Αναμικτήρες υπερήχων για πολφούς γεώτρησης και ρευστά παρεμβυσμάτων απομόνωσης
Το ρευστό γεώτρησης (πολφός γεώτρησης) χρησιμοποιείται για τη διευκόλυνση της διάνοιξης πετρελαιοπηγών, γεωτρήσεων φυσικού αερίου, ερευνητικών γεωτρήσεων (γεωτρήσεων σε ανεξερεύνητες περιοχές) ή γεωτρήσεων νερού. Οι αντιδραστήρες υπερήχων αποτελούν αποτελεσματική τεχνολογία για την ανάμιξη, τη διασπορά, τη γαλακτωματοποίηση και την απαέρωση πολφών με βάση το νερό (WBM, υδατικών), πολφών με βάση το πετρέλαιο (OBM, μη υδατικών) ή πολφών με συνθετική βάση (SBM).
Η σύνθεση και η σταθερή ποιότητα του πολφού γεώτρησης αποτελούν βασικό παράγοντα στις σημερινές εργασίες γεώτρησης. Η σύσταση και τα χαρακτηριστικά του πολφού επηρεάζουν τη σταθερότητα του φρέατος, τη λίπανση, την ψύξη και την ταχύτητα προχώρησης της διάτρησης. Ακόμη και μικρά προβλήματα με το ρευστό γεώτρησης μπορούν να σταματήσουν ολόκληρη τη διαδικασία γεώτρησης. Η υπερβολική πίεση που προκύπτει από πολύ πυκνό ή πολύ βαρύ πολφό γεώτρησης μπορεί να προκαλέσει σημαντική απώλεια κυκλοφορίας.
Οι πολφοί WBM παρασκευάζονται γενικά από γλυκό νερό, θαλασσινό νερό ή άλμη (κορεσμένη ή μυρμηκικών αλάτων), καθώς και από φυσικές αργίλους και πολυμερή. Οι πολφοί OBM και SBM είναι συστήματα αντίστροφου γαλακτώματος με ελαιώδη βάση (ντίζελ, ορυκτέλαιο) ή συνθετική βάση (ολεφίνες και παραφίνες) ως συνεχή (εξωτερική) φάση και άλμη ως διεσπαρμένη (εσωτερική) φάση. Το γαλάκτωμα πρέπει να είναι αρκετά σταθερό ώστε να αντέχει την εισροή νερού μέσα στο φρέαρ. Τα γαλακτώματα ελαίου σε νερό (πολφοί γαλακτώματος ελαίου) είναι λιγότερο συνηθισμένα από τα γαλακτώματα νερού σε έλαιο (πολφοί αντίστροφου γαλακτώματος ελαίου). Η γαλακτωματοποίηση με υπερήχους λειτουργεί και για τους δύο τύπους γαλακτώματος και επιτυγχάνει καλή ηλεκτρική σταθερότητα της εσωτερικής φάσης άλμης ή νερού.
Οι αντιδραστήρες υπερήχων Hielscher είναι πολύ αποτελεσματικοί αναμικτήρες που παράγουν έντονη διάτμηση μέσω σπηλαίωσης για χρήση στην παραγωγή. Γενικά, οι αντιδραστήρες υπερήχων χρησιμοποιούνται εντός γραμμής για επεξεργασία υψηλής παραγωγικότητας με μία διέλευση ή για επεξεργασία παρτίδων με ανακυκλοφορία.
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την ανάμιξη με υπερήχους για να
- Παρασκευάσετε πρόσθετα
- Παρασκευάσετε προμίγματα υψηλής συγκέντρωσης
- Αναμίξετε έτοιμα προς χρήση ρευστά γεώτρησης ή ρευστά παρεμβυσμάτων απομόνωσης
- Απαερώσετε πολφούς γεώτρησης
- Αναπτύξετε και διαμορφώσετε συνθέσεις καλύτερων πολφών γεώτρησης
Το MultiSonoReactor MSR-4 είναι ένας βιομηχανικός ομογενοποιητής εντός γραμμής, κατάλληλος για τη βιομηχανική παραγωγή πολφών γεώτρησης. Η κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται για τη διασπορά και την απαέρωση των ρευστών γεώτρησης.
Παρασκευή προσθέτων πολφών γεώτρησης
Η παρασκευή χημικών ουσιών και προσθέτων, όπως υγρών αιωρημάτων πολυμερών, επωφελείται από την υψηλή δυναμικότητα επεξεργασίας και την ευελιξία της διατμητικής ανάμιξης με υπερήχους. Η ανάμιξη με υπερήχους αξιοποιεί πλήρως τις δυνατότητες προσθέτων, όπως αυξητικών ιξώδους, μειωτικών απώλειας διηθήματος ή πολυμερικών προσθέτων. Η σπηλαίωση με υπερήχους ενυδατώνει τις σκόνες γρήγορα και πλήρως κατά την ανάμιξη του πολφού γεώτρησης.
Για την ανάμιξη γαλακτωμάτων υγρού/υγρού, το Hielscher MultiPhaseCavitator βελτιώνει την ανάμιξη δύο φάσεων εντός γραμμής στη ζώνη έντονης διάτμησης λόγω σπηλαίωσης. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το MultiPhaseCavitator, κάντε κλικ εδώ!
Η ανάμιξη με υπερήχους βελτιώνει τη μεταφορά μάζας στα οριακά στρώματα ή στα σωματίδια μέσα σε υγρά. Αυτό μειώνει τον χρόνο που απαιτείται για την παρασκευή αλμών ή κορεσμένων αλμών, π.χ. άλμης χλωριούχου ασβεστίου, άλμης βρωμιούχου ασβεστίου, άλμης βρωμιούχου ψευδαργύρου ή άλμης μυρμηκικού καλίου και μυρμηκικού καισίου.
Προμίγματα αργίλων ή προσθέτων
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη διατμητική ανάμιξη με υπερήχους για να παρασκευάσετε προμίγματα υψηλής συγκέντρωσης ή υψηλής πυκνότητας (π.χ. ανθρακικού ασβεστίου (κιμωλίας), αποκροκιδωτικών ή δεσμευτικών ουσιών), πριν τα προσθέσετε στην τελική σύνθεση του πολφού γεώτρησης.
Παραγωγή ρευστών γεώτρησης και ρευστών παρεμβυσμάτων απομόνωσης
Η απόδοση του πολφού γεώτρησης, ως προς παραμέτρους όπως η σταθερότητα των σχιστολιθικών σχηματισμών, το ιξώδες, η ψύξη ή η λίπανση, εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Η ομοιομορφία και η σταθερότητα της ποιότητας είναι ύψιστης σημασίας. Η διατμητική ανάμιξη με υπερήχους είναι πολύ αποτελεσματική στην επίτευξη ομοιόμορφων κατανομών μεγέθους σωματιδίων και, συνεπώς, καλύτερης σταθερότητας διασποράς και γαλακτώματος. Αυτό αποτρέπει τον διαχωρισμό των φάσεων ή την καθίζηση κατά την αποθήκευση, τη μεταφορά ή την παραμονή στις δεξαμενές πολφού.
Σήμερα, οι προδιαγραφές των πολφών γεώτρησης αλλάζουν συχνά. Οι αντιδραστήρες υπερήχων Hielscher προσαρμόζονται πολύ εύκολα σε αλλαγές της σύνθεσης του ρευστού γεώτρησης. Με τη μετάβαση από την παραδοσιακή ανάμιξη παρτίδων στην ανάμιξη με υπερήχους εντός γραμμής με μία διέλευση, μπορείτε να παρασκευάζετε διαφορετικούς τύπους πολφού γεώτρησης στο ίδιο μηχάνημα υπερήχων. Αυτό συμβάλλει στη μείωση των αποθεμάτων και του χρόνου αποθήκευσης.
Η διασπορά συμβατικών αργίλων (π.χ. μπεντονίτη) και ειδικά επεξεργασμένων οργανοφιλικών αργίλων σε ρευστά παράγει γέλες και αιωρήματα υψηλού ιξώδους, θιξοτροπικά ή με διατμητική λέπτυνση. Όταν εκτίθενται σε έντονη διάτμηση από υπερήχους, το ιξώδες μειώνεται σε επίπεδο που επιτρέπει την ελεύθερη ροή. Αυτό διευκολύνει τη διασπορά και τον χειρισμό. Για τον λόγο αυτό, η κατεργασία με υπερήχους είναι πολύ αποτελεσματική για την ανάμιξη θιξοτροπικών αιωρημάτων και αιωρημάτων με διατμητική λέπτυνση. Η κατεργασία με υπερήχους οδηγεί σε καλύτερη διασπορά των σωματιδίων / πλακιδίων μπεντονίτη και σε βελτιωμένα χαρακτηριστικά σχηματισμού γέλης. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη διασπορά μπεντονίτη με υπερήχους, κάντε κλικ εδώ!
Διασπορά μπεντονίτη με υπερήχους (πραγματοποιήθηκε με τον αναμικτήρα υπερήχων UIP2000hdT)
Οι ρεολογικοί τροποποιητές, τα πηκτικά και οι σταθεροποιητές (π.χ. κόμμεα, γλυκόλη, καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη, πολυανιονική κυτταρίνη (PAC) ή άμυλο) απαιτούν καλή διασπορά για μέγιστη αποτελεσματικότητα. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη διασπορά πηκτικών με υπερήχους, όπως το κόμμι ξανθάνης και το κόμμι γκουάρ, κάντε κλικ εδώ!
Τα πρόσθετα αύξησης βάρους, όπως το θειώδες βάριο (βαρίτης), δεν πρέπει να διαχωρίζονται από τον πολφό κατά την αποθήκευση, τη μεταφορά ή τη γεώτρηση. Σύμφωνα με τον νόμο του Stokes, τα μικρότερα σωματίδια καθιζάνουν πιο αργά ή δεν καθιζάνουν καθόλου. Η διασπορά με υπερήχους αποτρέπει τον σχηματισμό μεγαλύτερων συσσωματωμάτων, τα οποία μπορούν να προκαλέσουν αστάθεια της διασποράς. Η διασπορά ενός συστήματος μπορεί να αυξήσει την ανοχή του σε στερεά, επιτρέποντας την αύξηση του βάρους του έως 20 lb/gallon (US) ή 2,4g/cm3.
Απαέρωση του πολφού γεώτρησης
Κατά την παρασκευή πολφών γεώτρησης, η σκόνη αργίλου μπεντονίτη και άλλες σκόνες προσθέτων εισάγουν πολύ αέρα στον πολφό γεώτρησης. Αυτό το αέριο παγιδεύεται μέσα στα υγρά συστήματα και μπορεί να προκαλέσει διαχωρισμό και μείωση της απόδοσης του γαλακτωματοποιητή ή του σταθεροποιητή. Οι επαναλαμβανόμενες συμπιέσεις (κύκλοι υψηλής πίεσης) και αραιώσεις (κύκλοι χαμηλής πίεσης) κατά την κατεργασία με υπερήχους επιτρέπουν στα διαλυμένα αέρια να μετακινούνται και να σχηματίζουν μικρές μικροφυσαλίδες. Στη συνέχεια, τα υπερηχητικά κύματα εξαναγκάζουν τις μικροφυσαλίδες αερίου να συνενωθούν. Η έντονη διάτμηση λόγω σπηλαίωσης από τους υπερήχους μειώνει το ιξώδες των ρευστών γεώτρησης με διατμητική λέπτυνση και των θιξοτροπικών ρευστών γεώτρησης. Αυτό επιτρέπει στις φυσαλίδες αέρα να ανέρχονται ταχύτερα. Έτσι επιτυγχάνεται καλύτερος διαχωρισμός αερίων στις κατάντη δεξαμενές διαχωρισμού ή κατά την απαέρωση υπό κενό. Η απαέρωση αυξάνει το βάρος του πολφού, μειώνει το ιξώδες και τα προβλήματα διαχωρισμού. Οι λιγότερες φυσαλίδες αερίου μειώνουν τη χρήση γαλακτωματοποιητών, σταθεροποιητών, επιφανειοδραστικών ουσιών ή μέσων διασποράς. Αυτό μειώνει το κόστος ανά βαρέλι. Η μείωση της περιεκτικότητας σε αέρια μπορεί επίσης να περιορίσει την ανάπτυξη αερόβιων μικροοργανισμών.
Πολφός γεώτρησης με βάση το νερό πριν και μετά την απαέρωση με υπερήχους με το UIP1000hd
Μελέτη και εικόνα από τους Amani et al. 2016
Ανάπτυξη και προσαρμογή συνθέσεων πολφών γεώτρησης
Νέοι κανονισμοί περιορίζουν την ποσότητα ορισμένων χημικών ουσιών που μπορούν να χρησιμοποιούνται στους πολφούς, προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Αυτό απαιτεί την προσαρμογή των συνθέσεων στο νέο κανονιστικό πλαίσιο. Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να σας βοηθήσει να μεγιστοποιήσετε την απόδοση των συστατικών του πολφού γεώτρησης, ώστε να μπορείτε να χρησιμοποιείτε λιγότερα υλικά και υλικά χαμηλότερου κόστους. Η Hielscher προσφέρει δοκιμές συνθέσεων πολφών γεώτρησης στο εργαστήριό μας. Σε αυτές περιλαμβάνονται μετρήσεις κινηματικού ιξώδους σε διάφορες θερμοκρασίες, με και χωρίς διάτμηση.
Σχεδιασμός βαρέος τύπου για βιομηχανική χρήση
Οι αντιδραστήρες υπερήχων Hielscher μπορούν να επεξεργάζονται μεγαλύτερα και αποξεστικά σωματίδια ή συσσωματώματα. Επομένως, μπορείτε να ξεκινήσετε με ένα αντλήσιμο αιώρημα που περιέχει συσσωματώματα ή με συστατικά πολφού γεώτρησης. Κατά την ανάμιξη σκονών και σωματιδίων στο ρευστό, οι κεφαλές υπερήχων εμφανίζουν πολύ μικρότερη αποξεστική φθορά από τους αναμικτήρες ρότορα-στάτορα ή τους ομογενοποιητές υψηλής πίεσης. Οι κεφαλές υπερήχων Hielscher κατασκευάζονται από τιτάνιο βαθμού 5 για ενισχυμένη αντοχή στη διάβρωση, π.χ. όταν χρησιμοποιείται θαλασσινό αντί για γλυκό νερό στους πολφούς WBM. Οι αντιδραστήρες υπερήχων δεν διαθέτουν περιστροφικές στεγανοποιήσεις ή έδρανα. Οι αναμικτήρες υπερήχων Hielscher είναι βιομηχανικών προδιαγραφών για χρήση βαρέος τύπου – στην ξηρά και υπεράκτια (σε εξέδρα γεώτρησης). Γενικά, οι αντιδραστήρες υπερήχων τοποθετούνται κατακόρυφα για μικρό αποτύπωμα εγκατάστασης.
Η χρήση της ανάμιξης με υπερήχους στη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου εκτείνεται πολύ πέρα από τους πολφούς γεώτρησης.
- Απαέρωση αποβλήτων και ρευστών διεργασίας
- Ανάμιξη με δεσμευτικές ουσίες (π.χ. δεσμευτικές ουσίες H2S) ή προστατευτικές χημικές ουσίες, όπως αναστολείς σχηματισμού επικαθίσεων και διάβρωσης
- Μειώστε τους χρόνους πήξης του τσιμέντου για ταχύτερη τσιμέντωση
- Παρασκευή κορεσμένης άλμης ή άλμης μυρμηκικών αλάτων με υπερήχους
- Μειώστε τη βακτηριακή δραστηριότητα στους πολφούς γεώτρησης
- Κατάντη επεξεργασία πετρελαίου, π.χ. αποθείωση
- Προετοιμασία δειγμάτων πετρελαίου και ιζημάτων
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- 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.