Ultrasone mixers voor boorspoeling en pakkingsvloeistoffen
Boorvloeistof (boorspoeling) wordt gebruikt als hulpmiddel bij het boren van oliebronnen, aardgasbronnen, exploratiebronnen (wildcatbronnen) of waterbronnen. Ultrasone reactoren zijn een effectieve technologie voor het mengen, dispergeren, emulgeren en ontgassen van modder op waterbasis (WBM, waterig), modder op oliebasis (OBM, niet-waterig) of modder op synthetische basis (SBM).
De samenstelling en consistente kwaliteit van boorspoeling is een sleutelfactor in de hedendaagse boorwerkzaamheden. De samenstelling en de eigenschappen van de modder zijn van invloed op de stabiliteit van de boorput, de smering, de koeling en de penetratiesnelheid. Zelfs kleine problemen met de boorspoeling kunnen de hele booroperatie stilleggen. Een te hoge druk als gevolg van een te dichte of te zware boorspoeling kan een aanzienlijk circulatieverlies veroorzaken.
WBM's worden meestal gemaakt van zoet water, zeewater of (verzadigde of formiaat) pekel en natuurlijke klei en polymeren. OBM en SBM zijn invert-emulsiesystemen met een oliebasis (diesel, minerale olie) of synthetische basis (olefinen en paraffines) als continue (externe) fase en pekel als disperse (interne) fase. De emulsie moet stabiel genoeg zijn om de toevoeging van een downhole waterstroom te weerstaan. Minder gebruikelijk dan water in olie (invert oil emulsion muds) zijn olie in water (oil emulsion muds). Ultrasone emulsificatie werkt voor beide emulsietypen en zorgt voor een goede elektrische stabiliteit van de interne pekel- of waterfase.
Hielscher ultrasone reactoren zijn zeer effectieve en intense cavitatieluchtschuifmengers voor productiegebruik. Over het algemeen worden de ultrasone reactoren inline gebruikt voor single-pass verwerking met hoge doorvoer of batchverwerking met recirculatie.
Je kunt ultrasoon mengen gebruiken om
- Vervaardiging van additieven
- Masterbatches met hoge concentratie bereiden
- Gebruiksklare boorvloeistoffen of pakkervloeistoffen mengen
- Ontgassen van boorspoeling
- Betere boorspoeling ontwikkelen en formuleren
De MultiSonoReactor MSR-4 is een industriële inline homogenisator die geschikt is voor de industriële productie van boorspoeling. Sonificatie wordt gebruikt voor het dispergeren en ontgassen van boorvloeistoffen.
Productie van boorspoelingadditieven
De productie van chemicaliën en additieven, zoals vloeibare polymeer slurries, profiteert van de hoge verwerkingscapaciteit en flexibiliteit van ultrasoon shear mengen. Ultrasoon mengen benut het volledige potentieel van additieven, zoals viscosifiers, filtraatreductiemiddelen of polymeeradditieven. Ultrasone cavitatie hydrateert poeders snel en volledig tijdens het mengen van boorspoeling.
Voor het mengen van vloeistof-vloeistofemulsies verbetert de Hielscher MultiPhaseCavitator het inline mengen van twee fasen in de intense cavitatieschuifzone. Klik hier voor meer informatie over de MultiPhaseCavitator!
Ultrasoon mengen verbetert de massaoverdracht bij grenslagen of deeltjes in vloeistoffen. Dit vermindert de tijd die nodig is om pekels of verzadigde pekels te bereiden, bijvoorbeeld calciumchloride pekel, calciumbromide pekel, zinkbromide pekel of kalium- en cesiumformiaat pekel.
Masterbatches van klei of additieven
U kunt ultrasone shear-menging gebruiken om masterbatches met hoge concentratie of hoge dichtheid te maken (bv. van calciumcarbonaat (krijt), ontvlokkingsmiddelen of scavengers) voordat u deze toevoegt aan de uiteindelijke boorspoelingformulering.
Productie van boorvloeistoffen en pakkingvloeistoffen
De prestaties van boorspoeling, zoals schaliestabiliteit, viscositeit, koeling of smering, zijn afhankelijk van veel factoren. Uniformiteit en consistentie in kwaliteit zijn van het grootste belang. Ultrasoon shear-mengen is zeer effectief bij het produceren van uniforme deeltjesgrootteverdelingen en daardoor een betere dispersie en emulsiestabiliteit. Dit voorkomt fasescheiding of bezinking tijdens opslag, transport of in de modderkuilen.
Tegenwoordig veranderen de specificaties van boorspoeling vaak. Hielscher ultrasoonreactoren zijn zeer geschikt voor veranderingen in de formulering van boorspoeling. Door over te schakelen van traditioneel batchmengen naar ultrasoon inline-mengen met één gang, kunt u verschillende soorten boorspoeling maken op dezelfde ultrasone machine. Dit helpt om de voorraad en opslagtijd te verminderen.
De dispersie van conventionele klei (bv. bentoniet) en speciaal behandelde organofiele klei in vloeistoffen produceert zeer viskeuze, thixotrope of afschuifverdunnende gels en slurries. Bij blootstelling aan hoge ultrasone afschuiving daalt de viscositeit tot een vrij stromende toestand. Dit vergemakkelijkt het dispergeren en hanteren. Daarom is sonicatie zeer effectief voor het mengen van thixotrope en shear-dunnende slurries. Sonificatie resulteert in een betere dispersie van de bentonietdeeltjes/plaatjes en verbeterde geleringseigenschappen. Klik hier voor meer informatie over ultrasone dispersie van bentoniet!
Ultrasone dispersie van bentoniet (uitgevoerd met ultrasone menger UIP2000hdT)
Reologische modificatoren, verdikkingsmiddelen en stabilisatoren (bijvoorbeeld gommen, glycol, carboxymethylcellulose, polyanionische cellulose (PAC) of zetmeel) moeten goed gedispergeerd worden voor maximale effectiviteit. Klik hier voor meer informatie over ultrasone dispersie van verdikkingsmiddelen, zoals xanthaangom en guarpitmeel!
Verzwaarmiddelen, zoals bariumsulfiet (bariet), mogen tijdens opslag, transport of boren niet loskomen van de modder. In overeenstemming met de wet van Stokes bezinken kleinere deeltjes langzamer of helemaal niet. Ultrasone dispersie vermijdt grotere agglomeraten die instabiliteit van de dispersie kunnen veroorzaken. Dispergeren van een systeem kan de tolerantie voor vaste deeltjes verhogen, waardoor een gewicht tot 20 lb/gallon (VS) of 2,4g/cm3.
Ontgassen van de boorspoeling
Bij de bereiding van boorspoeling brengen bentoniet kleipoeder en andere additieven veel lucht in de boorspoeling. Dit gas wordt ingesloten in vloeibare systemen en kan scheiding veroorzaken en een verlies in emulgator- of stabilisatorprestaties. Herhaalde compressies (hogedrukcycli) en rarefacties (lagedrukcycli) tijdens de ultrasone behandeling laten opgeloste gassen migreren en kleine microbellen vormen. Ultrasone golven dwingen de gasmicrobellen vervolgens tot coalescentie. De ultrasone hoge cavitatieschuif vermindert de viscositeit van afschuifverdunnende en thixotrope boorvloeistoffen. Hierdoor kunnen luchtbellen sneller opstijgen. Dit leidt tot betere gasscheiding in downstream separatortanks of vacuümontgassing. Ontgassen verhoogt het gewicht van de modder, vermindert de viscositeit en zorgt voor afscheidingsproblemen. Minder gasbellen vermindert het gebruik van emulgatoren, stabilisatoren, oppervlakteactieve stoffen of dispergeermiddelen. Dit verlaagt de kosten per vat. Een lager gasgehalte kan ook aerobe microbiële groei tegengaan.
Boorspoeling op waterbasis voor en na ultrasoon ontgassen met UIP1000hd
Studie en foto door Amani et al. 2016
Ontwikkeling en aanpassing van boorspoeling
Nieuwe regelgeving beperkt de hoeveelheid van bepaalde chemicaliën in modder om de impact op het milieu te minimaliseren. Dit vereist een aanpassing van de formules aan het nieuwe regelgevingskader. Ultrasoontechniek kan u helpen de prestaties van boorspoelingcomponenten te maximaliseren, zodat u minder en goedkopere materialen kunt gebruiken. Hielscher biedt formuleringstesten voor boorspoeling aan in ons laboratorium. Inclusief kinematische viscositeitsmetingen bij verschillende temperaturen met en zonder afschuiving.
Zwaar ontwerp voor industrieel gebruik
Hielscher ultrasone reactoren kunnen grotere en abrasieve deeltjes of agglomeraten verwerken. Daarom kunt u beginnen met een geagglomereerde verpompbare slurry of boorspoelingcomponenten. Bij het mengen van poeders en deeltjes in de vloeistof vertonen ultrasone sondes veel minder slijtage dan rotor-stator mixers of hogedrukhomogenisatoren. Hielscher ultrasone sondes zijn gemaakt van graad 5 titanium voor een betere corrosiebestendigheid, bijvoorbeeld wanneer zeewater in WBM's wordt gebruikt in plaats van zoetwater. Ultrasone reactoren hebben geen roterende afdichtingen of lagers. Hielscher ultrasoonmengers zijn van industriële kwaliteit voor intensief gebruik. – onshore en offshore (booreiland). Over het algemeen zijn de ultrasone reactoren verticaal georiënteerd voor een klein vloeroppervlak.
Het gebruik van ultrasoon mengen in de olie- en gasindustrie gaat veel verder dan boorspoeling.
- Ontgassen van afvalwater en procesvloeistoffen
- Mengen met spoelmiddelen (bijv. H2S-vangers) of beschermende chemicaliën, zoals aanslag- en corrosieremmers
- Verkort de uithardingstijd van cement voor sneller cementeren
- Ultrasone bereiding van verzadigde pekel of formiaatpekel
- Bacteriële activiteit in de boorspoeling verminderen
- Downstream olieverwerking, bijv. ontzwaveling
- Monstervoorbereiding voor olie en sediment
Literatuur / Referenties
- 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.