Ultrazvučne miješalice za isplake i pakerske fluide
Bušaći fluid (isplaka) upotrebljava se kao pomoć pri bušenju naftnih bušotina, bušotina za prirodni plin, istražnih bušotina (istražnih bušotina u neistraženim područjima) ili bunara za vodu. Ultrazvučni reaktori učinkovita su tehnologija za miješanje, dispergiranje, emulgiranje i otplinjavanje isplaka na bazi vode (WBM, vodene), isplaka na bazi ulja (OBM, nevodene) ili isplaka na sintetičkoj bazi (SBM).
Formulacija i ujednačena kvaliteta isplake ključan su čimbenik u današnjim bušaćim radovima. Sastav i svojstva isplake utječu na stabilnost kanala bušotine, podmazivanje, hlađenje i brzinu napredovanja pri bušenju. Čak i mali problemi s bušaćim fluidom mogu zaustaviti cijeli postupak bušenja. Prekomjerni tlak uzrokovan pregustom ili preteškom isplakom može prouzročiti znatan gubitak cirkulacije.
Isplake WBM obično se izrađuju od slatke vode, morske vode ili slane otopine (zasićene ili formijatne) te prirodnih glina i polimera. Isplake OBM i SBM sustavi su inverznih emulzija u kojima je uljna baza (dizelsko gorivo, mineralno ulje) ili sintetička baza (olefini i parafini) kontinuirana (vanjska) faza, a slana otopina dispergirana (unutarnja) faza. Emulzija treba biti dovoljno stabilna da izdrži dotok vode u bušotini. Emulzije ulja u vodi (isplake s uljnom emulzijom) manje su uobičajene od emulzija vode u ulju (isplaka s inverznom uljnom emulzijom). Ultrazvučno emulgiranje djeluje kod obiju vrsta emulzija i postiže dobru električnu stabilnost unutarnje faze slane otopine ili vode.
Ultrazvučni reaktori Hielscher vrlo su učinkovite miješalice s intenzivnim kavitacijskim smicanjem za primjenu u proizvodnji. Ultrazvučni reaktori obično se upotrebljavaju u protočnom sustavu za obradu velikog kapaciteta u jednom prolazu ili za šaržnu obradu s recirkulacijom.
Ultrazvučno miješanje možete upotrebljavati za
- Proizvodnju aditiva
- Pripremu visokokoncentriranih matičnih smjesa
- Miješanje bušaćih ili pakerskih fluida spremnih za uporabu
- Otplinjavanje isplaka
- Razvoj i formuliranje boljih isplaka
MultiSonoReactor MSR-4 industrijski je protočni homogenizator prikladan za industrijsku proizvodnju isplaka. Sonikacija se upotrebljava za dispergiranje i otplinjavanje bušaćih fluida.
Proizvodnja aditiva za isplake
Proizvodnja kemikalija i aditiva, poput tekućih polimernih suspenzija, ima koristi od velikog kapaciteta obrade i fleksibilnosti ultrazvučnog miješanja smicanjem. Ultrazvučno miješanje oslobađa puni potencijal aditiva, poput sredstava za povećanje viskoznosti, sredstava za smanjenje filtracije ili polimernih aditiva. Ultrazvučna kavitacija brzo i potpuno hidratizira praškove tijekom miješanja isplake.
Pri miješanju emulzija tekućina/tekućina Hielscher MultiPhaseCavitator poboljšava protočno miješanje dviju faza u zoni intenzivnog kavitacijskog smicanja. Za više informacija o uređaju MultiPhaseCavitator kliknite ovdje!
Ultrazvučno miješanje poboljšava prijenos tvari u graničnim slojevima ili na česticama u tekućinama. Time se skraćuje vrijeme potrebno za pripremu slanih otopina ili zasićenih slanih otopina, npr. otopine kalcijeva klorida, kalcijeva bromida, cinkova bromida ili kalijeva i cezijeva formijata.
Matične smjese glina ili aditiva
Ultrazvučno miješanje smicanjem možete upotrebljavati za izradu matičnih smjesa visoke koncentracije ili velike gustoće (npr. kalcijeva karbonata (krede), deflokulanata ili sredstava za vezanje nepoželjnih tvari) prije njihova dodavanja u konačnu formulaciju isplake.
Proizvodnja bušaćih i pakerskih fluida
Radna svojstva isplake, poput stabilnosti šejla, viskoznosti, hlađenja ili podmazivanja, ovise o brojnim čimbenicima. Ujednačenost i postojanost kvalitete od najveće su važnosti. Ultrazvučno miješanje smicanjem vrlo je učinkovito u postizanju ujednačenih raspodjela veličine čestica, a time i bolje stabilnosti disperzija i emulzija. Time se sprječava razdvajanje faza ili taloženje tijekom skladištenja, prijevoza ili boravka u isplačnim bazenima.
Danas se specifikacije isplaka često mijenjaju. Ultrazvučni reaktori Hielscher vrlo se lako prilagođavaju promjenama formulacije bušaćih fluida. Prelaskom s tradicionalnog šaržnog miješanja na ultrazvučno protočno miješanje u jednom prolazu možete proizvoditi različite vrste isplaka na istom ultrazvučnom uređaju. To pomaže smanjiti zalihe i vrijeme skladištenja.
Dispergiranjem konvencionalnih glina (npr. bentonita) i posebno obrađenih organofilnih glina u fluidima nastaju visokoviskozni, tiksotropni gelovi i suspenzije ili gelovi i suspenzije kojima se viskoznost smanjuje pri smicanju. Pri izlaganju snažnom ultrazvučnom smicanju viskoznost se smanjuje do stanja slobodnog tečenja. To olakšava dispergiranje i rukovanje. Zbog toga je sonikacija vrlo učinkovita za miješanje tiksotropnih suspenzija i suspenzija kojima se viskoznost smanjuje pri smicanju. Sonikacijom se postiže bolja disperzija čestica / pločica bentonita i poboljšavaju svojstva geliranja. Za više informacija o ultrazvučnom dispergiranju bentonita kliknite ovdje!
Ultrazvučno dispergiranje bentonita (provedeno ultrazvučnom miješalicom UIP2000hdT)
Reološki modifikatori, zgušnjivači i stabilizatori (npr. gume, glikol, karboksimetilceluloza, polianionska celuloza (PAC) ili škrob) zahtijevaju dobro dispergiranje za maksimalnu učinkovitost. Za više informacija o ultrazvučnom dispergiranju zgušnjivača, poput ksantanske i guar gume, kliknite ovdje!
Oteživači, poput barijeva sulfita (barita), ne smiju se odvajati od isplake tijekom skladištenja, prijevoza ili bušenja. U skladu sa Stokesovim zakonom manje se čestice talože sporije ili se uopće ne talože. Ultrazvučnim dispergiranjem izbjegavaju se veći aglomerati koji mogu uzrokovati nestabilnost disperzije. Dispergiranje sustava može povećati njegovu toleranciju na krute tvari, čime se omogućuje povećanje gustoće do 20 lb/gallon (US) ili 2,4g/cm3.
Otplinjavanje isplake
Pri pripremi isplaka praškasta bentonitna glina i drugi praškasti aditivi unose mnogo zraka u isplaku. Taj plin ostaje zarobljen unutar tekućih sustava i može uzrokovati razdvajanje te smanjenje učinkovitosti emulgatora ili stabilizatora. Ponavljana sažimanja (visokotlačni ciklusi) i razrjeđivanja (niskotlačni ciklusi) tijekom sonikacije omogućuju otopljenim plinovima da migriraju i stvaraju male mikromjehuriće. Ultrazvučni valovi zatim prisiljavaju plinske mikromjehuriće na spajanje. Snažno ultrazvučno kavitacijsko smicanje smanjuje viskoznost tiksotropnih bušaćih fluida i bušaćih fluida kojima se viskoznost smanjuje pri smicanju. Time se omogućuje brže izdizanje mjehurića zraka. To dovodi do boljeg odvajanja plina u nizvodnim separacijskim spremnicima ili pri vakuumskom otplinjavanju. Otplinjavanje povećava gustoću isplake, smanjuje viskoznost i probleme s razdvajanjem. Manji broj plinskih mjehurića smanjuje potrošnju emulgatora, stabilizatora, površinski aktivnih tvari ili dispergirajućih sredstava. Time se smanjuje trošak po barelu. Smanjenje sadržaja plina također može ograničiti rast aerobnih mikroorganizama.
Isplaka na bazi vode prije i nakon ultrazvučnog otplinjavanja uređajem UIP1000hd
Studija i slika: Amani i sur. 2016
Razvoj i prilagodba formulacija isplaka
Novi propisi ograničavaju količinu određenih kemikalija koje se smiju upotrebljavati u isplakama kako bi se utjecaj na okoliš sveo na najmanju moguću mjeru. To zahtijeva prilagodbu formulacija novom regulatornom okviru. Sonikacija vam može pomoći da maksimalno povećate učinkovitost sastojaka isplake, što vam omogućuje uporabu manjih količina materijala i jeftinijih materijala. Hielscher nudi ispitivanje formulacija isplaka u našem laboratoriju. To uključuje mjerenja kinematičke viskoznosti pri različitim temperaturama, sa smicanjem i bez njega.
Robusna izvedba za industrijsku primjenu
Ultrazvučni reaktori Hielscher mogu obrađivati veće i abrazivne čestice ili aglomerate. Stoga možete započeti s aglomeriranom suspenzijom koja se može pumpati ili sa sastojcima isplake. Pri umješavanju praškova i čestica u fluid ultrazvučne sonde pokazuju mnogo manje abrazijsko trošenje od rotor-statorskih miješalica ili visokotlačnih homogenizatora. Ultrazvučne sonde Hielscher izrađene su od titanija razreda 5 radi povećane otpornosti na koroziju, npr. kada se u isplakama WBM upotrebljava morska voda umjesto slatke vode. Ultrazvučni reaktori nemaju rotacijske brtve ni ležajeve. Ultrazvučne miješalice Hielscher industrijske su izvedbe za zahtjevnu primjenu – na kopnu i na moru (na bušaćim platformama). Ultrazvučni reaktori obično su postavljeni okomito kako bi zauzimali malu tlocrtnu površinu.
Primjena ultrazvučnog miješanja u naftnoj i plinskoj industriji seže daleko izvan područja isplaka.
- Otplinjavanje otpadnih i procesnih fluida
- Miješanje sa sredstvima za vezanje nepoželjnih tvari (npr. sredstvima za vezanje H2S) ili zaštitnim kemikalijama, poput inhibitora stvaranja kamenca i korozije
- Skraćivanje vremena vezivanja cementa za brže cementiranje
- Ultrazvučna priprema zasićene slane otopine ili formijatne otopine
- Smanjenje bakterijske aktivnosti u isplakama
- Daljnja prerada nafte, npr. odsumporavanje
- Priprema uzoraka nafte i sedimenta
Literatura / Reference
- 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.