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掘削泥水およびパッカー流体用の超音波ミキサー

掘削液(掘削泥)は、油井、天然ガス井、試掘井(ワイルドキャット井戸)、または水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す。

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、および浸透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。掘削泥水が密集しすぎたり重すぎたりすると、過度の圧力がかかり、循環が大幅に失われる可能性があります。
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インバートエマルジョンシステムです。エマルジョンは、ダウンホールの水流の追加に耐えるのに十分なほど安定し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泥)よりも一般的でないのは、水中油(オイルエマルジョン泥)です。超音波乳化は、両方のエマルジョンタイプで機能し、内部の塩水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にインラインで使用されます。
超音波ミキシングを使用して、次のことができます

  • 製造添加剤
  • 高濃度マスターバッチの調製
  • 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
  • より優れた掘削泥水の開発と策定
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、掘削泥水の工業生産に適した工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ます。

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および添加剤の製造は、超音波せん断混合の高い処理能力および柔軟性の恩恵を受ける。超音波混合は、粘度剤、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、掘削泥の混合中に粉末を迅速かつ完全に水和させます。
液体/液体エマルジョンの混合のために、ヒールシャーMultiPhaseキャビテーターは、強いキャビテーションせん断帯の2つの相のインライン混合を改善します。 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します。これにより、塩化カルシウムブライン、臭化カルシウムブライン、臭化亜鉛ブライン、ギ酸カリウムおよびセシウムブラインなどのブラインまたは飽和ブライン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)、脱凝集剤、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に追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、潤滑などの掘削泥水性能は、多くの要因に依存します。品質における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、または泥沼内での相分離や沈降が防止されます。
今日、掘削泥水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、掘削液体製剤の変更に非常に適応可能です。従来のバッチミキシングから超音波インラインシングルパスミキシングに変更することで、同じ超音波マシンで異なる掘削泥タイプを作ることができます。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、高粘度の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)のような加重剤は、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大きな凝集体を回避します。システムを分散させると、固体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

掘削泥水を準備するとき、ベントナイト粘土粉末や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、溶存ガスが移動して小さなマイクロバブルが形成されます。その後、超音波によってガスのマイクロバブルが強制的に合体します。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、気泡がより速く上昇します。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。気泡が少ないと、乳化剤、安定剤、界面活性剤、または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、好気性微生物の成長も抑制できます。

このビデオでは、粘性油(40cP)の効率的な脱気を実演しています。超音波処理は、液体から小さな浮遊気泡を取り除き、溶存ガスのレベルを自然な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


プローブ型超音波装置UIP1000hdで行われた掘削泥の超音波脱気

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

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、泥に含まれる特定の化学物質の量が制限されています。そのためには、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ちますので、より少ないコストの材料を使用することができます。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、より大きな研磨粒子または凝集体を扱うことができます。したがって、凝集したポンプ可能な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摩耗摩耗が少なくなります。ヒールシャー超音波プローブは、淡水の代わりにWBMで海水を使用する場合など、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、ロータリーシールやベアリングはありません。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、超音波反応器は小さな設置面積のために垂直に配向されています。

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石油・ガス産業における超音波混合の使用は、掘削泥水にとどまりません。


文献/参考文献

  • 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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