드릴링 머드와 패커 유체를 위한 초음파 믹서
착굴 유체 (드릴링 진흙)는 유정, 천연 가스 우물, 탐험 우물 (살쾡이 우물) 또는 우물의 훈련을 돕기 위하여 이용됩니다. 초음파 반응기는 수성 진흙 (WBM, 수성), 유성 진흙 (OBM, 비 수성) 또는 합성 기반 진흙 (SBM)의 혼합, 분산, 유화 및 탈기에 효과적인 기술입니다.
시추 진흙의 배합과 일관된 품질은 오늘날 시추 작업의 핵심 요소입니다. 진흙 구성 및 특성은 우물 구멍 안정성, 윤활, 냉각 및 침투의 드릴링 비율에서 영향을 미칩니다. 착굴 유체에 작은 문제조차도 전체 드릴링 작업을 중지시킬 수 있습니다. 너무 조밀하거나 너무 무거운 드릴링 진흙으로 인한 과도한 압력은 혈액 순환의 심각한 손실을 유발할 수 있습니다.
WBM은 일반적으로 담수, 해수 또는 (포화 또는 포름) 염수 및 천연 점토 및 폴리머로 만들어집니다. OBM 및 SBM은 오일 베이스(디젤, 미네랄 오일) 또는 합성 베이스(올레핀 및 파라핀)를 연속(외부) 상으로, 염수를 분산(내부) 상으로 사용하는 반전 에멀젼 시스템입니다. 에멀젼은 다운홀 물 흐름의 추가를 견딜 수 있을 만큼 충분히 안정적이어야 합니다. 기름 속의 물(반전 오일 에멀젼 진흙)보다 덜 흔한 것은 물 속의 기름(오일 에멀젼 진흙)입니다. 초음파 유화는 에멀젼 유형 모두에 대해 작동하며 내부 염수 또는 수상의 우수한 전기적 안정성을 달성합니다.
Hielscher 초음파 반응기는 생산 용도로 매우 효과적이고 강렬한 캐비테이션 전단 믹서입니다. 일반적으로 초음파 반응기는 고처리량 단일 패스 처리 또는 재순환 배치 처리를 위해 인라인으로 사용됩니다.
초음파 혼합을 사용하여 다음을 수행할 수 있습니다.
- 첨가제 제조
- 고농도 마스터배치 준비
- 바로 사용할 수 있는 시추 유체 또는 패커 유체를 혼합합니다.
- Degas 드릴링 진흙
- 더 나은 시추 진흙을 개발하고 공식화하십시오.
MultiSonoReactor MSR-4는 시추 진흙의 산업 생산에 적합한 산업용 인라인 균질화기입니다. 초음파 처리는 시추 유체의 분산 및 탈기에 사용됩니다.
드릴링 머드 첨가제 제조
액체 폴리머 슬러리와 같은 화학 물질 및 첨가제의 제조는 초음파 전단 혼합의 높은 처리 능력과 유연성의 이점을 얻습니다. 초음파 혼합은 점성제, 여과액 환원제 또는 폴리머 첨가제와 같은 첨가제의 잠재력을 최대한 발휘합니다. 초음파 캐비테이션은 드릴링 진흙 혼합 중에 분말을 빠르고 완전하게 수화합니다.
액체 / 액체 에멀젼의 혼합을 위해 Hielscher MultiPhaseCavitator는 강렬한 캐비테이션 전단 영역에서 두 단계의 인라인 혼합을 개선합니다. MultiPhaseCavitator에 대한 자세한 내용을 보려면 여기를 클릭하십시오!
초음파 혼합은 경계층 또는 액체의 입자에서 질량 전달을 향상시킵니다. 이렇게 하면 염수칼슘 염수, 브롬화칼슘 염수, 브롬화아연 염수 또는 포름칼륨 염수 및 포름세슘 염수와 같은 염수 또는 포화 염수를 준비하는 데 필요한 시간이 줄어듭니다.
점토 또는 첨가제의 마스터 배치
초음파 전단 혼합을 사용하여 고농도 또는 고밀도 마스터 배치(예: 탄산칼슘(분필), 응집제 또는 제거제)를 만든 후 최종 드릴링 머드 제형에 추가할 수 있습니다.
시추 유체 및 패커 유체 생산
셰일 안정성, 점도, 냉각 또는 윤활과 같은 시추 진흙 성능은 많은 요인에 따라 달라집니다. 품질의 균일성과 일관성이 가장 중요합니다. 초음파 전단 혼합은 균일 한 입자 크기 분포의 제조에 매우 효과적이므로 분산 및 에멀젼 안정성이 우수합니다. 이는 보관, 운송 중 또는 진흙 구덩이에 있는 동안 상 분리 또는 침전을 방지합니다.
오늘날 시추 진흙 사양은 자주 변경됩니다. Hielscher 초음파 반응기는 드릴링 액체 제형 변경에 매우 적합합니다. 전통적인 배치 혼합에서 초음파 인라인 단일 패스 혼합으로 변경하면 동일한 초음파 기계에서 다양한 드릴링 머드 유형을 만들 수 있습니다. 이는 재고 및 선반 보관 시간을 줄이는 데 도움이 됩니다.
기존 점토(예: 벤토나이트)와 특수 처리된 유기성 점토를 유체에 분산시키면 점성이 높은 요변성 또는 전단 희석 겔 및 슬러리가 생성됩니다. 높은 초음파 전단에 노출되면 점도가 자유 유동 상태로 떨어집니다. 이것은 분산 및 취급을 용이하게 합니다. 이러한 이유로, 초음파 처리는 요변성 및 전단 희석 슬러리의 혼합에 매우 효과적입니다. 초음파 처리는 벤토나이트 입자 / 혈소판의 분산을 개선하고 겔화 특성을 향상시킵니다. 벤토나이트의 초음파 분산에 대한 자세한 내용을 보려면 여기를 클릭하십시오!
벤토나이트의 초음파 분산 (초음파 믹서 UIP2000hdT로 수행)
유변학적 개질제, 증점제 및 안정제(예: 검, 글리콜, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리음이온 셀룰로오스(PAC) 또는 전분)는 효과를 극대화하기 위해 우수한 분산이 필요합니다. 크 산탄 검 및 구아 검과 같은 증점제의 초음파 분산에 대한 자세한 내용은 여기를 클릭하십시오!
아황산바륨(중정석)과 같은 가중제는 보관, 운송 또는 시추 중에 진흙에서 분리되어서는 안 됩니다. 스톡스의 법칙에 따라 입자가 작을수록 침전이 느려지거나 전혀 침전되지 않습니다. 초음파 분산은 분산 불안정성을 유발할 수 있는 더 큰 응집체를 피합니다. 시스템을 분산시키면 고체에 대한 내성이 증가하여 최대 20lb/gallon(미국) 또는 2.4g/cm의 중량을 측정할 수 있습니다3.
드릴링 머드의 가스 제거
드릴링 머드를 준비할 때 벤토나이트 점토 분말 및 기타 첨가제 분말은 드릴링 머드에 많은 공기를 도입합니다. 이 가스는 액체 시스템 내에 갇혀서 분리 및 유화제 또는 안정제 성능 저하를 유발할 수 있습니다. 초음파 처리 중 반복적 인 압축 (고압 사이클) 및 희박 반응 (저압 사이클)은 용해 된 가스가 이동하여 작은 마이크로 버블을 형성하게합니다. 그런 다음 초음파는 가스 미세 기포를 유착으로 강제합니다. 초음파 높은 캐비테이션 전단은 전단 희석 및 요변성 착굴 유체의 점도를 줄입니다. 이렇게 하면 기포가 더 빨리 올라갈 수 있습니다. 이로 인해 다운스트림 분리기 탱크에서 더 나은 가스 분리 또는 진공 탈기가 가능합니다. 탈기는 진흙 무게를 늘리고 점도 및 분리 문제를 줄입니다. 기포가 적어 유화제, 안정제, 계면 활성제 또는 분산제의 사용이 줄어 듭니다. 이것은 배럴당 비용을 줄입니다. 가스 함량을 줄이면 호기성 미생물 성장도 억제할 수 있습니다.
UIP1000hd를 사용한 초음파 탈기 전후의 수성 드릴링 진흙
연구 및 사진 Amani et al. 2016
드릴링 진흙 배합 개발 및 적응
새로운 규정은 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위해 진흙에 사용되는 특정 화학 물질의 양을 제한합니다. 이를 위해서는 새로운 규제 프레임워크에 맞게 제형을 조정해야 합니다. 초음파는 드릴링 진흙 구성 요소의 성능을 극대화하는 데 도움이 될 수 있으므로 점점 더 저렴한 재료를 사용할 수 있습니다. Hielscher는 우리 실험실에서 드릴링 진흙 제형 테스트를 제공합니다. 전단이 있거나 없는 다양한 온도에서 동점도 측정을 포함합니다.
산업용을 위한 헤비 듀티 설계
Hielscher 초음파 반응기는 더 크고 마모성 입자 또는 응집체를 처리 할 수 있습니다. 따라서 응집된 펌핑 가능한 슬러리 또는 드릴링 진흙 구성 요소로 시작할 수 있습니다. 분말과 입자를 유체에 혼합 할 때 초음파 프로브는 회 전자-고정자 믹서 또는 고압 균질화기보다 마모 마모가 훨씬 적습니다. Hielscher 초음파 프로브는 향상된 내식성을 위해 5 등급 티타늄으로 만들어집니다 (예 : 담수 대신 WBM에서 해수를 사용하는 경우). 초음파 반응기에는 로터리 씰이나 베어링이 없습니다. Hielscher 초음파 믹서는 중장비 사용을위한 산업용 등급입니다 – 육상 및 해상(리그). 일반적으로 초음파 반응기는 작은 설치 공간을 위해 수직 방향입니다.
석유 및 가스 산업에서 초음파 혼합의 사용은 시추 진흙을 훨씬 뛰어 넘습니다.
- 폐수 및 공정 유체의 가스 제거
- 청소제(예: H2S 청소제) 또는 스케일 및 부식 방지제와 같은 보호 화학 물질과 혼합
- 더 빠른 시멘팅을 위해 시멘트 경화 시간 단축
- 포화 염수 또는 포름산 염수의 초음파 준비
- 드릴링 진흙에서 박테리아 활동을 줄입니다.
- 다운스트림 오일 처리(예: 탈황)
- 오일 및 침전물 시료 전처리
문헌 / 참고문헌
- 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.