Ultraskaņas maisītāji urbšanas šķīdumiem un pakeru šķidrumiem
Urbšanas šķidrumu (urbšanas šķīdumu) izmanto, lai atvieglotu naftas urbumu, dabasgāzes urbumu, izpētes urbumu (urbumu neizpētītās teritorijās) vai ūdens urbumu urbšanu. Ultraskaņas reaktori ir efektīva tehnoloģija ūdens bāzes urbšanas šķīdumu (WBM, ūdens vidē), eļļas bāzes urbšanas šķīdumu (OBM, neūdens vidē) vai sintētiskās bāzes urbšanas šķīdumu (SBM) sajaukšanai, disperģēšanai, emulģēšanai un degazācijai.
Urbšanas šķīduma sastāvs un nemainīga kvalitāte ir būtisks faktors mūsdienu urbšanas darbos. Šķīduma sastāvs un īpašības ietekmē urbuma sienu stabilitāti, eļļošanu, dzesēšanu un urbšanas ātrumu. Pat nelielas problēmas ar urbšanas šķidrumu var apturēt visu urbšanas procesu. Pārmērīgs spiediens, ko rada pārāk blīvs vai pārāk smags urbšanas šķīdums, var izraisīt ievērojamus cirkulācijas zudumus.
WBM parasti izgatavo no saldūdens, jūras ūdens vai sāļu šķīduma (piesātināta vai formiātu šķīduma), kā arī dabiskiem māliem un polimēriem. OBM un SBM ir apgriezto emulsiju sistēmas, kurās nepārtrauktā (ārējā) fāze ir eļļas bāze (dīzeļdegviela, minerāleļļa) vai sintētiskā bāze (olefīni un parafīni), savukārt dispersā (iekšējā) fāze ir sāļu šķīdums. Emulsijai jābūt pietiekami stabilai, lai izturētu ūdens pieplūdi urbumā. Emulsijas «eļļa ūdenī» (eļļas emulsijas urbšanas šķīdumi) ir retāk sastopamas nekā emulsijas «ūdens eļļā» (apgrieztās eļļas emulsijas urbšanas šķīdumi). Ultraskaņas emulģēšana ir piemērota abiem emulsiju veidiem un nodrošina labu iekšējās sāļu šķīduma vai ūdens fāzes elektrisko stabilitāti.
Hielscher ultraskaņas reaktori ir ļoti efektīvi maisītāji rūpnieciskai ražošanai, kas rada intensīvu kavitācijas izraisītu bīdi. Parasti ultraskaņas reaktorus izmanto plūsmas līnijā vienas caurplūdes apstrādei ar augstu ražīgumu vai partiju apstrādei ar recirkulāciju.
Ultraskaņas sajaukšanu var izmantot, lai
- Ražotu piedevas
- Sagatavotu augstas koncentrācijas koncentrātus
- Sajauktu lietošanai gatavus urbšanas šķidrumus vai pakeru šķidrumus
- Degazētu urbšanas šķīdumus
- Izstrādātu labākus urbšanas šķīdumus un to sastāvus
MultiSonoReactor MSR-4 ir rūpniecisks plūsmas homogenizators, kas piemērots urbšanas šķīdumu rūpnieciskai ražošanai. Apstrādi ar ultraskaņu izmanto urbšanas šķidrumu disperģēšanai un degazācijai.
Urbšanas šķīdumu piedevu ražošana
Ķīmisko vielu un piedevu, piemēram, šķidru polimēru suspensiju, ražošanā priekšrocības sniedz ultraskaņas bīdes sajaukšanas lielā apstrādes jauda un elastīgums. Ultraskaņas sajaukšana ļauj pilnībā izmantot tādu piedevu potenciālu kā viskozitātes palielinātāji, filtrācijas zudumu samazinātāji vai polimēru piedevas. Urbšanas šķīduma sajaukšanas laikā ultraskaņas kavitācija ātri un pilnībā hidratē pulverus.
Šķidruma/šķidruma emulsiju sajaukšanai Hielscher MultiPhaseCavitator uzlabo abu fāžu sajaukšanu plūsmas līnijā intensīvas kavitācijas izraisītas bīdes zonā. Lai iegūtu vairāk informācijas par MultiPhaseCavitator, noklikšķiniet šeit!
Ultraskaņas sajaukšana uzlabo masas pārnesi robežslāņos vai pie daļiņām šķidrumos. Tas samazina laiku, kas nepieciešams sāļu šķīdumu vai piesātinātu sāļu šķīdumu, piemēram, kalcija hlorīda šķīduma, kalcija bromīda šķīduma, cinka bromīda šķīduma vai kālija un cēzija formiātu šķīduma, sagatavošanai.
Mālu vai piedevu koncentrāti
Ultraskaņas bīdes sajaukšanu var izmantot, lai pirms pievienošanas galīgajam urbšanas šķīduma sastāvam izgatavotu augstas koncentrācijas vai augsta blīvuma koncentrātus (piemēram, no kalcija karbonāta (krīta), deflokulantiem vai saistītājreaģentiem).
Urbšanas šķidrumu un pakeru šķidrumu ražošana
Urbšanas šķīduma darbības raksturlielumi, piemēram, slānekļa stabilitāte, viskozitāte, dzesēšana vai eļļošana, ir atkarīgi no daudziem faktoriem. Viendabīgumam un nemainīgai kvalitātei ir vislielākā nozīme. Ultraskaņas bīdes sajaukšana ir ļoti efektīva vienmērīga daļiņu izmēru sadalījuma un līdz ar to labākas dispersijas un emulsijas stabilitātes nodrošināšanai. Tas novērš fāžu atdalīšanos vai nosēšanos uzglabāšanas un transportēšanas laikā vai šķīdumam atrodoties urbšanas šķīduma baseinos.
Mūsdienās prasības urbšanas šķīdumiem bieži mainās. Hielscher ultraskaņas reaktorus var ļoti labi pielāgot urbšanas šķidruma sastāva izmaiņām. Pārejot no tradicionālās partiju sajaukšanas uz ultraskaņas sajaukšanu plūsmas līnijā vienā caurplūdē, ar vienu un to pašu ultraskaņas iekārtu var izgatavot dažādus urbšanas šķīdumu veidus. Tas palīdz samazināt krājumus un uzglabāšanas laiku noliktavā.
Parasto mālu (piemēram, bentonīta) un īpaši apstrādātu organofilo mālu disperģēšana šķidrumos rada ļoti viskozus, tiksotropus vai bīdes ietekmē šķidrinošus gelus un suspensijas. Spēcīgas ultraskaņas izraisītas bīdes ietekmē viskozitāte samazinās līdz brīvi plūstošam stāvoklim. Tas atvieglo disperģēšanu un darbu ar šiem materiāliem. Tādēļ apstrāde ar ultraskaņu ir ļoti efektīva tiksotropu un bīdes ietekmē šķidrinošu suspensiju sajaukšanai. Apstrāde ar ultraskaņu nodrošina labāku bentonīta daļiņu / plāksnīšu disperģēšanu un uzlabotas gelu veidošanās īpašības. Lai iegūtu vairāk informācijas par bentonīta disperģēšanu ar ultraskaņu, noklikšķiniet šeit!
Bentonīta disperģēšana ar ultraskaņu (veikta ar ultraskaņas maisītāju UIP2000hdT)
Reoloģisko īpašību modifikatoriem, biezinātājiem un stabilizatoriem (piemēram, sveķiem, glikolam, karboksimetilcelulozei, polianjonu celulozei (PAC) vai cietei) nepieciešama laba disperģēšana, lai sasniegtu maksimālu efektivitāti. Lai iegūtu vairāk informācijas par biezinātāju, piemēram, ksantāna sveķu un guāra sveķu, disperģēšanu ar ultraskaņu, noklikšķiniet šeit!
Smaginošās piedevas, piemēram, bārija sulfīts (barīts), uzglabāšanas, transportēšanas vai urbšanas laikā nedrīkst atdalīties no urbšanas šķīduma. Saskaņā ar Stoksa likumu mazākas daļiņas nosēžas lēnāk vai nenosēžas nemaz. Disperģēšana ar ultraskaņu novērš lielāku aglomerātu veidošanos, kas var izraisīt dispersijas nestabilitāti. Sistēmas disperģēšana var palielināt tās spēju uzņemt cietās vielas, ļaujot palielināt blīvumu līdz 20 lb uz galonu (US) vai 2,4g/cm3.
Urbšanas šķīduma degazācija
Sagatavojot urbšanas šķīdumus, bentonīta māla pulveris un citi pulverveida piedevu materiāli ievada urbšanas šķīdumā daudz gaisa. Šī gāze tiek ieslēgta šķidruma sistēmās un var izraisīt atdalīšanos un emulgatora vai stabilizatora efektivitātes samazināšanos. Atkārtota saspiešana (augstspiediena cikli) un retinājumi (zemspiediena cikli) apstrādes ar ultraskaņu laikā ļauj izšķīdušajām gāzēm pārvietoties un veidot sīkus mikroburbulīšus. Pēc tam ultraskaņas viļņi izraisa gāzes mikroburbulīšu saplūšanu. Spēcīgā ultraskaņas kavitācijas izraisītā bīde samazina bīdes ietekmē šķidrinošu un tiksotropu urbšanas šķidrumu viskozitāti. Tas ļauj gaisa burbuļiem ātrāk pacelties. Tādējādi tiek uzlabota gāzes atdalīšana turpmākajos procesa posmos izvietotajās separatoru tvertnēs vai vakuuma degazācijā. Degazācija palielina urbšanas šķīduma svaru, samazina viskozitāti un atdalīšanās problēmas. Mazāks gāzes burbuļu daudzums samazina emulgatoru, stabilizatoru, virsmaktīvo vielu vai disperģējošo līdzekļu patēriņu. Tas samazina izmaksas uz vienu barelu. Gāzes satura samazināšana var arī ierobežot aerobo mikroorganismu augšanu.
Ūdens bāzes urbšanas šķīdums pirms un pēc degazācijas ar ultraskaņu, izmantojot UIP1000hd
Pētījums un attēls: Amani et al. 2016
Urbšanas šķīdumu sastāvu izstrāde un pielāgošana
Jaunie noteikumi ierobežo noteiktu ķīmisko vielu daudzumu, ko drīkst izmantot urbšanas šķīdumos, lai mazinātu ietekmi uz vidi. Tas prasa sastāvu pielāgošanu jaunajam normatīvajam regulējumam. Apstrāde ar ultraskaņu var palīdzēt maksimāli palielināt urbšanas šķīdumu sastāvdaļu efektivitāti, tādējādi ļaujot izmantot mazāku materiālu daudzumu un lētākus materiālus. Hielscher piedāvā urbšanas šķīdumu sastāvu pārbaudi mūsu laboratorijā. Tostarp kinemātiskās viskozitātes mērījumus dažādās temperatūrās ar bīdi un bez tās.
Izturīga konstrukcija rūpnieciskai lietošanai lielas slodzes apstākļos
Hielscher ultraskaņas reaktori var apstrādāt lielākas un abrazīvas daļiņas vai aglomerātus. Tādēļ var sākt ar aglomerētu, sūknējamu suspensiju vai urbšanas šķīduma sastāvdaļām. Iemaisot pulverus un daļiņas šķidrumā, ultraskaņas zondēm ir daudz mazāks abrazīvais nodilums nekā rotora un statora maisītājiem vai augstspiediena homogenizatoriem. Hielscher ultraskaņas zondes ir izgatavotas no 5. klases titāna, lai nodrošinātu paaugstinātu izturību pret koroziju, piemēram, ja WBM sastāvā saldūdens vietā izmanto jūras ūdeni. Ultraskaņas reaktoriem nav rotējošo vārpstu blīvējumu vai gultņu. Hielscher ultraskaņas maisītāji ir rūpnieciskas klases iekārtas lietošanai lielas slodzes apstākļos – sauszemē un jūrā (uz urbšanas platformas). Parasti ultraskaņas reaktorus novieto vertikāli, lai tie aizņemtu nelielu grīdas platību.
Ultraskaņas sajaukšanas izmantošana naftas un gāzes rūpniecībā sniedzas krietni tālāk par urbšanas šķīdumiem.
- Notekūdeņu un tehnoloģisko šķidrumu degazācija
- Sajaukšana ar saistītājreaģentiem (piemēram, H2S saistītājreaģentiem) vai aizsargājošām ķīmiskajām vielām, piemēram, nogulšņu veidošanās un korozijas inhibitoriem
- Cementa saistīšanās laika samazināšana ātrākai cementēšanai
- Piesātināta sāļu šķīduma vai formiātu šķīduma sagatavošana ar ultraskaņu
- Baktēriju aktivitātes samazināšana urbšanas šķīdumos
- Naftas turpmākā pārstrāde, piemēram, atsērošana
- Naftas un nogulšņu paraugu sagatavošana
Literatūra / Atsauces
- 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.