ניקוי תמיסות מלח הלורידים באמצעות אולטרסוניקה

שיפורים נמדדים בביצועים

נתוני שטח שנאספו ממנה של 15 מ"ק תמיסת ברומיד סידן (צפיפות יעד ≈ 1700 ק"ג/מ"ק או 14.2 ליברות/גאלון) מראים כי שימוש באולטרסאונד בעוצמה גבוהה משלים את ההמסה תוך כ-25 דקות בטמפרטורת סביבה של 25°C (77°F). אותה משימה, שבוצעה באמצעות אימפלר עם כניסה עליונה המחומם באדים, ארכה כ-4 שעות בטמפרטורה של 60°C (140°F). למרות הטמפרטורה הנמוכה יותר, השיטה האולטראסונית צרכה רק 0.3–0.5 קוט"ש של אנרגיה חשמלית לכל מטר מעוקב של נוזל מוגמר ועדיין השיגה עכירות הנמוכה מ-0.4 NTU. הקוויטציה גם מסלקת גז שנכלא בתערובת. רמת החמצן המומס בלולאת המחזור ירדה באופן משמעותי לאחר מעבר אחד, מה שאיפשר למעכבי הקורוזיה לפעול ביעילות רבה יותר.

אולטראסוניקה רציפה לעומת אולטראסוניקה אצווה

ישנם שני מצבי יישום נפוצים, וכל אחד מהם משרת נישה תפעולית נפרדת.

שדרוג לולאת אצווה

בתצורת לולאת האצווה המשודרגת, מיכל הערבוב הקיים ממשיך לספק נפח חיץ, סלילי חימום ויניקה למשאבת ההעברה. צינור טבילה שואב תמיסת מלח מומסת חלקית מקרקעית המיכל, ומבטיח שהנוזל הנכנס למתקן האולטראסוני יכיל את הריכוז הגבוה ביותר של מוצקים בלתי מומסים. משאבה מזרימה את הזרם בלחץ של כ-2 barg (30 psig) אל כור תא זרימה קווי אולטראסוני. בתוך התא, קסקטרודה יוצרת אזור קוויטציה אינטנסיבי. זמן שהייה של כ-0.5 שניות מספיק כדי להמיס את גבישי השאריות. מד צפיפות מובנה הממוקם מיד במורד הזרם מעביר נתונים ללולאת PID המווסתת את מהירות מסוע הברגה להזנה יבשה. תמיסת המלח המטופלת חוזרת למיכל. מכיוון שכוחות הגזירה האולטראסוניים שוברים את שכבות הגבול באופן רציף, משך הזמן הכולל של התהליך יורד משעות לעשרות דקות מבלי להעלות את טמפרטורת החומר, והשדרוג דורש רק שני חיבורים עם אוגנים.

סידור מוטמע אמיתי

המערכת האמיתית מסוג "אינליין" מותאמת באופן מיטבי לפלטפורמות ימיות ולמתקני קידוח יבשתיים. כאן מיכל הערבוב נעלם לחלוטין. מים או תוצר סינון ממוחזר מוזרמים אל מזין בורג, המזרים מלחים יבשים במינון מדויק ישירות אל הכור האולטראסוני. תהליכי ההמסה והסרת הגז מסתיימים למעשה עד שהזרם יוצא מתא הזרימה האולטראסוני. משם הנוזל עובר ישירות למשאבות הבוץ או למפצל תמיסת מלח להשלמת הבאר. מתקן "התקן והפעל" כזה יכול להעניק למפקח הקידוח שליטה בזמן אמת על הלחץ ההידרוסטטי, ללא העיכוב התרמי או סיכוני ההתגבשות הכרוכים במיכלי ערבוב חמים.

חיסכון באנרגיה ובפליטות

ביטול החימום באמצעות אדים במפעל בנפח 50 מ"ק חוסך עד 350 קוט"ש דלק לכל אצווה, ובכך נמנעת פליטה של עד 70 ק"ג CO2.

סילוק גזים ובקרת קורוזיה

תופעת הקוויטציה מוציאה את הגז הכלוא בתמיסת המלח. רמת חמצן נמוכה יותר מאטה את היווצרות החורים והקורוזיה. לעתים קרובות, דגימות שטח מראות ירידה של פי עשרה בקצב הקורוזיה, עם אותה מינון של מעכב, כאשר משתמשים בתמיסות מלח שעברו תהליך של פינוי גזים באמצעות אולטרסאונד.

פיזור תוספים

אמינים יוצרי-סרט, חומרי סיכה ומוצקים מיקרוניים המשמשים כמשקלים מאפשרים להשיג התפלגות גודל חלקיקים מדויקת יותר ושונות ריאולוגית נמוכה יותר ב-30% לכל היותר, כאשר משתמשים באולטרסאונד במקום בערבוב מסורתי באמצעות אימפלר.

קורוזיה ובחירת חומרים

ריכוזים גבוהים של כלוריד וברומיד מעודדים היווצרות חורים וקורוזיה. תמיסות מלח נשלחות בדרך כלל לאחר הסרת האוויר מהן (רמת חמצן נמוכה מ-10 ppb) ובתוספת מינונים של אמינים יוצרי שכבת הגנה. יש לשדרג את ציוד פני השטח מפלדת פחמן ל-316L, דופלקס 2205 או סופר-דופלקס 2507 בטמפרטורות של 60°C (140°F) ומעלה. סונוטרודים מטיטניום בדרגה 5 ותאי זרימה מסגסוגת 625 עמידים בפני ZnBr₂ בטמפרטורות של עד 120°C (248°F).

תמיסות הלוריד צלולות נותרות חיוניות לשליטה בבארות בלחץ גבוה ובנזק מועט. הבקיאות בכימיה של מלחים, בטכנולוגיית אולטרה-סאונד בעוצמה גבוהה, בהפחתת קורוזיה ובניהול סביבתי מאפשרת למהנדסים להתאים צפיפויות בטווח שבין 1080 ק"ג/מ"ק (9 ליברות/גלון) ל-2400 ק"ג/מ"ק (20 ליברות/גלון), תוך שמירה על סביבה נקייה ככל האפשר בתחתית הבאר.

שאלות נפוצות: תמיסות הלוריד צלולות

מה הופך תמיסת הלוריד לצלולה?

אין חומרים מוצקים מרחפים העולים על רמת המסיסות, ולכן הנוזל שקוף וניתן לסינונו לרמה הנמוכה מ-0.5 NTU. כל המשקל נובע ממלחים מומסים.

אילו מלחים הם הנפוצים ביותר?

כלוריד נתרן, כלוריד סידן, ברומיד נתרן, ברומיד סידן וברומיד אבץ. ניתן לכוונן את הצפיפות על ידי ערבוב חומרים אלה במים.

מדוע עדיף לבחור במי מלח צלולים על פני בוץ משוקלל?

הם אינם מותירים עוגת סינון, מצמצמים את הנזק לשכבות הסלע למינימום, עוברים בקלות דרך ציוד ההשלמה, ומגיעים במהירות לרמת סינון תת-מיקרונית.

מדוע להשתמש בטכנולוגיית אולטראסוניקה לערבוב תמיסות הלוריד צלולות?

השימוש באולטרסאונד מקצר באופן משמעותי את זמן ההמסה, מאפשר ערבוב בטמפרטורת הסביבה, מסלק את החמצן הגורם לקורוזיה, ומביא לעכירות נמוכה ללא צורך במערבבים מכניים גדולים.

מהי עוצמת האנרגיה האופיינית לתהליך סוניקציה?

רוב המפעלים עומדים בדרישות עם 0.3–0.5 קוט"ש למטר מעוקב של תמיסת מלח מוגמרת. הערך המדויק תלוי בסוג המלח ובצפיפות היעד.

כיצד מווסתים את הצפיפות בשטח?

ממיסים את המלח היבש או את התרכיז באמצעות אולטרסאונד, ולאחר מכן מוסיפים מים עד לריכוז הרצוי. מדדי צפיפות מובנים שומרים על צפיפות בטווח של ±2 ק"ג/מ"ק (±0.02 ליברות/גאלון).

האם תמיסות מלח צלולות גורמות לקורוזיה?

כן. כלוריד וברומיד גורמים להיווצרות חורים נקודתיים וקורוזיה. המפעילים מוציאים את האוויר, מוסיפים חומרים מעכבי קורוזיה ומשתמשים בסגסוגות עמידות בפני קורוזיה.

האם ניתן למחזר תמיסות הלוריד המשומשות?

כן. הנוזלים המשומשים עוברים סינון, הסרת חמצן, התאמת צפיפות, ולאחר מכן נעשה בהם שימוש חוזר. תמיסות מלוחות עשירות באבץ עשויות לעבור תהליך של מיצוי אבץ לפני סילוקן.

לאילו טמפרטורות תמיסות המלח הללו יכולות לעמוד?

תערובות של CaBr₂/CaCl₂ נשארות צלולות עד כ-150°C (302°F). תמיסות מרוכזות של ZnBr₂ נשארות צלולות גם מעבר ל-200°C (392°F), אך הן מאכלות מאוד.

באיזו מהירות יכול אולטראסוניקה להמיס מלח?

מתקנים תעשייתיים מקצרים את משך תהליך הטיפול באצווה של CaBr₂ מ-4 שעות (במערבל אימפלר מחומם) לכ-30 דקות (בטמפרטורת הסביבה) עבור תמיסת מלח הלואיד בצפיפות של 1700 ק"ג/מ"ק, ובכך חוסכים בדלק ובזמן הפעלה.