Pencampur Ultrasonik untuk Lumpur Pengeboran dan Fluida Packer
Fluida pengeboran (lumpur pengeboran) digunakan untuk membantu pengeboran sumur minyak, sumur gas alam, sumur eksplorasi (sumur wildcat), atau sumur air. Reaktor ultrasonik merupakan teknologi yang efektif untuk pencampuran, pendispersian, emulsifikasi, dan penghilangan gas dari lumpur berbasis air (WBM, berair), lumpur berbasis minyak (OBM, nonair), atau lumpur berbasis sintetis (SBM).
Formulasi dan konsistensi mutu lumpur pengeboran merupakan faktor utama dalam operasi pengeboran saat ini. Komposisi dan karakteristik lumpur memengaruhi stabilitas lubang sumur, pelumasan, pendinginan, dan laju penetrasi pengeboran. Bahkan masalah kecil pada fluida pengeboran dapat menghentikan seluruh operasi pengeboran. Tekanan berlebih akibat lumpur pengeboran yang terlalu padat atau terlalu berat dapat menyebabkan kehilangan sirkulasi yang signifikan.
WBM umumnya dibuat dari air tawar, air laut, atau larutan garam (jenuh atau format), serta lempung alami dan polimer. OBM dan SBM merupakan sistem emulsi terbalik dengan bahan dasar minyak (diesel, minyak mineral) atau bahan dasar sintetis (olefin dan parafin) sebagai fase kontinu (eksternal), serta larutan garam sebagai fase terdispersi (internal). Emulsi harus cukup stabil untuk menahan tambahan aliran air dari dalam sumur. Emulsi minyak dalam air (lumpur emulsi minyak) lebih jarang digunakan dibandingkan emulsi air dalam minyak (lumpur emulsi minyak terbalik). Emulsifikasi ultrasonik bekerja pada kedua jenis emulsi dan menghasilkan stabilitas listrik yang baik pada fase internal berupa larutan garam atau air.
Reaktor ultrasonik Hielscher merupakan pencampur geser kavitasi yang sangat efektif dan intens untuk penggunaan dalam produksi. Secara umum, reaktor ultrasonik digunakan secara inline untuk pemrosesan sekali lewat dengan kapasitas pemrosesan yang tinggi atau pemrosesan batch dengan resirkulasi.
Anda dapat menggunakan pencampuran ultrasonik untuk
- Memproduksi aditif
- Menyiapkan masterbatch berkonsentrasi tinggi
- Mencampur fluida pengeboran atau fluida packer siap pakai
- Menghilangkan gas dari lumpur pengeboran
- Mengembangkan dan memformulasikan lumpur pengeboran yang lebih baik
MultiSonoReactor MSR-4 adalah homogenizer inline industri yang sesuai untuk produksi lumpur pengeboran dalam skala industri. Sonikasi digunakan untuk pendispersian dan penghilangan gas dari fluida pengeboran.
Produksi Aditif Lumpur Pengeboran
Produksi bahan kimia dan aditif, seperti suspensi polimer cair, memperoleh manfaat dari kapasitas pemrosesan yang tinggi dan fleksibilitas pencampuran geser ultrasonik. Pencampuran ultrasonik mengoptimalkan seluruh potensi aditif, seperti bahan peningkat viskositas, bahan pengurang filtrat, atau aditif polimer. Kavitasi ultrasonik menghidrasi serbuk secara cepat dan menyeluruh selama pencampuran lumpur pengeboran.
Untuk pencampuran emulsi cair/cair, Hielscher MultiPhaseCavitator meningkatkan pencampuran inline dua fase di zona geser kavitasi yang intens. Untuk informasi lebih lanjut tentang MultiPhaseCavitator, silakan klik di sini!
Pencampuran ultrasonik meningkatkan perpindahan massa pada lapisan batas atau partikel dalam cairan. Hal ini mengurangi waktu yang diperlukan untuk menyiapkan larutan garam atau larutan garam jenuh, misalnya larutan kalsium klorida, larutan kalsium bromida, larutan seng bromida, atau larutan kalium format dan sesium format.
Masterbatch Lempung atau Aditif
Anda dapat menggunakan pencampuran geser ultrasonik untuk membuat masterbatch berkonsentrasi tinggi atau berdensitas tinggi (misalnya dari kalsium karbonat (kapur), bahan deflokulasi, atau bahan penangkap) sebelum menambahkannya ke formulasi akhir lumpur pengeboran.
Produksi Fluida Pengeboran dan Fluida Packer
Kinerja lumpur pengeboran, seperti stabilitas serpih, viskositas, pendinginan, atau pelumasan, bergantung pada banyak faktor. Keseragaman dan konsistensi mutu sangatlah penting. Pencampuran geser ultrasonik sangat efektif dalam menghasilkan distribusi ukuran partikel yang seragam sehingga stabilitas dispersi dan emulsi menjadi lebih baik. Hal ini mencegah pemisahan fase atau pengendapan selama penyimpanan, pengangkutan, atau saat berada di bak lumpur.
Saat ini, spesifikasi lumpur pengeboran sering berubah. Reaktor ultrasonik Hielscher sangat mudah disesuaikan dengan perubahan formulasi cairan pengeboran. Dengan beralih dari pencampuran batch tradisional ke pencampuran ultrasonik inline sekali lewat, Anda dapat membuat berbagai jenis lumpur pengeboran pada mesin ultrasonik yang sama. Hal ini membantu mengurangi persediaan dan waktu penyimpanan.
Pendispersian lempung konvensional (misalnya bentonit) dan lempung organofilik yang diberi perlakuan khusus dalam fluida menghasilkan gel dan suspensi yang sangat kental, tiksotropik, atau mengalami penurunan viskositas akibat geser. Saat terkena geser ultrasonik yang tinggi, viskositas menurun hingga bahan dapat mengalir bebas. Hal ini memudahkan pendispersian dan penanganan. Oleh karena itu, sonikasi sangat efektif untuk mencampur suspensi tiksotropik dan suspensi yang mengalami penurunan viskositas akibat geser. Sonikasi menghasilkan dispersi partikel / keping bentonit yang lebih baik dan meningkatkan karakteristik pembentukan gel. Untuk informasi lebih lanjut tentang dispersi ultrasonik bentonit, silakan klik di sini!
Dispersi ultrasonik bentonit (dilakukan dengan pencampur ultrasonik UIP2000hdT)
Bahan pengubah reologi, pengental, dan penstabil (misalnya gom, glikol, karboksimetilselulosa, selulosa polianionik (PAC), atau pati) memerlukan pendispersian yang baik untuk mencapai efektivitas maksimum. Untuk informasi lebih lanjut tentang dispersi ultrasonik bahan pengental, seperti gom xanthan dan gom guar, silakan klik di sini!
Bahan pemberat, seperti barium sulfit (barit), tidak boleh terpisah dari lumpur selama penyimpanan, pengangkutan, atau pengeboran. Sesuai dengan Hukum Stokes, partikel yang lebih kecil mengendap lebih lambat atau tidak mengendap sama sekali. Dispersi ultrasonik mencegah terbentuknya aglomerat yang lebih besar, yang dapat menyebabkan ketidakstabilan dispersi. Pendispersian suatu sistem dapat meningkatkan toleransinya terhadap padatan sehingga bobotnya dapat ditingkatkan hingga 20 lb/gallon (US) atau 2,4g/cm3.
Penghilangan Gas dari Lumpur Pengeboran
Saat menyiapkan lumpur pengeboran, serbuk lempung bentonit dan serbuk aditif lainnya memasukkan banyak udara ke dalam lumpur pengeboran. Gas ini terperangkap di dalam sistem cairan dan dapat menyebabkan pemisahan serta penurunan kinerja pengemulsi atau penstabil. Kompresi berulang (siklus tekanan tinggi) dan perenggangan (siklus tekanan rendah) selama ultrasonikasi memungkinkan gas terlarut bermigrasi dan membentuk gelembung mikro kecil. Gelombang ultrasonik kemudian memaksa gelembung mikro gas tersebut bergabung. Geser kavitasi ultrasonik yang tinggi menurunkan viskositas fluida pengeboran tiksotropik dan fluida pengeboran yang mengalami penurunan viskositas akibat geser. Hal ini memungkinkan gelembung udara naik lebih cepat. Dengan demikian, pemisahan gas menjadi lebih baik di tangki pemisah hilir atau dalam proses penghilangan gas dengan vakum. Penghilangan gas meningkatkan bobot lumpur, menurunkan viskositas, dan mengurangi masalah pemisahan. Jumlah gelembung gas yang lebih sedikit mengurangi penggunaan pengemulsi, penstabil, surfaktan, atau bahan pendispersi. Hal ini mengurangi biaya per barel. Penurunan kandungan gas juga dapat membatasi pertumbuhan mikroba aerob.
Lumpur pengeboran berbasis air sebelum dan sesudah penghilangan gas secara ultrasonik dengan UIP1000hd
Studi dan gambar oleh Amani et al. 2016
Pengembangan dan Penyesuaian Formulasi Lumpur Pengeboran
Peraturan baru membatasi jumlah bahan kimia tertentu yang boleh digunakan dalam lumpur untuk meminimalkan dampak lingkungan. Hal ini mengharuskan penyesuaian formulasi dengan kerangka peraturan baru. Ultrasonikasi dapat membantu Anda memaksimalkan kinerja komponen lumpur pengeboran sehingga Anda dapat menggunakan bahan dalam jumlah lebih sedikit dan dengan biaya lebih rendah. Hielscher menawarkan pengujian formulasi lumpur pengeboran di laboratorium kami. Pengujian ini mencakup pengukuran viskositas kinematik pada berbagai suhu dengan dan tanpa geser.
Desain untuk Beban Kerja Berat dalam Penggunaan Industri
Reaktor ultrasonik Hielscher dapat menangani partikel atau aglomerat yang lebih besar dan abrasif. Oleh karena itu, Anda dapat memulai dengan suspensi teraglomerasi yang dapat dipompa atau komponen lumpur pengeboran. Saat mencampurkan serbuk dan partikel ke dalam fluida, probe ultrasonik mengalami keausan akibat abrasi yang jauh lebih rendah dibandingkan pencampur rotor-stator atau homogenizer bertekanan tinggi. Probe ultrasonik Hielscher terbuat dari titanium grade 5 untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi, misalnya ketika air laut digunakan dalam WBM sebagai pengganti air tawar. Reaktor ultrasonik tidak memiliki segel putar atau bantalan. Pencampur ultrasonik Hielscher memenuhi standar industri untuk penggunaan dengan beban kerja berat – di darat maupun lepas pantai (anjungan pengeboran). Secara umum, reaktor ultrasonik dipasang secara vertikal agar hanya memerlukan area pemasangan yang kecil.
Penggunaan pencampuran ultrasonik dalam industri minyak dan gas mencakup jauh lebih banyak aplikasi selain lumpur pengeboran.
- Penghilangan gas dari efluen dan fluida proses
- Pencampuran dengan bahan penangkap (misalnya bahan penangkap H2S) atau bahan kimia pelindung, seperti penghambat kerak dan korosi
- Mengurangi waktu pengikatan semen untuk penyemenan yang lebih cepat
- Penyiapan larutan garam jenuh atau larutan garam format secara ultrasonik
- Mengurangi aktivitas bakteri dalam lumpur pengeboran
- Pengolahan minyak di hilir, misalnya desulfurisasi
- Penyiapan sampel minyak dan sedimen
Literatur / Referensi
- 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.