掘削泥やパッカー流体のための超音波ミキサー

掘削流体(掘削泥)は、油井、天然ガス井、試掘井(山猫井戸)、または井戸の掘削を支援するために使用されます。超音波反応器は、水性泥(WBM、水性)、油性泥(OBM、非水性)または合成ベースの泥(SBM)の混合、分散、乳化および脱気のための効果的な技術である。

掘削泥水およびパッカー流体用の超音波混合掘削泥の配合と一貫した品質は、今日の掘削作業における重要な要素です。泥の組成と特性は、坑井の安定性、潤滑、冷却、および貫通の掘削速度に影響を与えます。掘削液に小さな問題があっても、掘削作業全体が停止する可能性があります。掘削泥の密度が高すぎたり重すぎたりすることによる過度の圧力は、循環の大幅な損失を引き起こす可能性があります。
WBMは、一般に、淡水、海水、または(飽和またはギ酸塩)塩水と天然の粘土およびポリマーでできています。OBMおよびSBMは、連続(外部)相として油ベース(ディーゼル、鉱物油)または合成ベース(オレフィンおよびパラフィン)を持ち、分散(内部)相としてブラインを有する反転エマルジョンシステムです。エマルジョンは、坑内水流の追加に耐えるのに十分な安定性を備えている必要があります。油中の水(インバートオイルエマルジョンマッド)よりも一般的ではないのは、水中油(オイルエマルジョンマッド)です。超音波乳化は両方のエマルジョンタイプで機能し、内部ブラインまたは水相の良好な電気的安定性を達成する。
ヒールシャー超音波反応器は、生産用の非常に効果的で強力なキャビテーションせん断ミキサーです。一般に、超音波反応器は、高スループットのシングルパス処理または再循環バッチ処理のためにインラインで使用されます。
超音波混合を使用して、次のことができます

  • 製造添加剤
  • 高濃度マスターバッチを調製
  • すぐに使用できる掘削液またはパッカー液を混合
  • 脱ガス掘削泥水
  • より良い掘削泥の開発と策定
掘削泥の効率的な生産のための工業用超音波ホモジナイザー。超音波処理は、掘削泥の分散および脱気に使用されます。

MultiSonoReactor MSR-4は、掘削泥の工業生産に適した産業用インラインホモジナイザーです。超音波処理は、掘削流体の分散および脱気に使用される。

掘削泥添加剤の製造

液体ポリマースラリーなどの化学薬品や添加剤の製造は、超音波せん断混合の高い処理能力と柔軟性の恩恵を受けます。超音波混合は、粘性剤、濾液還元剤、ポリマー添加剤などの添加剤の可能性を最大限に引き出します。超音波キャビテーションは、掘削泥混合中に粉末を迅速かつ完全に水和させる。
液体/液体エマルジョンの混合のために、ヒールシャー多相キャビテーターは、強いキャビテーションせん断帯における2相のインライン混合を改善する。 MultiPhaseCavitatorの詳細については、ここをクリックしてください。
超音波混合は、液体中の境界層または粒子での物質移動を改善する。これにより、塩化カルシウム塩水、臭化カルシウム塩水、臭化亜鉛塩水、ギ酸カリウムおよびセシウム塩水などの塩水または飽和塩水の調製に必要な時間が短縮されます。

粘土または添加剤のマスターバッチ

超音波せん断混合を使用して、高濃度または高密度のマスターバッチ(炭酸カルシウム(チョーク)、凝集剤、スカベンジャーなど)を作成してから、これらを最終的な掘削泥の配合物に添加することができます。

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掘削液・パッカー液の製造

頁岩の安定性、粘度、冷却、潤滑などの掘削泥の性能は、多くの要因に依存します。品質の均一性と一貫性が最も重要です。超音波せん断混合は、均一な粒度分布の製造に非常に効果的であり、したがって、より優れた分散およびエマルジョン安定性である。これにより、保管中、輸送中、または泥ピット内での相分離や沈降が防止されます。
今日、掘削泥の仕様は頻繁に変更されます。ヒールシャー超音波反応器は、掘削液配合の変化に非常に適応性があります。従来のバッチ混合から超音波インラインシングルパス混合に変更することで、同じ超音波装置で異なる掘削泥タイプを作成できます。これにより、在庫と棚の保管時間を短縮できます。
従来の粘土(ベントナイトなど)と特別に処理された有機親和性粘土を流体に分散させると、高粘度、チキソトロピー性、またはせん断減粘性のゲルやスラリーが生成されます。高い超音波せん断にさらされると、粘度は自由流動状態に低下します。これにより、分散と取り扱いが容易になります。このため、超音波処理はチキソトロピースラリーとせん断減粘スラリーの混合に非常に効果的です。超音波処理は、ベントナイト粒子/血小板のより良い分散および改善されたゲル化特性をもたらす。 ベントナイトの超音波分散の詳細については、ここをクリックしてください!

ベントナイト分散のための超音波エネルギー入力の曲線(クリックすると拡大します!

ベントナイトの超音波分散(超音波ミキサーUIP2000hdTで実施)

レオロジー調整剤、増粘剤、安定剤(ガム、グリコール、カルボキシメチルセルロース、ポリアニオン性セルロース(PAC)、デンプンなど)は、最大限の効果を得るために良好な分散が必要です。 キサンタンガムやグアーガムなどの増粘剤の超音波分散の詳細については、ここをクリックしてください!
亜硫酸バリウム(重晶石)などの加重剤は、保管、輸送、または掘削中に泥から分離してはなりません。ストークスの法則に従って、小さな粒子の堆積物は遅くなるか、まったく沈殿しません。超音波分散は、分散の不安定性を引き起こす可能性のあるより大きな凝集を回避します。システムを分散させると、固形物に対する耐性が向上し、最大20ポンド/ガロン(US)または2.4g/cmの重量が可能になります3.

掘削泥の脱気

掘削泥を準備するとき、ベントナイト粘土粉末およびその他の添加剤粉末は、掘削泥に大量の空気を導入します。このガスは液体システム内に閉じ込められ、分離を引き起こし、乳化剤または安定剤の性能を低下させる可能性があります。超音波処理中の圧縮(高圧サイクル)と希薄化(低圧サイクル)を繰り返すと、溶存ガスが移動し、小さなマイクロバブルが形成されます。次に、超音波が気体のマイクロバブルを強制的に合体させます。超音波高キャビテーションせん断は、せん断減粘およびチキソトロピー掘削流体の粘度を低下させる。これにより、気泡の上昇が速くなります。これにより、下流のセパレータータンクや真空脱気でのガス分離が向上します。脱気により、泥の重量が増加し、粘度と分離の問題が軽減されます。気泡が少ないほど、乳化剤、安定剤、界面活性剤、分散剤の使用が減ります。これにより、バレルあたりのコストが削減されます。ガス含有量の減少は、好気性微生物の増殖を抑制することもできます。

このビデオは、粘性油(40cP)の効率的な脱気を実証しています。超音波処理は、液体から小さな浮遊気泡を除去し、溶存ガスのレベルを自然平衡レベル以下に下げます。

超音波インライン脱気 & 油の消泡(40cP)

ビデオサムネイル


で行われた掘削泥の超音波脱気 プローブ型超音波装置 UIP1000hd

UIP1000hdによる超音波脱気前後の水性掘削泥
Amani et al. 2016による研究と写真

掘削泥水製剤の開発と適応

新しい規制では、環境への影響を最小限に抑えるために、泥に使用する特定の化学物質の量を制限しています。これには、新しい規制の枠組みに製剤を適応させる必要があります。超音波処理は、掘削泥水部品の性能を最大化するのに役立つため、より少ない低コストの材料を使用できます。ヒールシャーは、私たちの研究室で掘削泥の配合試験を提供しています。せん断の有無にかかわらず、さまざまな温度での動粘度測定を含みます。

産業用のヘビーデューティー設計

ヒールシャー超音波反応器は、より大きく研磨性の粒子または凝集体を扱うことができます。したがって、凝集したポンプ式スラリーまたは掘削泥成分から始めることができます。粉末や粒子を流体に混合すると、超音波プローブは、ローターステーターミキサーや高圧ホモジナイザーよりもはるかに少ない摩耗摩耗を示します。ヒールシャー超音波プローブは、淡水の代わりに海水がWBMで使用される場合など、耐食性を高めるためにグレード5チタンで作られています。超音波反応器には回転シールやベアリングがありません。ヒールシャー超音波ミキサーは、ヘビーデューティーな使用のための工業用グレードです – 陸上および沖合(リグ)。一般に、超音波反応器は設置面積が小さいために垂直方向に配向されています。

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石油およびガス産業における超音波混合の使用は、掘削泥をはるかに超えています。


Literature / References

  • 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.


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