Miscelatori a ultrasuoni per fanghi di perforazione e fluidi packer

Produzione di fluidi di perforazione e fluidi packer

Le prestazioni dei fanghi di perforazione, come la stabilità dello scisto, la viscosità, il raffreddamento o la lubrificazione, dipendono da molti fattori. L'uniformità e la coerenza della qualità sono di estrema importanza. La miscelazione a taglio a ultrasuoni è molto efficace per ottenere distribuzioni granulometriche uniformi e quindi una migliore dispersione e stabilità dell'emulsione. In questo modo si evita la separazione di fase o la sedimentazione durante lo stoccaggio, il trasporto o la permanenza nei pozzi di fango.
Oggi le specifiche dei fanghi di perforazione cambiano frequentemente. I reattori a ultrasuoni Hielscher sono molto adattabili ai cambiamenti di formulazione dei liquidi di perforazione. Passando dalla tradizionale miscelazione in batch a quella in linea a singolo passaggio, è possibile produrre diversi tipi di fanghi di perforazione con la stessa macchina a ultrasuoni. Ciò contribuisce a ridurre le scorte e i tempi di stoccaggio a scaffale.
La dispersione di argille convenzionali (ad es. bentonite) e di argille organofile appositamente trattate in fluidi produce gel e slurry altamente viscosi, tixotropici o shear-thinning. Se esposti a un elevato taglio ultrasonico, la viscosità scende fino a raggiungere uno stato di flusso libero. Ciò facilita la dispersione e la manipolazione. Per questo motivo, la sonicazione è molto efficace per la miscelazione di impasti tixotropici e shear-thinning. La sonicazione determina una migliore dispersione delle particelle/piastrine di bentonite e un miglioramento delle caratteristiche di gelificazione. Per ulteriori informazioni sulla dispersione a ultrasuoni della bentonite, fare clic qui!

Dispersione ad ultrasuoni della bentonite (eseguita con miscelatore ad ultrasuoni UIP2000hdT)

I modificatori reologici, gli addensanti e gli stabilizzatori (ad esempio gomme, glicole, carbossimetilcellulosa, cellulosa polianionica (PAC) o amido) richiedono una buona dispersione per ottenere la massima efficacia. Per ulteriori informazioni sulla dispersione a ultrasuoni di addensanti come la gomma xantana e la gomma di guar, fare clic qui!
Gli agenti ponderanti, come il solfito di bario (barite), non devono separarsi dal fango durante lo stoccaggio, il trasporto o la perforazione. In conformità con Stokes’ Per legge, le particelle più piccole sedimentano più lentamente o non sedimentano affatto. La dispersione a ultrasuoni evita gli agglomerati più grandi, che possono causare l'instabilità della dispersione. La dispersione di un sistema può aumentare la sua tolleranza ai solidi, rendendo possibile un peso fino a 20 lb/gallone (USA) o 2,4 g/cm³.

Degassificazione del fango di perforazione

Durante la preparazione dei fanghi di perforazione, la polvere di argilla bentonite e altri additivi in polvere introducono molta aria nel fango di perforazione. Questo gas viene intrappolato nei sistemi liquidi e può causare una separazione e una perdita di prestazioni degli emulsionanti o degli stabilizzatori. Le ripetute compressioni (cicli ad alta pressione) e rarefazioni (cicli a bassa pressione) durante l'ultrasuoni permettono ai gas disciolti di migrare e formare piccole microbolle. Le onde ultrasoniche costringono quindi le microbolle di gas a coalescere. L'elevato taglio cavitazionale degli ultrasuoni riduce la viscosità dei fluidi di perforazione shear thinning e tissotropici. In questo modo le bolle d'aria salgono più velocemente. Questo porta a una migliore separazione dei gas nei serbatoi di separazione a valle o al degassamento sotto vuoto. Il degassamento aumenta il peso del fango, riduce la viscosità e i problemi di separazione. Meno bolle di gas riducono l'uso di emulsionanti, stabilizzatori, tensioattivi o agenti disperdenti. Ciò riduce il costo per barile. Una riduzione del contenuto di gas può anche frenare la crescita microbica aerobica.

Fango di perforazione a base d'acqua prima e dopo il degasaggio a ultrasuoni con UIP1000hd
Studio e immagine di Amani et al. 2016

Sviluppo e adattamento della formulazione dei fanghi di perforazione

Le nuove normative limitano la quantità di alcune sostanze chimiche da utilizzare nei fanghi per ridurre al minimo l'impatto ambientale. Ciò richiede l'adattamento delle formulazioni al nuovo quadro normativo. L'ultrasonicazione può aiutarvi a massimizzare le prestazioni dei componenti dei fanghi di perforazione, in modo da poter utilizzare materiali meno costosi. Hielscher offre test di formulazione dei fanghi di perforazione nel proprio laboratorio. Comprese le misurazioni della viscosità cinematica a varie temperature con e senza taglio.

Design resistente per uso industriale

I reattori a ultrasuoni Hielscher possono gestire particelle o agglomerati più grandi e abrasivi. Pertanto, è possibile iniziare con un liquame pompabile agglomerato o con componenti del fango di perforazione. Quando si mescolano polveri e particelle nel fluido, le sonde a ultrasuoni mostrano un'usura da abrasione molto minore rispetto ai miscelatori a rotore-statore o agli omogeneizzatori ad alta pressione. Le sonde a ultrasuoni Hielscher sono realizzate in titanio di grado 5 per una maggiore resistenza alla corrosione, ad esempio quando nelle WBM si utilizza acqua di mare anziché acqua dolce. I reattori a ultrasuoni non hanno guarnizioni o cuscinetti rotanti. I miscelatori a ultrasuoni Hielscher sono di tipo industriale per un uso intensivo. – onshore e offshore (rig). In genere, i reattori a ultrasuoni sono orientati verticalmente per ottenere un ingombro ridotto.

L'uso della miscelazione a ultrasuoni nell'industria petrolifera e del gas si estende ben oltre i fanghi di perforazione.

• Degassificazione di effluenti e fluidi di processo
• Miscelazione con scavenger (ad es. scavenger di H2S) o sostanze chimiche protettive, come gli inibitori della corrosione e delle incrostazioni.
• Riduzione dei tempi di presa del cemento per una cementazione più rapida
• Preparazione a ultrasuoni di salamoia satura o salamoia di formiato
• Ridurre l'attività batterica nei fanghi di perforazione
• Lavorazione del petrolio a valle, ad esempio desolforazione
• Preparazione dei campioni di olio e sedimenti

Letteratura / Riferimenti