Selged halogeniidsoolveed ultraheli töötlusega
Levinud halogeniidsoolad ja selgete halogeniidsoolvete segude koostised
| Sool | Maksimaalne tihedus 20°C juures (kg/m3) | Maksimaalne tihedus 68°F juures (lb/gal) |
|---|---|---|
| Naatriumkloriid (NaCl) | 1200 | 10,0 |
| Kaltsiumkloriid (CaCl2) | 1430 | 11,9 |
| Naatriumbromiid (NaBr) | 1520 | 12,7 |
| Kaltsiumbromiid (CaBr2) | 1700 | 14,2 |
| Tsinkbromiid (ZnBr2) | 2400 | 20,0 |
Vahepealseid tihedusi saadakse segamise teel. CaBr2 ja ZnBr2 massisuhe 60:40 annab ligikaudu 2070 kg/m3 (17,3lb/gal), hoides samal ajal kristalliseerumise alla 4°C (39°F).
Peamised toimivusnäitajad
- Filterkoogi puudumine: Hüdrostaatiline surve tuleneb lahuse tegelikust tihedusest.
- Savi inhibeerimine: Ca2+ ja Zn2+ pärsivad kildasavi paisumist ja dispergeerumist.
- Optiline selgus: Selged halogeniidsoolveed võimaldavad usaldusväärset filtreerimist, osakeste loendamist otse liinis ja gammakiirguse abil jälgimist.
Vedeliku koostamise kaalutlused
Koostamine algab sihttihedusest, seejärel kontrollitakse kristalliseerumisvaru, ühilduvust kihiga ja korrosiooni. Tsinkirikkad soolveed annavad suurima tiheduse, kuid nõuavad täiustatud metallurgiat ja inhibiitorpakette.
Segamine ja kvaliteedikontroll halogeniidsoolvetes
Selgete halogeniidsoolvete valmistamisel piirab soolade lahustumist massiülekanne tahke aine ja vedeliku piirpinnal. Suure võimsusega ultraheli töötlus lühendab partii aega, dispergeerides peenosakesi ja hävitades difusioonikihte. Lõpetamisklassi soolveed läbivad 1-2 µm kassetid, et jõuda tasemeni alla 0,4 NTU.
Suure võimsusega ultraheli töötlus selgete halogeniidsoolvete jaoks
Vibreerivast sonotroodist lähtuv akustiline kavitatsioon kiirendab oluliselt lahustumist, gaasidest vabastamist ja lisandite dispergeerimist. Mullide implosioonid tekitavad mikrojuga ja lööklaineid, mis puhastavad soolapindu, purustavad aglomeraate ja suunavad värsket vedelikku üle piirkihi ümbritseva temperatuuri juures.
Mõõdetud toimivuse paranemine
Väliandmed 15m3 kaltsiumbromiidsoolvee partii kohta (sihttihedus ≈ 1700 kg/m3 ehk 14,2lb/gal) näitavad, et suure võimsusega ultraheli lõpetab lahustumise umbes 25 minutiga ümbritseva 25°C (77°F) juures. Sama töö aurukuumutatava ülalt sisenemisega segistiga võttis aega ligikaudu neli tundi temperatuuril 60°C (140°F). Madalamast temperatuurist hoolimata kulutas ultraheliga meetod valmis vedeliku kubmeetri kohta vaid 0,3-0,5 kWh elektrienergiat ja saavutas siiski hägususe alla 0,4 NTU. Kavitatsioon eemaldab ka kaasahaaratud gaasi. Lahustunud hapnik retsirkulatsioonisilmuses vähenes pärast ühekordset läbimist märkimisväärselt, võimaldades korrosiooniinhibiitoritel toimida tõhusamalt.
Ultraheli töötlus otse liinis versus partiidena
Levinud on kaks rakendusviisi ja kumbki täidab eraldi töönišši.
Järelpaigaldatav partiisilmus
Järelpaigaldatava partiisilmuse konfiguratsioonis jätkab olemasolev segamismahuti puhvermahu, küttespiraalide ja ülekandepumba imemise tagamist. Sukeltoru võtab osaliselt lahustunud soolvett mahuti põhjast, tagades, et ultraheliplokki sisenev vedelik sisaldab lahustumata tahkete osakeste suurimat kontsentratsiooni. Seejärel suunab pump voo rõhul ligikaudu 2barg (30psig) ultraheli läbivoolukambriga reaktorisse. Kambri sees tekitab kaskadroodi intensiivse kavitatsioonitsooni. Viibeaeg ligikaudu 0,5 sekundit on piisav jääkkristallide lahustamiseks. Vahetult allavoolu paigaldatud tihedusmõõtur edastab andmeid PID-silmusele, mis drosseldab kuivsöötme kruvikonveierit. Konditsioneeritud soolvesi naaseb mahutisse. Kuna ultraheli nihkejõud lõhuvad piirkihte pidevalt, väheneb partii koguaeg tundidelt kümnetele minutitele ilma põhiosa temperatuuri tõstmata ning järelpaigaldus nõuab vaid kahte äärikühendust.
Tõeline otse liinis lahendus
Tõeline otse liinis lahendus on optimeeritud avamere platvormide ja maismaa puurtornide jaoks. Siin kaob segamismahuti täielikult. Vesi või taaskasutatud filtraat ühendatakse kruvisööturiga, mis doseerib kuivad soolad otse ultraheli reaktorisse. Lahustumine ja gaasi eemaldamine on tõhusalt lõppenud ajaks, kui vool väljub ultraheli läbivoolukambrist. Sealt liigub vedelik otse mudapumpadele või lõpetamissoolvee jaotusseadmele. Selline plug-and-play-plokk võib anda puurimisjuhile reaalajas kontrolli hüdrostaatilise surve üle ilma kuumsegamise partiimahutitega kaasneva termilise viiteaja või kristalliseerumisriskita.
Energia- ja heitmesääst
Auruküttest loobumine 50m3 käitises säästab kuni 350kWh kütust partii kohta, vältides kuni 70kg CO2 heidet.
Gaasidest vabastamine ja korrosioonikontroll
Kavitatsioon tõukab kaasahaaratud gaasi soolveest välja. Madalam hapnikusisaldus aeglustab täppkorrosiooni ja korrosiooni. Sageli näitavad välikatsekehad ultraheliga gaasidest vabastatud soolvete kasutamisel sama inhibiitoridoosi juures kümnekordselt väiksemat korrosiooni.
Lisandite dispergeerimine
Kilet moodustavad amiinid, määrdeained ja mikroniseeritud raskendavad tahked osakesed saavutavad kitsamad osakeste suurusjaotused ja kuni 30% väiksema reoloogilise varieeruvuse, kui sonikeerimine asendab tavapärase segistiga segamise.
Korrosioon ja materjalivalik
Kõrge kloriidi- ja bromiidisisaldus soodustab täppkorrosiooni ja korrosiooni. Soolveed tarnitakse üldjuhul õhuvabastatuna (hapnikku alla 10ppb) ja filmi moodustavate amiinidega doseerituna. Pinnaseadmete materjal täiustatakse süsinikterasest 316L-le, dupleksterasele 2205 või superdupleksterasele 2507 temperatuuril ≥60°C (140°F). Titaan Grade 5 sonotroodid ja Alloy 625 läbivoolukambrid taluvad ZnBr2 temperatuuril kuni 120°C (248°F).
Selged halogeniidsoolveed jäävad asendamatuks kõrgsurve- ja väikese kahjustusega kaevu kontrolli jaoks. Soolakeemia, suure võimsusega ultraheli, korrosiooni leevendamise ja keskkonnahoidliku majandamise valdamine võimaldab inseneridel kohandada tihedusi vahemikus 1080 kg/m3 (9lb/gal) kuni 2400 kg/m3 (20lb/gal), tagades samal ajal võimalikult puhta kaevusisese keskkonna.
KKK: selged halogeniidsoolveed
Mis teeb halogeniidsoolvee selgeks?
Ükski heljuv tahke aine ei ületa lahustuvust, seega on vedelik läbipaistev ja filtreeritav tasemeni alla 0,5 NTU. Kogu kaal tuleneb lahustunud sooladest.
Millised soolad on kõige levinumad?
Naatriumkloriid, kaltsiumkloriid, naatriumbromiid, kaltsiumbromiid ja tsinkbromiid. Tihedust reguleeritakse nende segamisega vees.
Miks valida selged soolveed raskendatud puurimuda asemel?
Need ei jäta filterkoogi, minimeerivad kihi kahjustamist, läbivad kergesti lõpetamisseadmeid ja jõuavad kiiresti submikronilise filtreerimiseni.
Miks kasutada selgete halogeniidsoolvete segamiseks ultraheli?
Ultraheli töötlus lühendab oluliselt lahustumisaega, võimaldab segamist ümbritseval temperatuuril, eemaldab korrosiooni soodustava hapniku ja annab väikese hägususe ilma suurte mehaaniliste segistiteta.
Milline energiamahukus on ultraheli töötlusel tüüpiline?
Enamik käitisi saavutab spetsifikatsiooni 0,3-0,5kWh valmis soolvee kuupmeetri kohta. Täpne väärtus sõltub soola tüübist ja sihttihedusest.
Kuidas tihedust kohapeal reguleeritakse?
Kuiv sool või kontsentraat lahustatakse ultraheli töötluse käigus ja seejärel reguleeritakse veega. Otse liinis olevad tihedusmõõturid hoiavad tiheduse piires ±2kg/m3 (±0,02lb/gal).
Kas selged soolveed on korrosiivsed?
Jah. Kloriid ja bromiid põhjustavad lokaalset täppkorrosiooni ja korrosiooni. Operaatorid eemaldavad õhu, lisavad inhibiitoreid ja kasutavad korrosioonikindlaid sulameid.
Kas kasutatud halogeniidsoolveesid saab ringlusse võtta?
Jah. Kasutatud vedelikud filtreeritakse, hapnikuvabastatakse, tihedus reguleeritakse ja need kasutatakse uuesti. Tsinkirikastele soolvetele võib enne kõrvaldamist teha Zn taaskasutamise.
Milliseid temperatuure need soolveed taluvad?
CaBr2/CaCl2 segud püsivad selged kuni ligikaudu 150°C (302°F). ZnBr2 kontsentraadid püsivad selged üle 200°C (392°F), kuid on väga korrosiivsed.
Kui kiiresti suudab ultraheli soola lahustada?
Tööstuslikud seadmed lühendavad CaBr2 partii aega 4h-st (kuumutatav labasegisti) ligikaudu 30min-ni (ümbritseval temperatuuril) 1700 kg/m3 halogeniidsoolvee puhul, säästes kütust ja puuriseadme aega.