Hielscher – Tecnología de Ultrasonidos

Mezcladores ultrasónicos para fluidos y lodos de perforación

El fluido de perforación (lodo de perforación) se utiliza para ayudar a la perforación de pozos de petróleo, pozos de gas natural, pozos exploratorios (pozos wildcat) o pozos de agua. Los reactores ultrasónicos son una tecnología eficaz para la mezcla, dispersión, emulsificación y desgasificación de lodos a base de agua (WBM, acuosos), lodos a base de aceite (OBM, no acuosos) o lodos a base de sintéticos (SBM).
La formulación y la calidad consistente del lodo de perforación es un factor clave en las operaciones de perforación actuales. La composición y las características del lodo influyen en la estabilidad del pozo, la lubricación, el enfriamiento y la tasa de penetración de la perforación. Incluso pequeños problemas con el fluido de perforación pueden detener toda la operación de perforación. Una presión excesiva resultante de un lodo de perforación demasiado denso o pesado puede causar una pérdida significativa de circulación.
Los mecanismos de encuadernación con anillas se fabrican generalmente con agua dulce, agua de mar o salmuera (saturada o en forma de formate) y arcillas y polímeros naturales. OBM y SBM son sistemas de emulsión inversa que tienen una base oleosa (diesel, aceite mineral) o sintética (olefinas y parafinas) como fase continua (externa), y salmuera como fase dispersa (interna). La emulsión debe ser lo suficientemente estable para soportar la adición de flujo de agua en el fondo del pozo. Menos comunes que el agua en el aceite (lodos de emulsión de aceite invertido) son el aceite en agua (lodos de emulsión de aceite). La emulsificación ultrasónica funciona para ambos tipos de emulsiones y logra una buena estabilidad eléctrica de la salmuera interna o fase acuosa.
Los reactores ultrasónicos de Hielscher son mezcladores de cizallamiento cavitacional muy eficaces e intensos para uso en producción. Generalmente, los reactores ultrasónicos se utilizan en línea para el procesamiento de un solo paso de alto rendimiento o el procesamiento por lotes recirculados.
Puede utilizar la mezcla ultrasónica para

  • Aditivos de fabricación
  • Preparar masterbatches de alta concentración
  • Mezcle fluidos de perforación o fluidos de empaquetado listos para usar
  • Lodos de perforación Degas
  • Desarrollar y formular mejores lodos de perforación
Mezcla ultrasónica para lodos de perforación y fluidos de empaquetado

Fabricación de aditivos de lodo de perforación

La fabricación de productos químicos y aditivos, como lodos de polímeros líquidos, se beneficia de la alta capacidad de procesamiento y flexibilidad de la mezcla de cizalla ultrasónica. La mezcla ultrasónica libera todo el potencial de los aditivos, como los viscosificadores, los reductores de filtrado o los aditivos poliméricos. La cavitación ultrasónica hidrata los polvos rápida y completamente durante la mezcla de lodo de perforación.
Para la mezcla de emulsiones líquidas/líquidas, el Hielscher MultiPhaseCavitator mejora la mezcla en línea de dos fases en la zona de cizallamiento cavitacional intenso. Para más información sobre el MultiPhaseCavitator, por favor haga clic aquí!
La mezcla ultrasónica mejora la transferencia de masa en capas límite o partículas en líquidos. Esto reduce el tiempo necesario para preparar salmueras o salmueras saturadas, por ejemplo, salmuera de cloruro de calcio, salmuera de bromuro de calcio, salmuera de bromuro de zinc o salmuera de formaato de potasio y cesio.

Masterbatches de Arcillas o Aditivos

Puede utilizar la mezcla de cizallamiento por ultrasonidos para realizar lotes maestros de alta concentración o alta densidad (por ejemplo, de carbonato de calcio (tiza), defloculantes o secuestrantes) antes de añadirlos a la formulación final de lodos de perforación.

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Producción de fluidos de perforación y fluidos de empacado

El rendimiento del lodo de perforación, como la estabilidad del esquisto, la viscosidad, el enfriamiento o la lubricación, dependen de muchos factores. La uniformidad y la consistencia en la calidad son de suma importancia. El mezclado por cizallamiento ultrasónico es muy efectivo en la fabricación de distribuciones uniformes de tamaño de partícula y por lo tanto mejor dispersión y estabilidad de la emulsión. Esto evita la separación de fases o la sedimentación durante el almacenamiento, el transporte o en las fosas de lodo.
Hoy en día las especificaciones de los lodos de perforación cambian con frecuencia. Los reactores ultrasónicos de Hielscher son muy adaptables a los cambios de formulación de líquidos de perforación. Al cambiar de la mezcla por lotes tradicional a la mezcla ultrasónica en línea con un solo paso, usted puede hacer diferentes tipos de lodo de perforación en la misma máquina ultrasónica. Esto ayuda a reducir el inventario y el tiempo de almacenamiento en los estantes.
La dispersión de arcillas convencionales (p. ej. bentonita) y arcillas organofílicas especialmente tratadas en líquidos produce geles y lodos altamente viscosos, tixotrópicos o adelgazantes. Cuando se expone a un alto cizallamiento ultrasónico, la viscosidad cae a un estado de flujo libre. Esto facilita la dispersión y el manejo. Por esta razón, la sonicación es muy efectiva para la mezcla de lechadas tixotrópicas y adelgazantes. La sonicación resulta en una mejor dispersión de las partículas/ plaquetas de bentonita y mejora las características de gelificación. Para más información sobre la dispersión ultrasónica de la bentonita, por favor haga clic aquí!

Curvas de entrada de energía ultrasónica para la dispersión de bentonita (Click para ampliar)

Dispersión ultrasónica de bentonita (realizada con el mezclador ultrasónico UIP2000hdT)

Los modificadores, espesantes y estabilizadores reológicos (por ejemplo, gomas, glicol, carboximetilcelulosa, celulosa polianiónica (PAC) o almidón) requieren una buena dispersión para obtener la máxima eficacia. Para obtener más información sobre la dispersión ultrasónica de espesantes, como la goma xantana y la goma guar, haga clic aquí.
Los agentes de pesaje, como el sulfito de bario (barita), no deben separarse del lodo durante el almacenamiento, transporte o perforación. De acuerdo con la Ley de Stokes, las partículas más pequeñas sedimentan más lentamente o no sedimentan en absoluto. La dispersión ultrasónica evita aglomerados más grandes, que pueden causar inestabilidad en la dispersión. La dispersión de un sistema puede aumentar su tolerancia a los sólidos, lo que permite pesar hasta 20 lb/galón (US) o 2.4g/cm.3.

Desgasificación de los lodos de perforación

Al preparar los lodos de perforación, el polvo de arcilla bentonítica y otros polvos aditivos introducen mucho aire en el lodo de perforación. Este gas queda atrapado dentro de los sistemas líquidos y puede causar separación y una pérdida en el rendimiento del emulsionante o estabilizador. Las compresiones repetidas (ciclos de alta presión) y las rarefacciones (ciclos de baja presión) durante la ultrasonicación permiten que los gases disueltos emigren y formen pequeñas microburbujas. Las ondas ultrasónicas fuerzan entonces las microburbujas de gas a la coalescencia. La alta cizalla cavitacional ultrasónica reduce la viscosidad del adelgazamiento por cizallamiento y de los fluidos de perforación tixotrópicos. Esto permite que las burbujas de aire suban más rápido. Esto conduce a una mejor separación de gases en los tanques de separación aguas abajo o en la desgasificación al vacío. La desgasificación aumenta el peso del lodo, reduce la viscosidad y los problemas de separación. Menos burbujas de gas reducen el uso de emulsionantes, estabilizadores, surfactantes o agentes dispersantes. Esto reduce el coste por barril. Una reducción en el contenido de gas también puede frenar el crecimiento microbiano aeróbico.

Desarrollo y adaptación de la formulación de lodos de perforación

Las nuevas regulaciones restringen la cantidad de ciertos productos químicos que se utilizan en los lodos para minimizar el impacto ambiental. Esto requiere la adaptación de las formulaciones al nuevo marco regulador. La ultrasonicación puede ayudarle a maximizar el rendimiento de los componentes de lodo de perforación, para que pueda utilizar menos materiales y a menor costo. Hielscher ofrece pruebas de formulación de lodo de perforación en nuestro laboratorio. Incluye mediciones cinemáticas de viscosidad a diferentes temperaturas con y sin cizallamiento.

Diseño de alta resistencia para uso industrial

Los reactores ultrasónicos de Hielscher pueden manejar partículas más grandes y abrasivas o aglomerados. Por lo tanto, puede comenzar con una lechada bombeable aglomerada o con componentes de lodo de perforación. Cuando se mezclan polvos y partículas en las sondas de ultrasonidos de fluidos, el desgaste por abrasión es mucho menor que en los mezcladores rotor-estator o en los homogeneizadores de alta presión. Las sondas de ultrasonidos de Hielscher están fabricadas con titanio de grado 5 para mejorar la resistencia a la corrosión, por ejemplo, cuando se utiliza agua de mar en los WBM en lugar de agua dulce. Los reactores ultrasónicos no tienen sellos rotativos ni cojinetes. Las mezcladoras ultrasónicas de Hielscher son de calidad industrial para uso intensivo – onshore y offshore (rig). Generalmente, los reactores ultrasónicos se orientan verticalmente para que ocupen poco espacio.

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Por favor, utilice el siguiente formulario si desea solicitar información adicional sobre la mezcla ultrasónica. Estaremos encantados de ofrecerle un sistema de ultrasonidos que satisfaga sus necesidades.









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El uso de mezclas ultrasónicas en la industria del petróleo y el gas va mucho más allá de los lodos de perforación.