Ultraheli segistid puurimismudade ja pakkerivedelike jaoks
Puurimisvedelikku (puurimismuda) kasutatakse naftakaevude, maagaasikaevude, uurimiskaevude (ehk ebaselvate perspektiividega puuraukude) või veekaevude puurimise abistamiseks. Ultraheli reaktorid on tõhus tehnoloogia veebaasil puurimismuda (WBM, vesilahus), õlibaasil puurimismuda (OBM, mittevesilahus) või sünteetilise baasiga puurimismuda (SBM) segamiseks, dispergeerimiseks, emulgeerimiseks ja gaasist vabastamiseks.
Puurimismuda koostis ja ühtlane kvaliteet on tänapäevastes puurimistöödes võtmetegur. Muda koostis ja omadused mõjutavad puuraugu stabiilsust, määrimist, jahutamist ning puurimise läbitungimiskiirust. Isegi väikesed probleemid puurimisvedelikuga võivad peatada kogu puurimistöö. Liiga tiheda või liiga raske puurimismuda põhjustatud liigne rõhk võib tuua kaasa olulise tsirkulatsioonikao.
WBM-id valmistatakse üldjuhul mage- või merevees, või (küllastunud või formiaat-) soolvees ning looduslikest savidest ja polümeeridest. OBM ja SBM on pöördemulsioonisüsteemid, mille pidevaks (välisfaasiks) on õlibaas (diislikütus, mineraalõli) või sünteetiline baas (olefiinid ja parafiinid) ning dispergeeritud (sisemiseks) faasiks soolvesi. Emulsioon peaks olema piisavalt stabiilne, et taluda kaevus lisanduvat veevoolu. Vähem levinud kui vesi õlis (pöördõliemulsioonmudad) on õli vees (õliemulsioonmudad). Ultraheli emulgeerimine sobib mõlemale emulsioonitüübile ning tagab sisemise soolvee- või veefaasi hea elektrilise stabiilsuse.
Hielscheri ultraheli reaktorid on väga tõhusad ja intensiivsed kavitatsioonilised nihkesegistid tootmiskasutuseks. Üldjuhul kasutatakse ultraheli reaktoreid läbivoolurežiimis suure läbilaskevõimega ühekordseks töötluseks või retsirkuleeritava partiitöötluse jaoks.
Ultraheli segamist saab kasutada selleks, et
- valmistada lisandeid
- valmistada suure kontsentratsiooniga lähtesegusid (masterbatch)
- segada kasutusvalmis puurimisvedelikke või pakkerivedelikke
- vabastada puurimismudasid gaasidest
- arendada ja koostada paremaid puurimismudasid
MultiSonoReactor MSR-4 on tööstuslik läbivoolu homogenisaator, mis sobib puurimismudade tööstuslikuks tootmiseks. Ultraheli töötlust (sonikeerimist) kasutatakse puurimisvedelike dispergeerimiseks ja gaasist vabastamiseks.
Puurimismuda lisandite tootmine
Kemikaalide ja lisandite, näiteks vedelate polümeersuspensioonide tootmine saab kasu ultraheli nihkesegamise suurest töötlemisvõimsusest ja paindlikkusest. Ultraheli segamine vabastab lisandite, näiteks viskoossuse suurendajate, filtraadi vähendajate või polümeerlisandite täieliku potentsiaali. Ultraheli kavitatsioon hüdreerib pulbreid kiiresti ja täielikult puurimismuda segamise ajal.
Vedel/vedel emulsioonide segamiseks parandab Hielscher MultiPhaseCavitator kahe faasi läbivoolusegamist intensiivses kavitatsioonilises nihketsoonis. Lisateavet MultiPhaseCavitatori kohta leiate siit – klõpsake palun siin!
Ultraheli segamine parandab massiülekannet vedelikes piirkihtidel või osakeste pinnal. See lühendab aega, mis kulub soolvee või küllastunud soolvee valmistamiseks, näiteks kaltsiumkloriidi soolvee, kaltsiumbromiidi soolvee, tsinkbromiidi soolvee või kaaliumi- ja tseesiumformiaadi soolvee puhul.
Savide või lisandite lähtesegud
Ultraheli nihkesegamist saab kasutada suure kontsentratsiooni või suure tihedusega lähtesegude (nt kaltsiumkarbonaadi (kriit), deflokulantide või püüdurite) valmistamiseks enne nende lisamist lõplikule puurimismuda koostisele.
Puurimisvedelike ja pakkerivedelike tootmine
Puurimismuda omadused, näiteks savikivimi stabiilsus, viskoossus, jahutamine või määrimine, sõltuvad paljudest teguritest. Ülimalt oluline on ühtlane ja stabiilne kvaliteet. Ultraheli nihkesegamine on väga tõhus ühtlase osakeste suurusjaotuse saavutamisel ning seega parema dispersiooni ja emulsiooni stabiilsuse tagamisel. See hoiab ära faaside lahutumise või settimise ladustamise, transpordi ajal või muda mahutites seismise ajal.
Tänapäeval muutuvad puurimismuda spetsifikatsioonid sageli. Hielscheri ultraheli reaktorid on puurimisvedeliku koostise muutustega väga hästi kohandatavad. Traditsioonilisest partiisegamisest ultraheli läbivoolu-ühekordsele segamisele üle minnes saate samal ultraheliseadmel valmistada erinevat tüüpi puurimismudasid. See aitab vähendada varusid ja ladustamisaega laos.
Tavapäraste savide (nt bentoniit) ja spetsiaalselt töödeldud organofiilsete savide dispergeerimine vedelikes annab väga viskoosseid, tiksotroopseid või nihkel vedeldavaid geele ja suspensioone. Kõrge ultraheli nihke mõjul langeb viskoossus vabalt voolavasse olekusse. See hõlbustab dispergeerimist ja käsitsemist. Seetõttu on ultraheli töötlus (sonikeerimine) väga tõhus tiksotroopsete ja nihkel vedeldavate suspensioonide segamiseks. Ultraheli töötlus annab bentoniidiosakeste / -plaatide parema dispersiooni ja paremad geelistumisomadused. Lisateavet bentoniidi ultraheli dispergeerimise kohta leiate siit – klõpsake palun siin!
Bentoniidi ultraheli dispergeerimine (teostatud ultraheli segistiga UIP2000hdT)
Reoloogilised modifikaatorid, paksendajad ja stabilisaatorid (nt kummid, glükool, karboksümetüültselluloos, polüanioontselluloos (PAC) või tärklis) vajavad maksimaalse tõhususe saavutamiseks head dispergeerimist. Lisateavet paksendajate, näiteks ksantaankummi ja guarkummi ultraheli dispergeerimise kohta leiate siit – klõpsake palun siin!
Raskendajad, näiteks baariumsulfit (bariit), ei tohi muda ladustamise, transpordi või puurimise ajal sellest eralduda. Stokesi seaduse kohaselt settivad väiksemad osakesed aeglasemalt või üldse mitte. Ultraheli dispergeerimine väldib suuremaid aglomeraate, mis võivad põhjustada dispersiooni ebastabiilsust. Süsteemi dispergeerimine võib suurendada selle taluvust tahkete osakeste suhtes, võimaldades raskendada kuni 20 lb/gallon (US) ehk 2,4g/cm3.
Puurimismuda gaasist vabastamine
Puurimismudade valmistamisel viivad bentoniitsaviipulber ja muud lisandipulbrid puurimismuda sisse palju õhku. See gaas jääb vedelsüsteemidesse kinni ning võib põhjustada lahutumist ja emulgaatori või stabilisaatori toime vähenemist. Korduvad kokkusurumised (kõrgrõhutsüklid) ja hõrenemised (madalrõhutsüklid) ultraheli töötluse ajal panevad lahustunud gaasid migreeruma ja moodustama väikesi mikromulle. Ultraheli lained sunnivad gaasi mikromullid seejärel koalestseeruma. Ultraheli kõrge kavitatsiooniline nihe vähendab nihkel vedeldavate ja tiksotroopsete puurimisvedelike viskoossust. See võimaldab õhumullidel kiiremini tõusta. See toob kaasa parema gaasi eraldumise järgnevates separaatormahutites või vaakumgaasieemalduse. Gaasist vabastamine suurendab muda kaalu ning vähendab viskoossust ja lahutumisprobleeme. Vähem gaasimulle vähendab emulgaatorite, stabilisaatorite, pindaktiivsete ainete või dispergeerivate ainete kasutamist. See vähendab kulu barreli kohta. Gaasisisalduse vähenemine võib samuti pidurdada aeroobsete mikroobide kasvu.
Veebaasil puurimismuda enne ja pärast ultraheli gaasist vabastamist seadmega UIP1000hd
Uuring ja pilt: Amani et al. 2016
Puurimismuda koostise arendamine ja kohandamine
Uued eeskirjad piirävad teatavate muda koostises kasutatavate kemikaalide kogust, et minimeerida keskkonnamõju. See nõuab koostiste kohandamist uuele regulatiivsele raamistikule. Ultraheli töötlus aitab teil maksimeerida puurimismuda komponentide toimivust, nii et saate kasutada vähem ja odavamaid materjale. Hielscher pakub meie laboris puurimismuda koostise katsetamist. See hõlmab kinemaatilise viskoossuse mõõtmisi erinevatel temperatuuridel nii nihkega kui ilma.
Raskeks kasutuseks mõeldud konstruktsioon tööstuslikuks kasutamiseks
Hielscheri ultraheli reaktorid suudavad töödelda suuremaid ja abrasiivseid osakesi või aglomeraate. Seetõttu võite alustada aglomereerunud pumbatava suspensiooni või puurimismuda komponentidega. Pulbrite ja osakeste segamisel vedelikku näitavad ultraheli sondid palju väiksemat abrasiivset kulumist kui rootor-stator segistid või kõrgsurvehomogenisaatorid. Hielscheri ultraheli sondid on valmistatud 5. klassi titaanist suurema korrosioonikindluse saavutamiseks, nt kui WBM-ides kasutatakse mageda vee asemel merevett. Ultraheli reaktoritel puuduvad pöörlevad tihendid ja laagrid. Hielscheri ultraheli segistid on tööstuslikku klassi ja mõeldud raskeks kasutuseks – nii maismaal kui ka avamerel (puurplatvormil). Üldjuhul paigaldatakse ultraheli reaktorid vertikaalselt, et need võtaksid vähe ruumi.
Ultraheli segamise kasutamine nafta- ja gaasitööstuses ulatub kaugele puurimismudadest kaugemale.
- Heitvete ja protsessivedelike gaasist vabastamine
- Segamine püüduritega (nt H2S püüdurid) või kaitsvate kemikaalidega, näiteks katlakivi- ja korrosioonuinhibiitoritega
- Tsemendi seadumisaja lühendamine kiiremaks tsementeerimiseks
- Küllastunud soolvee või formiaatsoolvee ultraheli abil valmistamine
- Bakteriaalse aktiivsuse vähendamine puurimismudades
- Nafta järeltöötlus, nt väävlitustamine
- Nafta- ja setteproovide ettevalmistamine
Kirjandus / viited
- 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.