Ultralydsblandere til boremudder og packervæsker
Borevæske (boremudder) bruges til at understøtte boring af oliebrønde, naturgasbrønde, efterforskningsbrønde (vildkatbrønde) eller vandbrønde. Ultralydsreaktorer er en effektiv teknologi til blanding, dispergering, emulgering og afgasning af vandbaseret mudder (WBM, vandigt), oliebaseret mudder (OBM, ikke-vandigt) eller syntetisk baseret mudder (SBM).
Boremudderets formulering og ensartede kvalitet er en nøglefaktor i nutidens boreoperationer. Mudderets sammensætning og egenskaber påvirker borehullets stabilitet, smøring, køling og borets indtrængningshastighed. Selv små problemer med borevæsken kan standse hele boreoperationen. For højt tryk som følge af for tæt eller for tungt boremudder kan medføre et betydeligt cirkulationstab.
WBMs består generelt af ferskvand, havvand eller saltlage (mættet eller formatholdig) samt naturligt ler og polymerer. OBM og SBM er inverse emulsionssystemer med en oliebase (diesel, mineralolie) eller en syntetisk base (olefiner og paraffiner) som den kontinuerte (ydre) fase og saltlage som den dispergerede (indre) fase. Emulsionen bør være stabil nok til at modstå tilførsel af indstrømmende vand nede i borehullet. Olie-i-vand-emulsioner (olieemulsionsmudder) er mindre almindelige end vand-i-olie-emulsioner (inverst olieemulsionsmudder). Ultralydsemulgering fungerer til begge emulsionstyper og giver god elektrisk stabilitet i den indre saltvands- eller vandfase.
Hielscher ultralydsreaktorer er meget effektive blandere til produktionsbrug, som skaber intense forskydningskræfter gennem kavitation. Generelt bruges ultralydsreaktorerne inline til behandling med høj gennemløbskapacitet i én passage eller til batchbehandling med recirkulation.
Du kan bruge ultralydsblanding til at
- Fremstille additiver
- Fremstille højkoncentrerede masterbatcher
- Blande brugsklare borevæsker eller packervæsker
- Afgasse boremudder
- Udvikle og formulere bedre boremudder
MultiSonoReactor MSR-4 er en industriel inline-homogenisator, der er egnet til industriel produktion af boremudder. Sonikering bruges til dispergering og afgasning af borevæsker.
Fremstilling af additiver til boremudder
Fremstilling af kemikalier og additiver såsom flydende polymersuspensioner drager fordel af den høje behandlingskapacitet og fleksibilitet ved ultralydsblanding med forskydningskræfter. Ultralydsblanding frigør det fulde potentiale i additiver såsom viskositetsforøgere, filtratreducerende midler eller polymeradditiver. Ultralydskavitation hydratiserer pulvere hurtigt og fuldstændigt under blandingen af boremudder.
Ved blanding af væske/væske-emulsioner forbedrer Hielscher MultiPhaseCavitator inline-blandingen af to faser i zonen med intense kavitationsbetingede forskydningskræfter. Klik her for at få flere oplysninger om MultiPhaseCavitator!
Ultralydsblanding forbedrer masseoverførslen ved grænselag eller partikler i væsker. Det reducerer den tid, der er nødvendig for at fremstille saltlager eller mættede saltlager, f.eks. calciumchloridlage, calciumbromidlage, zinkbromidlage eller kalium- og cæsiumformatlage.
Masterbatcher af ler eller additiver
Du kan bruge ultralydsblanding med forskydningskræfter til at fremstille masterbatcher med høj koncentration eller høj densitet (f.eks. af calciumcarbonat (kridt), deflokkuleringsmidler eller scavengere), før de tilsættes den endelige boremudderformulering.
Produktion af borevæsker og packervæsker
Boremudderets ydeevne, f.eks. skiferstabilitet, viskositet, køling eller smøring, afhænger af mange faktorer. Ensartet og stabil kvalitet er af allerstørste betydning. Ultralydsblanding med forskydningskræfter er meget effektiv til at frembringe ensartede partikelstørrelsesfordelinger og dermed bedre dispersions- og emulsionsstabilitet. Det forhindrer faseadskillelse eller bundfældning under opbevaring, transport eller ophold i mudderbassinerne.
I dag ændres specifikationerne for boremudder ofte. Hielscher ultralydsreaktorer kan i høj grad tilpasses ændringer i borevæskens formulering. Ved at skifte fra traditionel batchblanding til inline-ultralydsblanding i én passage kan du fremstille forskellige typer boremudder på den samme ultralydsmaskine. Det hjælper med at reducere lagerbeholdningen og lagringstiden.
Dispergering af konventionelt ler (f.eks. bentonit) og specialbehandlet organofilt ler i væsker danner højviskøse, tiksotrope eller forskydningsfortyndende geler og suspensioner. Ved påvirkning af kraftige ultralydsbetingede forskydningskræfter falder viskositeten, så materialet bliver letflydende. Det letter dispergering og håndtering. Derfor er sonikering meget effektiv til blanding af tiksotrope og forskydningsfortyndende suspensioner. Sonikering giver en bedre dispergering af bentonitpartiklerne / bentonitpladerne og forbedrede geldannende egenskaber. Klik her for at få flere oplysninger om ultralydsdispergering af bentonit!
Ultralydsdispergering af bentonit (udført med ultralydsblanderen UIP2000hdT)
Reologimodifikatorer, fortykningsmidler og stabilisatorer (f.eks. gummistoffer, glykol, carboxymethylcellulose, polyanionisk cellulose (PAC) eller stivelse) kræver god dispergering for at opnå maksimal effektivitet. Klik her for at få flere oplysninger om ultralydsdispergering af fortykningsmidler såsom xanthangummi og guargummi!
Vægtforøgende midler såsom bariumsulfit (baryt) må ikke udskilles fra mudderet under opbevaring, transport eller boring. I overensstemmelse med Stokes’ lov sedimenterer mindre partikler langsommere eller slet ikke. Ultralydsdispergering forhindrer større agglomerater, som kan gøre dispersionen ustabil. Dispergering af et system kan øge dets tolerance over for faste stoffer, så densiteten kan øges til op til 20 lb/gallon (US) eller 2,4g/cm3.
Afgasning af boremudder
Ved fremstilling af boremudder tilfører bentonitlerpulver og andre additivpulvere meget luft til boremudderet. Denne gas indespærres i væskesystemer og kan medføre adskillelse og nedsat virkning af emulgatorer eller stabilisatorer. Gentagne kompressioner (højtrykscyklusser) og fortyndinger (lavtrykscyklusser) under sonikeringen får opløste gasser til at migrere og danne små mikrobobler. Ultralydsbølger får derefter gasmikroboblerne til at smelte sammen. De kraftige kavitationsbetingede forskydningskræfter fra ultralyden reducerer viskositeten i forskydningsfortyndende og tiksotrope borevæsker. Det får luftbobler til at stige hurtigere op. Det giver bedre gasudskillelse i efterfølgende separatortanke eller ved vakuumafgasning. Afgasning øger mudderets vægt og reducerer viskositeten og problemer med adskillelse. Færre gasbobler reducerer forbruget af emulgatorer, stabilisatorer, overfladeaktive stoffer eller dispergeringsmidler. Det reducerer omkostningerne pr. tønde. Et reduceret gasindhold kan også begrænse aerob mikrobiel vækst.
Vandbaseret boremudder før og efter ultralydsafgasning med UIP1000hd
Undersøgelse og billede af Amani et al. 2016
Udvikling og tilpasning af boremudderformuleringer
Nye regler begrænser mængden af visse kemikalier, der må anvendes i mudder, for at minimere miljøpåvirkningen. Det kræver, at formuleringerne tilpasses de nye lovgivningsmæssige rammer. Sonikering kan hjælpe dig med at maksimere boremudderkomponenternes ydeevne, så du kan bruge mindre mængder og billigere materialer. Hielscher tilbyder test af boremudderformuleringer i vores laboratorium. Det omfatter målinger af kinematisk viskositet ved forskellige temperaturer med og uden forskydning.
Robust konstruktion til industriel brug
Hielscher ultralydsreaktorer kan håndtere større og abrasive partikler eller agglomerater. Derfor kan du starte med en agglomereret, pumpbar suspension eller boremudderkomponenter. Ved indblanding af pulvere og partikler i væsken udviser ultralydssonder langt mindre abrasivt slid end rotor-stator-blandere eller højtrykshomogenisatorer. Hielscher ultralydssonder er fremstillet af titanium af grad 5 for at give øget korrosionsbestandighed, f.eks. når havvand anvendes i WBMs i stedet for ferskvand. Ultralydsreaktorer har ingen roterende tætninger eller lejer. Hielscher ultralydsblandere er af industriel kvalitet til krævende brug – på land og offshore (boreplatform). Generelt er ultralydsreaktorerne placeret lodret, så de optager et lille gulvareal.
Anvendelsen af ultralydsblanding i olie- og gasindustrien rækker langt ud over boremudder.
- Afgasning af spildevand og procesvæsker
- Blanding med scavengere (f.eks. H2S-scavengere) eller beskyttende kemikalier såsom belægnings- og korrosionsinhibitorer
- Reducer cementens afbindingstid for hurtigere cementering
- Ultralydsfremstilling af mættet saltlage eller formatlage
- Reducer bakterieaktiviteten i boremudderet
- Efterfølgende oliebehandling, f.eks. afsvovling
- Prøveforberedelse af olie og sediment
Litteratur / Referencer
- 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.