste ili pretешке isplake za bušenje može uzrokovati značajan gubitak cirkulacije.
WBM se općenito prave od slatke vode, morske vode ili (zasićene ili formijatne) slane otopine te prirodnih glina i polimera. OBM i SBM su invertni emulzijski sistemi koji imaju uljnu bazu (dizel, mineralno ulje) ili sintetičku bazu (olefini i parafini) kao kontinuiranu (vanjsku) fazu, a slanu otopinu kao disperznu (unutrašnju) fazu. Emulzija treba biti dovoljno stabilna da izdrži dodatak priliva vode u bušotini. Rjeđe od emulzija vode u ulju (invertne uljne emulzijske isplake) su emulzije ulja u vodi (uljne emulzijske isplake). Ultrazvučno emulgiranje djeluje za oba tipa emulzija i postiže dobru električnu stabilnost unutrašnje faze slane otopine ili vode.
Hielscher ultrazvučni reaktori su vrlo efikasni i intenzivni kavitacijski smični mikseri za proizvodnu upotrebu. Općenito se ultrazvučni reaktori koriste inline za obradu velikog protoka u jednom prolazu ili za šaržnu obradu s recirkulacijom.
Ultrazvučno miješanje možete koristiti za
- Proizvodnju aditiva
- Pripremu masterbatchева visoke koncentracije
- Miješanje isplaka za bušenje ili packer fluida spremnih za upotrebu
- Otplinjavanje isplaka za bušenje
- Razvoj i formulaciju boljih isplaka za bušenje
MultiSonoReactor MSR-4 je industrijski inline homogenizator pogodan za industrijsku proizvodnju isplaka za bušenje. Ultrazvučna obrada (sonikacija) koristi se za dispergiranje i otplinjavanje isplaka za bušenje.
Proizvodnja aditiva za isplake za bušenje
Proizvodnja hemikalija i aditiva, kao što su tečne polimerne suspenzije, ima koristi od visokog procesnog kapaciteta i fleksibilnosti ultrazvučnog smičnog miješanja. Ultrazvučno miješanje oslobađa puni potencijal aditiva, kao što su viskozifikatori, sredstva za smanjenje filtrata ili polimerni aditivi. Ultrazvučna kavitacija brzo i potpuno hidratizira praškove tokom miješanja isplake za bušenje.
Za miješanje emulzija tečnost/tečnost, Hielscher MultiPhaseCavitator poboljšava inline miješanje dviju faza u intenzivnoj kavitacijskoj zoni smicanja. Za više informacija o MultiPhaseCavitatoru kliknite ovdje!
Ultrazvučno miješanje poboljšava prijenos mase na graničnim slojevima ili česticama u tečnostima. Time se skraćuje vrijeme potrebno za pripremu slanih otopina ili zasićenih slanih otopina, npr. otopine kalcijum-hlorida, otopine kalcijum-bromida, otopine cink-bromida ili otopine kalijum-formijata i cezijum-formijata.
Masterbatchevi glina ili aditiva
Ultrazvučno smično miješanje možete koristiti za pravljenje masterbatchева visoke koncentracije ili visoke gustoće (npr. kalcijum-karbonata (krede), deflokulanata ili hvatača) prije njihovog dodavanja u konačnu formulaciju isplake za bušenje.
Proizvodnja isplaka za bušenje i packer fluida
Performanse isplake za bušenje, kao što su stabilnost škriljaca, viskoznost, hlađenje ili podmazivanje, zavise od mnogih faktora. Ujednačenost i postojanost kvaliteta od najveće su važnosti. Ultrazvučno smično miješanje vrlo je efikasno u proizvodnji ujednačenih raspodjela veličine čestica, a time i bolje disperzije i stabilnosti emulzije. Time se sprečava razdvajanje faza ili taloženje tokom skladištenja, transporta ili u jamama za isplaku.
Danas se specifikacije isplaka za bušenje često mijenjaju. Hielscher ultrazvučni reaktori vrlo se dobro prilagođavaju promjenama formulacija tečnosti za bušenje. Prelaskom s tradicionalnog šaržnog miješanja na ultrazvučno inline miješanje u jednom prolazu, na istoj ultrazvučnoj mašini možete proizvoditi različite vrste isplaka za bušenje. To pomaže da se smanje zalihe i vrijeme skladištenja na policama.
Disperzija konvencionalnih glina (npr. bentonita) i posebno obrađenih organofilnih glina u tečnostima proizvodi visokoviskozne, tiksotropne gelove i suspenzije ili one koji se razrjeđuju smicanjem. Pri izlaganju visokom ultrazvučnom smicanju viskoznost pada na stanje slobodnog tečenja. To olakšava dispergiranje i rukovanje. Zbog toga je ultrazvučna obrada (sonikacija) vrlo efikasna za miješanje tiksotropnih suspenzija i suspenzija koje se razrjeđuju smicanjem. Ultrazvučna obrada (sonikacija) rezultira boljom disperzijom čestica / pločica bentonita i poboljšanim karakteristikama geliranja. Za više informacija o ultrazvučnom dispergiranju bentonita kliknite ovdje!
Ultrazvučno dispergiranje bentonita (izvedeno ultrazvučnim mikserom UIP2000hdT)
Reološki modifikatori, zgušnjivači i stabilizatori (npr. gume, glikol, karboksimetilceluloza, polianionska celuloza (PAC) ili škrob) zahtijevaju dobro dispergiranje za maksimalnu efikasnost. Za više informacija o ultrazvučnom dispergiranju zgušnjivača, kao što su ksantan guma i guar guma, kliknite ovdje!
Sredstva za otežavanje, poput barijum-sulfita (barita), ne smiju se odvajati od isplake tokom skladištenja, transporta ili bušenja. U skladu sa Stokesovim zakonom, manje čestice se talože sporije ili se uopće ne talože. Ultrazvučno dispergiranje izbjegava veće aglomerate koji mogu uzrokovati nestabilnost disperzije. Dispergiranje sistema može povećati njegovu toleranciju na čvrste tvari, što omogućava otežavanje do 20 lb/galon (US) ili 2,4 g/cm3.
Otplinjavanje isplake za bušenje
Pri pripremi isplaka za bušenje, prašak bentonitne gline i drugi aditivni praškovi unose mnogo zraka u isplaku. Taj plin je zarobljen unutar tečnih sistema i može uzrokovati razdvajanje te gubitak performansi emulgatora ili stabilizatora. Ponovljene kompresije (ciklusi visokog pritiska) i razrjeđenja (ciklusi niskog pritiska) tokom ultrazvučne obrade uzrokuju migraciju otopljenih plinova i stvaranje malih mikromjehurića. Ultrazvučni talasi zatim prisiljavaju mikromjehuriće plina na koalescenciju. Visoko kavitacijsko smicanje ultrazvuka smanjuje viskoznost isplaka za bušenje koje se razrjeđuju smicanjem i tiksotropnih isplaka. Zbog toga mjehurići zraka brže izlaze na površinu. To dovodi do bolje separacije plina u nizvodnim separatorskim rezervoarima ili vakuumskog otplinjavanja. Otplinjavanje povećava težinu isplake, smanjuje viskoznost i probleme s razdvajanjem. Manje mjehurića plina smanjuje upotrebu emulgatora, stabilizatora, surfaktanata ili sredstava za dispergiranje. To smanjuje trošak po barelu. Smanjenje sadržaja plina može i suzbiti rast aerobnih mikroba.
Isplaka za bušenje na bazi vode prije i poslije ultrazvučnog otplinjavanja pomoću UIP1000hd
Studija i slika: Amani et al. 2016
Razvoj i prilagodba formulacije isplake za bušenje
Novi propisi ograničavaju količinu određenih hemikalija koje se smiju koristiti u isplakama kako bi se smanjio utjecaj na okoliš. To zahtijeva prilagodbu formulacija novom regulatornom okviru. Ultrazvučna obrada može vam pomoći da maksimizirate performanse komponenti isplake za bušenje, tako da možete koristiti manje i jeftinije materijale. Hielscher u našoj laboratoriji nudi testiranje formulacija isplaka za bušenje. Uključujući mjerenja kinematičke viskoznosti pri različitim temperaturama sa smicanjem i bez njega.
Robusna izvedba za industrijsku upotrebu
Hielscher ultrazvučni reaktori mogu raditi s većim i abrazivnim česticama ili aglomeratima. Zato možete početi s aglomeriranom suspenzijom koja se može pumpati ili s komponentama isplake za bušenje. Pri miješanju praškova i čestica u tečnost, ultrazvučne sonde pokazuju mnogo manje abrazivno habanje od rotor-stator miksera ili visokotlačnih homogenizatora. Hielscher ultrazvučne sonde izrađene su od titanija razreda 5 radi povećane otpornosti na koroziju, npr. kada se u WBM umjesto slatke vode koristi morska voda. Ultrazvučni reaktori nemaju rotacijskih zaptivki ni ležajeva. Hielscher ultrazvučni mikseri su industrijske klase za intenzivnu upotrebu – na kopnu i na moru (platforma). Općenito su ultrazvučni reaktori orijentirani vertikalno radi male zauzete površine.
Upotreba ultrazvučnog miješanja u industriji nafte i plina seže daleko izvan isplaka za bušenje.
- Otplinjavanje otpadnih voda i procesnih tečnosti
- Miješanje s hvatačima (npr. hvatačima H2S) ili zaštitnim hemikalijama, kao što su inhibitori kamenca i korozije
- Skraćivanje vremena vezivanja cementa za brže cementiranje
- Ultrazvučna priprema zasićene slane otopine ili formijatne slane otopine
- Smanjenje bakterijske aktivnosti u isplakama za bušenje
- Naknadna obrada nafte, npr. desulfurizacija
- Priprema uzoraka nafte i sedimenta
Literatura / Reference
- 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.