הכנה אולטרסונית של נוזלי סידן ברומי לתעשיית הנפט והגז

מכשירי סוניקציה תעשייתיים של Hielscher לייצור תמלחות

Hielscher מציעה מערך הניתן להרחבה, החל ממכשירי מעבדה המשמשים לקביעת קינטיקת ההמסה ועד ליחידות ייצור בהספק גבוה (למשל UIP4000hdT עד UIP16000hdT), שאפשר לחבר באמצעות סעפות לטיפול בספיקות זרימה גבוהות בקו או בסחרור דרך מכלי ערבוב. מערכות עמידות אלה מספקות אמפליטודה מבוקרת בצפיפות הספק גבוהה, ויוצרות שדות קוויטציה הניתנים לשחזור גם בסביבות צמיגות בעלות ריכוז מלח גבוה. תצורות המותקנות בקו ממזערות קליטת חמצן ומאפשרות העברה מיידית לאחסון או לערבוב עם תמלחות נוספות. תאי זרימה זמינים בתצורות גאומטריות הכוללות מעטפות לוויסות תרמי, תוספות חומר לפיצוי על שחיקה בהתאם לעומס המוצקים, ופתחי מכשור לגששי צפיפות, טמפרטורה וחמצן.
שילוב ריאקטור אולטרסוני של Hielscher בקו, במורד הזרימה ממזין מבוקר לחומר יבש או ממשאבת תרחיף, מאפשר הכנה רציפה של תמיסת סידן ברומי בקצב הקידוח. בקרה אוטומטית של האמפליטודה והלחץ מאפשרת למערכת להתאים את פעולתה לקצב הזנת המוצקים, כך שהצפיפות ביציאה נשארת בגבולות המפרט ללא ערבול ידני או חימום. למידע נוסף על מכשירי סוניקציה לייצור תמלחות, לחצו כאן!

מדדי הגברת תהליכים: זמן ערבוב, צלילות, אנרגיה

יישומים בשטח המשווים בין מכלים המחוממים בקיטור ומעורבלים מכנית באמצעות מערבלים המוחדרים מלמעלה לבין המסה בסיוע אולטרסאונד, מראים קיצור בסדר גודל בזמן הנדרש להשגת רוויה מלאה כאשר מופעלות צפיפויות הספק בטווח של 250 עד 500W/L בתוך לולאות סחרור. מפעילים מדווחים על קיצור תהליכי ערבוב חמים שנמשכו ארבע שעות לתהליכי המסה בטמפרטורת הסביבה הנמשכים פחות משלושים דקות, עבור אצוות סידן ברומי בריכוז 52 אחוז, תוך צמצום צריכת הדלק לחימום. הקוויטציה שוברת חלקיקים דקים שנותרו ומשאירה אותם בתרחיף עד להמסתם. לכן, כאשר לאחר מכן מתבצע סינון סופי עדין בקו, העכירות הסופית יורדת באופן שגרתי.
לעיתים קרובות די בכמות אנרגיה של כ־0.3 עד 0.5kWh למטר מעוקב של תמלחת מוכנה. עם זאת, מומלץ לבצע הרצות מיטוב בקנה מידה של פיילוט כדי למפות את עקומת ההמסה כתלות באמפליטודה ובלחץ. עבודה מעבדתית כזו פשוטה לביצוע באמצעות יחידות שולחניות קטנות יותר של Hielscher, וניתן להגדיל אותה באופן ליניארי לקנה מידה של ייצור באמצעות מתאמים של אנרגיה ליחידת נפח.

תכנון מערכות אצווה עם סחרור אולטרסוני

גישה נפוצה לשדרוג מערכת קיימת מחברת לולאת סחרור מפתח הוצאת הנוזל מהמכל, דרך תא זרימה של Hielscher ובחזרה לראש המכל, וכך יוצרת אזור עתיר אנרגיה מחוץ למכל תוך שימוש במכל הקיים כקיבולת חציצה לתנודות בזרימה. סידן ברומי יבש מוזן במינון מבוקר דרך אדוקטור המחובר למשפך הזנה אל צד היניקה, שם ההשפעה האולטרסונית המיידית מונעת התגבשות לגושים. הצפיפות מנוטרת בקו. מכיוון שהשדה האקוסטי מרוכז בלולאה הצדדית, הציוד המותקן על המכל דורש שינויים מזעריים, וניתן להמשיך להשתמש במערכת הקיימת להשבת אדים.

הכנת תמלחת רציפה בקו וכוונון עדין של הצפיפות

כאשר קצב הקידוח מחייב הזנה רציפה של תמלחת באיכות המתאימה להשלמת בארות, מתקני המסה אולטרסוניים בקו יכולים לייצר לפי דרישה תמיסת סידן ברומי הזורמת ישירות למערכת בוץ הקידוח של האסדה או למשאבות למילוי החלל הטבעתי. זמן השהייה בתא הקוויטציה קצר, ובמהלכו הנוזל נחשף לאנרגיה גבוהה. אולטרסאונד בקו תומך גם בהתאמות מהירות של משקל הנוזל תוך כדי דחיקת נוזלים, שבהן סידן ברומי מרוכז מוזרק לזרם נוזל פעיל כדי להעלות בחדות את מפל הלחץ ההידרוסטטי לפני פעולה קריטית כגון ניקוב או קידוח להסרת פקק. הסביבה בעלת כוחות הגזירה הגבוהים מקדמת הרטבה והמסה מיידיות, וכך מונעת את ההשהיה הנצפית בתהליכי עיבוד קונבנציונליים.

פיזור תוספים במטריצות סידן ברומי

תמלחות להשלמת בארות מכילות לעיתים רחוקות רק מלח ומים. יש לשלב חומרי סיכה, מעכבי קורוזיה, חומרים פעילי שטח, חומרים להפחתת אובדן נוזלים וחומרי הכבדה מיקרוניים ללא יצירת פתיתים. טיפול אולטרסוני בגזירה גבוהה מצטיין בפירוק אגלומרטים של אבקות העמידות בפני פיזור מכני, ומפיק התפלגויות צרות של גודל החלקיקים המגבילות שקיעה וצניחת מוצקים במערכות בעלות צפיפות גבוהה. לדוגמה, מוצקי הכבדה מיקרוניים המשולבים בנוזלי בסיס של סידן ברומיד ליישומים בלחץ גבוה ובטמפרטורה גבוהה (HPHT) דורשים השקעת אנרגיה אינטנסיבית כדי למנוע היווצרות גושים ולשמור על אחידות ראולוגית. מכשירי סוניקציה המותקנים בקו מספקים אנרגיה זו בעקביות בנפחים גדולים.
מעכבי קורוזיה יוצרי שכבת מגן המבוססים על אמינים וחבילות תוספים אחרות מתערבבים באופן אחיד יותר תחת סוניקציה, וכך מפחיתים שונות במינון, שעלולה אחרת להותיר משטחי מתכת בלתי מוגנים במגע עם תמלחות הלידיות אגרסיביות. פיזור אחיד חשוב במיוחד בעת טיפול בנוזלי פאקר שיישארו במצב סטטי במשך חודשים או שנים.
התקן Hielscher MultiPhaseCavitator (MPC) הוא שדרוג שימושי לכורים אולטרסוניים לערבוב נוזל בנוזל. למידע נוסף על MultiPhaseCavitator, לחצו כאן!

רמת החמצן בנוזלי סידן ברומיד

חמצן מומס הוא גורם מרכזי לקורוזיה במערכות סידן ברומיד. קוויטציה אולטרסונית מסלקת גזים הכלואים בנוזל, וכאשר משתמשים בה בסחרור חוזר תחת מעטה גז, היא יכולה לסייע בהפחתת רמות החמצן לפני הוספת המעכב, ובכך לשפר את ההגנה לטווח ארוך בצינורות ובציוד.

רשימת תיוג ליישום בשטח

רשימת התיוג התמציתית הבאה מרכזת שיקולים הנדסיים ותפעוליים מרכזיים בתכנון הכנה אולטרסונית של תמיסות ותרחיפי סידן ברומיד. יש לאמת כל סעיף בתנאים הספציפיים לאתר לפני יישום בקנה מידה מלא.

• אפיינו את המלח המוזן (גודל חלקיקים, לחות, יוני זיהומים) ואמתו את עקומת ההמסה. בצעו ניסויי סוניקציה במעבדה כדי לקבוע את האנרגיה ליחידת נפח ואת הצפיפות בנקודת הסיום.
• הגדירו את החומרים המתכתיים והאלסטומרים (FFKM כאשר טווח התנאים הכימיים מחייב זאת) בהתאם להרכב הכימי ולטמפרטורה הצפויים של התמלחת.
• תכננו מסלול זרימה בסחרור חוזר או בקו כדי לבטל אזורים מתים. כללו מדידה בקו של צפיפות, טמפרטורה וחמצן מומס. שלבו הזרקת מעכב קורוזיה במורד הזרם מהאזור האולטרסוני, לאחר סילוק החמצן.
• קבעו את סדר ההוספה של מלחים מרובים תחת סוניקציה פעילה – הצפיפות הגבוהה ביותר תחילה. אמתו את הצלילות לפני ההעברה. סננו עד לעמידה במפרט היעד ביחידות NTU לפני ההעמסה באתר הבאר.

תאימות חומרים וניהול קורוזיה

אף שסידן ברומיד מתואר לעיתים קרובות כלא אגרסיבי יחסית לאבץ ברומיד, תמלחות הלידיות בטמפרטורה גבוהה, בנוכחות חמצן או גזים חומציים, עלולות לגרום לקורוזיה בפלדות פחמן ובסגסוגות הרגישות למאמצים. לכן בחירת החומרים המתכתיים, קושרים כימיים ומעכבי קורוזיה נותרים חיוניים. חבילות מסחריות של מעכבי קורוזיה לתמלחות צלולות כוללות חומרים יוצרי שכבת מגן המבוססים על אמינו־אלכוהולים ואמינים, שפותחו במיוחד לתמלחות של הלידי סידן ואבץ. ניתן להשתמש בתוספים אלה בנוזלי פאקר, בפעולות דחיקת נוזלים לקראת השלמת בארות ובתמלחות לאחסון לטווח ארוך, כדי להפחית קורוזיה כללית ולמתן סיכוני סדיקה עקב מאמצים לאורך מחרוזות צינורות המורכבות ממתכות שונות.

סונוטרודות עמידות לקורוזיה מטיטניום דרגה 5 (Ti 6Al 4V)

הסונוטרודות האולטרסוניות של Hielscher מיוצרות בעיבוד שבבי מטיטניום דרגה 5 (Ti 6Al 4V), כך שהמשטח הרוטט שמייצר קוויטציה עשוי בעצמו מסגסוגת בעלת חוזק גבוה, עמידות לקורוזיה ותכונות עייפות מצוינות. התאמת חומר זו חיונית בנוזלים הלידיים, משום שהסונוטרודה נתונה למאמצים המשולבים של עומס אקוסטי, שחיקה עקב זרימה ותקיפה כימית מצד סידן ברומיד מרוכז ותערובות של תמלחות הלידיות.

דרגות פלדה מותאמות אישית ועמידות לקורוזיה לתאי זרימה

מפעילים המאזנים בין עלות לעמידות לקורוזיה בוחרים לעיתים קרובות בפלדות אל־חלד מסוג דופלקס או סופר דופלקס, בסגסוגות עתירות ניקל או בפלדת פחמן בעלת ציפוי פנימי עבור גופי ריאקטורים אולטרסוניים וצנרת החשופים לסידן ברומי. בבחירה יש להביא בחשבון את ריכוז ההלידים, הטמפרטורה וכל זיהום בגזים חומציים. בדיקות סינון של סגסוגות במגע עם תמלחות סידן ברומי ופורמאט מראות שדירוג החומרים המתכתיים עשוי להשתנות עם זיהום בכלוריד ועומס החמצן, דבר המדגיש את ערכן של בדיקות מעבדה ממוקדות בדגימות מתכת המשחזרות את תנאי השירות הצפויים. Hielscher יכולה לספק גופי ריאקטורים מסגסוגות חלופיות או לייעץ לגביהם כאשר פלדת אל־חלד רגילה עלולה שלא לספק אורך חיים מספק, וממליצה לשלב בחירות אלה של חומרים מתכתיים עם תוכניות מאומתות לשימוש במעכבי קורוזיה עבור נוזלי פאקר וחלל טבעתי המיועדים לשירות ממושך.

ערכות אטימה אופציונליות מ־FFKM (פרפלואורואלסטומר)

התאמת האטמים היא סוגיה חוזרת, משום שתמלחות הלידים צפופות עלולות לגרום לריכוך של אלסטומרים רגילים או למיצוי רכיבים מתוכם, ומחזורי טמפרטורה גבוהה במהלך הכנת התמלחת מפעילים מאמצים על האטמים. הגדרת טבעות אטימה מסוג O או ערכות אטמים מ־FFKM במפרט של ריאקטורי תאי זרימה של Hielscher מרחיבה מאוד את טווח העמידות הכימית והתרמית, ומפחיתה את הסיכון לדליפות בעת עבודה עם תמיסות הלידים מעורבות, חבילות מעכבי קורוזיה או ממסי ניקוי המשמשים בין אצוות. חומרי FFKM שומרים על שלמות האטימה בסביבות סידן ברומי בעלות צפיפות גבוהה, שבהן פלואורואלסטומרים רגילים עלולים להתנפח או להפוך לשבירים עם הזמן.

רצף הפעלה התחלתי לדוגמה עבור אצווה של סידן ברומי בריכוז 52 אחוז

להלן נוהל מדורג מייצג הממחיש כיצד להכין אצווה בקנה מידה בינוני באמצעות יחידה אולטרסונית של Hielscher המותקנת על מסגרת ופועלת בסחרור חוזר, המחוברת למכל ערבוב מחומם שבו הערבול מזערי. יש להתאים את הערכים לקיבולת המכלים בפועל, לאיכות המלח ולהספק הזמין.

• מלאו את המכל במים שמהם סולק האוויר, בטמפרטורת הסביבה, והתחילו בסחרור חוזר בספיקה נמוכה דרך תא זרימה אולטרסוני, תוך אימות צפיפות הבסיס.
• התחילו בהוספה מבוקרת של סידן ברומי יבש למשפך היניקה. המשיכו עד שהצפיפות מתקרבת לערך היעד.
• המשיכו בסחרור חוזר בהספק סוניקציה מלא עד שכמות המוצקים שלא הומסו יורדת מתחת לסף הזיהוי החזותי. לאחר מכן קחו דגימת צד מסוננת ואמתו את צפיפות היעד ואת העמידה במפרט NTU.
• אם נדרש כוונון של התערובת באמצעות סידן כלורי או אבץ ברומי, הוסיפו תרכיזים באיטיות תוך כדי סוניקציה פעילה. נטרו את הטמפרטורה ואת המרווח מסף ההתגבשות. התאימו באמצעות מים לפי הצורך.
• הוסיפו מעכב קורוזיה וכל חבילת תוספים של פולימרים או חומרי סיכה תוך כדי סוניקציה כדי להבטיח פיזור אחיד. קחו דגימות סופיות לבקרת איכות לבדיקת צפיפות, pH, תכולת הלידים וריכוז מעכב הקורוזיה.

עבדו עם Hielscher על פרויקט תמלחת הסידן הברומי שלכם

האתגר המעשי בתמלחות סידן ברומי היה תמיד הכנת נפחים גדולים במהירות, בניקיון ובאופן הדיר, תחת אילוצי השטח. הטכנולוגיה האולטרסונית בהספק גבוה של Hielscher נותנת מענה ישיר לאתגר זה באמצעות האצת ההמסה, שיפור הצלילות, סילוק חמצן והבטחת פיזור הומוגני של תוספים בתהליכים אצוותיים ורציפים. המערכות האולטרסוניות של Hielscher הן פלטפורמה אמינה בעלת תפוקה גבוהה להכנת תמיסות ותרחיפים של סידן ברומי העומדים במפרט. צרו איתנו קשר ישירות! אנו מצפים לעבוד איתכם על פרויקט תמלחת הסידן הברומי שלכם.

שאלות נפוצות: סידן ברומי

מהם השימושים הנפוצים בסידן ברומי?

סידן ברומי הוא מלח סידן היגרוסקופי בעל מסיסות גבוהה, המשמש להכנת תמיסות מימיות בעלות צפיפות גבוהה. תמלחות צלולות אלה, בעלות צפיפות גבוהה, משמשות במערכות נוזלים תעשייתיות שבהן נדרש משקל ללא מוצקים מרחפים. שימושים ייעודיים נוספים כוללים ריאגנטים מעבדתיים, תהליכים כימיים מסוימים בתחום הצילום ופורמולציות מיוחדות להעברת חום או לספיחת לחות, שבהן הכימיה של ברומידים מתאימה.

למה משמש סידן ברומי בשדות נפט?

מפעילי בארות נפט וגז משתמשים בסידן ברומי בעיקר כתמלחת צלולה להשלמת בארות ולשיקומן, המספקת בקרה על הלחץ ההידרוסטטי תוך מניעת נזק לתצורה מנוזלים עמוסי חלקיקים. הוא משולב גם בנוזלי פאקר ובנוזלים לחלל הטבעתי לשימוש ממושך בחלל הבאר, משמש בנוזלים נושאים למילוי חצץ, ומוכן מראש להתאמות צפיפות מהירות במהלך עבודות תיקון.

למה משמשת תמלחת סידן ברומי בנוזל קידוח?

ניתן לשאוב תמלחת סידן ברומי כנוזל בעל צפיפות מוגברת וללא מוצקים כדי לדחוק בוצות קידוח לקראת השלמת הבאר. אפשר לערבב אותה עם סידן כלורי או אבץ ברומי כדי להרחיב את טווח הצפיפות עבור בארות בלחץ גבוה. במקרים ייעודיים היא משמשת כנוזל הבסיס למנות נוזל מתוכננות להדממת באר, לרצפים של נוזלי הפרדה או לחבילות תוספים של חומרי הכבדה מיקרוניים, כאשר נדרשים תכולת מוצקים נמוכה ונתיבי זרימה חוזרת נקיים.

האם סידן ברומי הוא חומר מסוכן?

סידן ברומי אינו דליק ובדרך כלל אינו כפוף לאסדרה כחומר מסוכן באותו מובן כמו חומצות חזקות או חומרים מחמצנים, אך הוא כימיקל תעשייתי המחייב אמצעי בקרה מקובלים בעת הטיפול בו. אבק או תמלחת מרוכזת עלולים לגרות את העור, העיניים והריריות. בליעת כמויות גדולות של ברומיד עלולה להשפיע על מערכת העצבים המרכזית. תמלחות הלידיות בעלות צפיפות גבוהה עלולות לגרום לקורוזיה במתכות רגישות, ושפכים בהיקף גדול עלולים לפגוע בקרקע ובמים עקב מליחות גבוהה. יש לעיין תמיד בגיליון נתוני הבטיחות העדכני, להשתמש בציוד מגן אישי מתאים ולפעול בהתאם לתקנות המקומיות בנושא הובלה והגנת הסביבה.