Ultraäänisekoittimet porauslietteille ja pakkerinesteille
Porausnestettä (porauslietettä) käytetään öljykaivojen, maakaasukaivojen, tutkimuskaivojen (uusien esiintymien etsintäkaivojen) tai vesikaivojen porauksen apuna. Ultraäänireaktorit ovat tehokas teknologia vesipohjaisen lietteen (WBM, vesipitoinen), öljypohjaisen lietteen (OBM, vedetön) tai synteettiseen perusnesteeseen pohjautuvan lietteen (SBM) sekoittamiseen, dispergointiin, emulgointiin ja kaasunpoistoon.
Porauslietteen koostumus ja tasainen laatu ovat keskeisiä tekijöitä nykyisissä poraustoiminnoissa. Lietteen koostumus ja ominaisuudet vaikuttavat porareiän vakauteen, voiteluun, jäähdytykseen ja porauksen etenemisnopeuteen. Pienetkin porausnesteeseen liittyvät ongelmat voivat pysäyttää koko poraustoiminnan. Liian tiheästä tai liian raskaasta porauslietteestä aiheutuva liiallinen paine voi johtaa merkittävään kiertohäviöön.
Vesipohjaiset lietteet (WBMs) valmistetaan yleensä makeasta vedestä, merivedestä tai suolaliuoksesta (kylläisestä suolaliuoksesta tai formiaattiliuoksesta) sekä luonnonsavista ja polymeereistä. OBM ja SBM ovat käänteisemulsiojärjestelmiä, joissa öljypohja (diesel, mineraaliöljy) tai synteettinen pohja (olefiinit ja parafiinit) muodostaa jatkuvan (ulkoisen) faasin ja suolaliuos dispergoituneen (sisäisen) faasin. Emulsion tulee olla riittävän vakaa kestääkseen porareiässä siihen tulevan vesivirtauksen. Öljy vedessä -emulsiot (öljyemulsiolietteet) ovat harvinaisempia kuin vesi öljyssä -emulsiot (käänteiset öljyemulsiolietteet). Ultraääniemulgointi soveltuu molemmille emulsiotyypeille ja tuottaa sisäiselle suolaliuos- tai vesifaasille hyvän sähköisen stabiilisuuden.
Valmistajan Hielscher ultraäänireaktorit ovat erittäin tehokkaita ja voimakkaita kavitaation leikkausvaikutukseen perustuvia sekoittimia tuotantokäyttöön. Ultraäänireaktoreita käytetään yleensä prosessilinjassa suuren käsittelykapasiteetin kertaläpiajokäsittelyyn tai kierrättävään eräkäsittelyyn.
Voit käyttää ultraäänisekoitusta seuraaviin tarkoituksiin:
- Lisäaineiden valmistus
- Erittäin väkevien esiseosten valmistus
- Käyttövalmiiden porausnesteiden tai pakkerinesteiden sekoittaminen
- Kaasunpoisto porauslietteistä
- Parempien porauslietteiden kehittäminen ja koostumusten laatiminen
MultiSonoReactor MSR-4 on teollinen prosessilinjaan asennettava homogenisaattori, joka soveltuu porauslietteiden teolliseen tuotantoon. Ultraäänikäsittelyä käytetään porausnesteiden dispergointiin ja kaasunpoistoon.
Porauslietteen lisäaineiden valmistus
Kemikaalien ja lisäaineiden, kuten nestemäisten polymeerilietteiden, valmistuksessa hyödytään ultraäänen leikkausvoimiin perustuvan sekoituksen suuresta käsittelykapasiteetista ja joustavuudesta. Ultraäänisekoitus tuo lisäaineiden, kuten viskositeetin lisääjien, suodosmäärän vähentäjien tai polymeerilisäaineiden, koko potentiaalin käyttöön. Ultraäänikavitaatio hydratoi jauheet nopeasti ja täydellisesti porauslietteen sekoituksen aikana.
Neste–neste-emulsioiden sekoituksessa Hielscher MultiPhaseCavitator parantaa kahden faasin sekoittumista prosessilinjassa alueella, jossa kavitaatio synnyttää voimakkaita leikkausvoimia. Saat lisätietoja MultiPhaseCavitator-laitteesta napsauttamalla tästä!
Ultraäänisekoitus parantaa aineensiirtoa nesteiden rajakerroksissa tai hiukkasten pinnoilla. Tämä lyhentää suolaliuosten tai kylläisten suolaliuosten, kuten kalsiumkloridi-, kalsiumbromidi-, sinkkibromidi- tai kalium- ja cesiumformiaattiliuosten, valmistukseen tarvittavaa aikaa.
Savien tai lisäaineiden esiseokset
Voit käyttää ultraäänen leikkausvoimiin perustuvaa sekoitusta erittäin väkevien tai tiheiden esiseosten valmistamiseen (esimerkiksi kalsiumkarbonaatista (liidusta), deflokkulanteista tai sieppausaineista) ennen niiden lisäämistä lopulliseen porauslietteen koostumukseen.
Porausnesteiden ja pakkerinesteiden tuotanto
Porauslietteen suorituskyky, kuten liuskeen vakaus, viskositeetti, jäähdytys tai voitelu, riippuu monista tekijöistä. Laadun yhdenmukaisuus ja tasaisuus ovat äärimmäisen tärkeitä. Ultraäänen leikkausvoimiin perustuva sekoitus on erittäin tehokas tasalaatuisten hiukkaskokojakaumien tuottamisessa ja siten dispersion ja emulsion stabiilisuuden parantamisessa. Tämä estää faasien erottumista tai laskeutumista varastoinnin ja kuljetuksen aikana tai lietealtaissa.
Nykyään porauslietteiden vaatimukset muuttuvat usein. Valmistajan Hielscher ultraäänireaktorit mukautuvat erittäin hyvin porausnesteiden koostumusten muutoksiin. Siirtymällä perinteisestä eräsekoituksesta prosessilinjassa tehtävään ultraäänisekoitukseen yhdellä läpiajolla voit valmistaa erilaisia porauslietteitä samalla ultraäänilaitteella. Tämä auttaa pienentämään varastoja ja lyhentämään varastointiaikaa.
Tavanomaisten savien (esimerkiksi bentoniitin) ja erityiskäsiteltyjen organofiilisten savien dispergointi nesteisiin tuottaa erittäin viskooseja, tiksotrooppisia tai leikkausohenevia geelejä ja lietteitä. Kun niihin kohdistuu ultraäänen synnyttämä voimakas leikkaus, viskositeetti laskee niin, että ne muuttuvat vapaasti virtaaviksi. Tämä helpottaa dispergointia ja käsittelyä. Tästä syystä ultraäänikäsittely on erittäin tehokas tiksotrooppisten ja leikkausohenevien lietteiden sekoittamisessa. Ultraäänikäsittely parantaa bentoniittihiukkasten / -levyjen dispergoitumista ja geeliytymisominaisuuksia. Saat lisätietoja bentoniitin ultraäänidispergoinnista napsauttamalla tästä!
Bentoniitin ultraäänidispergointi (käytetty ultraäänisekoitin: UIP2000hdT)
Reologian muokkausaineet, sakeuttamisaineet ja stabilointiaineet (esimerkiksi kumit, glykoli, karboksimetyyliselluloosa, polyanioninen selluloosa (PAC) tai tärkkelys) vaativat hyvän dispergoinnin maksimaalisen tehon saavuttamiseksi. Saat lisätietoja sakeuttamisaineiden, kuten ksantaanikumin ja guarkumin, ultraäänidispergoinnista napsauttamalla tästä!
Painotusaineet, kuten bariumsulfiitti (baryytti), eivät saa erottua lietteestä varastoinnin, kuljetuksen tai porauksen aikana. Stokesin lain mukaisesti pienemmät hiukkaset laskeutuvat hitaammin tai eivät lainkaan. Ultraäänidispergointi ehkäisee suurempia agglomeraatteja, jotka voivat aiheuttaa dispersion epävakautta. Järjestelmän dispergointi voi lisätä sen kiintoaineensietokykyä, jolloin sen tiheys voidaan nostaa jopa arvoon 20 lb/gallon (US) tai 2,4g/cm3.
Kaasunpoisto porauslietteestä
Porauslietteitä valmistettaessa bentoniittisavijauhe ja muut lisäainejauheet tuovat porauslietteeseen paljon ilmaa. Tämä kaasu jää loukkuun nestejärjestelmiin ja voi aiheuttaa erottumista sekä emulgointi- tai stabilointiaineiden tehon heikkenemistä. Toistuvat puristukset (korkeapainejaksot) ja harvennukset (matalapainejaksot) ultraäänikäsittelyn aikana saavat liuenneet kaasut siirtymään ja muodostamaan pieniä mikrokuplia. Ultraääniaallot pakottavat sitten kaasumikrokuplat yhdistymään. Ultraäänen synnyttämä voimakas kavitaation leikkausvaikutus alentaa leikkausohenevien ja tiksotrooppisten porausnesteiden viskositeettia. Tämä saa ilmakuplat nousemaan nopeammin. Näin kaasun erottuminen paranee myöhemmissä erotussäiliöissä tai tyhjiökaasunpoistossa. Kaasunpoisto lisää lietteen tiheyttä sekä vähentää viskositeettia ja erottumisongelmia. Kaasukuplien pienempi määrä vähentää emulgointiaineiden, stabilointiaineiden, pinta-aktiivisten aineiden tai dispergointiaineiden käyttöä. Tämä alentaa kustannuksia barrelia kohti. Kaasupitoisuuden vähentäminen voi myös hillitä aerobisten mikrobien kasvua.
Vesipohjainen porausliete ennen laitteella UIP1000hd tehtyä ultraäänikaasunpoistoa ja sen jälkeen
Tutkimus ja kuva: Amani et al. 2016
Porauslietteen koostumuksen kehittäminen ja mukauttaminen
Uudet määräykset rajoittavat tiettyjen lietteissä käytettävien kemikaalien määrää ympäristövaikutusten minimoimiseksi. Tämä edellyttää koostumusten mukauttamista uuteen sääntelykehykseen. Ultraäänikäsittely voi auttaa maksimoimaan porauslietteen komponenttien suorituskyvyn, jolloin voit käyttää vähemmän ja edullisempia materiaaleja. Hielscher tarjoaa porauslietteiden koostumusten testausta laboratoriossamme. Tähän sisältyvät kinemaattisen viskositeetin mittaukset eri lämpötiloissa leikkauksen kanssa ja ilman leikkausta.
Raskaan käytön rakenne teolliseen käyttöön
Valmistajan Hielscher ultraäänireaktorit pystyvät käsittelemään suurempia ja hankaavia hiukkasia tai agglomeraatteja. Voit siksi aloittaa agglomeroituneesta, pumpattavasta lietteestä tai porauslietteen komponenteista. Kun jauheita ja hiukkasia sekoitetaan nesteeseen, ultraäänisondit kuluvat hankauksen vaikutuksesta huomattavasti vähemmän kuin roottori-staattorisekoittimet tai korkeapainehomogenisaattorit. Valmistajan Hielscher ultraäänisondit valmistetaan luokan 5 titaanista korroosionkestävyyden parantamiseksi, esimerkiksi kun vesipohjaisissa lietteissä (WBMs) käytetään merivettä makean veden sijasta. Ultraäänireaktoreissa ei ole pyörivien akselien tiivisteitä eikä laakereita. Valmistajan Hielscher ultraäänisekoittimet ovat teollisuuslaatuisia ja tarkoitettu raskaaseen käyttöön – maalla ja merellä (porauslautalla). Ultraäänireaktorit asennetaan yleensä pystysuoraan, jotta niiden vaatima lattiapinta-ala on pieni.
Ultraäänisekoituksen käyttö öljy- ja kaasuteollisuudessa ulottuu paljon porauslietteitä laajemmalle.
- Kaasunpoisto poistovesistä ja prosessinesteistä
- Sekoittaminen sieppausaineiden (esimerkiksi H2S-sieppausaineiden) tai suojaavien kemikaalien, kuten saostuman- ja korroosionestoaineiden, kanssa
- Sementin sitoutumisaikojen lyhentäminen nopeampaa sementointia varten
- Kylläisen suolaliuoksen tai formiaattiliuoksen valmistus ultraäänellä
- Bakteerien aktiivisuuden vähentäminen porauslietteissä
- Öljyn jatkojalostus, esimerkiksi rikinpoisto
- Öljy- ja sedimenttinäytteiden valmistelu
Kirjallisuus / Lähteet
- 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.