Ultradźwiękowe mieszarki do płuczek wiertniczych i cieczach uszczelniających
Płyn wiertniczy (płuczka wiertnicza) służy do wspomagania wiercenia odwiertów naftowych, odwiertów gazu ziemnego, odwiertów poszukiwawczych (odwiertów żbikowych) lub odwiertów wodnych. Reaktory ultradźwiękowe są skuteczną technologią mieszania, dyspergowania, emulgowania i odgazowywania płuczki na bazie wody (WBM, wodnej), płuczki na bazie oleju (OBM, niewodnej) lub płuczki na bazie syntetycznej (SBM).
Formuła i stała jakość płuczki wiertniczej jest kluczowym czynnikiem w dzisiejszych operacjach wiertniczych. Skład i właściwości płuczki wpływają na stabilność odwiertu, smarowanie, chłodzenie i szybkość penetracji. Nawet niewielkie problemy z płuczką wiertniczą mogą zatrzymać całą operację wiercenia. Nadmierne ciśnienie wynikające ze zbyt gęstej lub zbyt ciężkiej płuczki wiertniczej może spowodować znaczną utratę cyrkulacji.
WBM są zazwyczaj wykonane z wody słodkiej, wody morskiej lub (nasyconej lub mrówczanowej) solanki oraz naturalnych glinek i polimerów. OBM i SBM to odwrócone systemy emulsyjne, które mają bazę olejową (olej napędowy, olej mineralny) lub bazę syntetyczną (olefiny i parafiny) jako fazę ciągłą (zewnętrzną) i solankę jako fazę rozproszoną (wewnętrzną). Emulsja powinna być wystarczająco stabilna, aby wytrzymać dodanie przepływu wody w otworze wiertniczym. Mniej powszechne niż woda w oleju (odwrócone płuczki emulsyjne olejowe) są olej w wodzie (płuczki emulsyjne olejowe). Emulsyfikacja ultradźwiękowa działa dla obu typów emulsji i zapewnia dobrą stabilność elektryczną wewnętrznej solanki lub fazy wodnej.
Reaktory ultradźwiękowe Hielscher to bardzo skuteczne i intensywne kawitacyjne mieszalniki ścinające do zastosowań produkcyjnych. Ogólnie rzecz biorąc, reaktory ultradźwiękowe są używane w linii produkcyjnej do przetwarzania jednoprzebiegowego o wysokiej przepustowości lub przetwarzania wsadowego z recyrkulacją.
Mieszania ultradźwiękowego można używać do
- Produkcja dodatków
- Przygotowanie koncentratów o wysokim stężeniu
- Mieszanie gotowych do użycia płynów wiertniczych lub płynów do pakerów
- Płuczki wiertnicze Degas
- Opracowanie i sformułowanie lepszych płuczek wiertniczych
MultiSonoReactor MSR-4 to przemysłowy homogenizator liniowy odpowiedni do przemysłowej produkcji płuczek wiertniczych. Sonikacja jest wykorzystywana do dyspersji i odgazowywania płuczek wiertniczych.
Produkcja dodatków do płuczki wiertniczej
Produkcja chemikaliów i dodatków, takich jak ciekłe zawiesiny polimerów, korzysta z wysokiej wydajności przetwarzania i elastyczności ultradźwiękowego mieszania ścinającego. Mieszanie ultradźwiękowe uwalnia pełny potencjał dodatków, takich jak wiskozy, reduktory filtratu lub dodatki polimerowe. Kawitacja ultradźwiękowa szybko i całkowicie uwadnia proszki podczas mieszania płuczki wiertniczej.
Do mieszania emulsji ciecz/ciecz, urządzenie Hielscher MultiPhaseCavitator usprawnia mieszanie dwóch faz na linii w strefie intensywnego ścinania kawitacyjnego. Aby uzyskać więcej informacji na temat MultiPhaseCavitator, kliknij tutaj!
Mieszanie ultradźwiękowe poprawia przenoszenie masy w warstwach granicznych lub cząstek w cieczach. Skraca to czas potrzebny do przygotowania solanek lub solanek nasyconych, np. solanki chlorku wapnia, solanki bromku wapnia, solanki bromku cynku lub solanki mrówczanu potasu i cezu.
Masterbatche z glinki lub dodatków
Można użyć ultradźwiękowego mieszania ścinającego do wytworzenia przedmieszek o wysokim stężeniu lub wysokiej gęstości (np. węglanu wapnia (kredy), deflokulantów lub zmiataczy) przed dodaniem ich do ostatecznego składu płuczki wiertniczej.
Produkcja płynów wiertniczych i płynów do pakerów
Wydajność płuczki wiertniczej, taka jak stabilność łupków, lepkość, chłodzenie lub smarowanie, zależy od wielu czynników. Jednorodność i spójność jakości ma ogromne znaczenie. Ultradźwiękowe mieszanie ścinające jest bardzo skuteczne w wytwarzaniu jednolitych rozkładów wielkości cząstek, a tym samym lepszej stabilności dyspersji i emulsji. Zapobiega to separacji faz lub osadzaniu się podczas przechowywania, transportu lub w dołach płuczkowych.
Obecnie specyfikacje płuczek wiertniczych często się zmieniają. Reaktory ultradźwiękowe Hielscher są bardzo przystosowane do zmian formuły cieczy wiertniczej. Zmieniając tradycyjne mieszanie wsadowe na ultradźwiękowe mieszanie jednoprzebiegowe, można wytwarzać różne rodzaje płuczki wiertniczej na tej samej maszynie ultradźwiękowej. Pomaga to zmniejszyć zapasy i czas przechowywania na półkach.
Dyspersja konwencjonalnych glinek (np. bentonitu) i specjalnie obrobionych glinek organofilowych w płynach wytwarza wysoce lepkie, tiksotropowe lub rozrzedzane ścinaniem żele i zawiesiny. Po wystawieniu na wysokie ścinanie ultradźwiękowe lepkość spada do stanu swobodnego przepływu. Ułatwia to dyspergowanie i obsługę. Z tego powodu sonikacja jest bardzo skuteczna w mieszaniu zawiesin tiksotropowych i rozrzedzanych ścinaniem. Sonikacja powoduje lepszą dyspersję cząstek / płytek bentonitu i poprawia właściwości żelujące. Aby uzyskać więcej informacji na temat ultradźwiękowej dyspersji bentonitu, kliknij tutaj!
Ultradźwiękowa dyspersja bentonitu (wykonywana za pomocą mieszalnika ultradźwiękowego UIP2000hdT)
Modyfikatory reologiczne, zagęszczacze i stabilizatory (np. gumy, glikol, karboksymetyloceluloza, celuloza polianionowa (PAC) lub skrobia) wymagają dobrego rozproszenia dla maksymalnej skuteczności. Aby uzyskać więcej informacji na temat ultradźwiękowej dyspersji zagęszczaczy, takich jak guma ksantanowa i guma guar, kliknij tutaj!
Środki obciążające, takie jak siarczyn baru (baryt), nie mogą oddzielać się od płuczki podczas przechowywania, transportu lub wiercenia. Zgodnie z prawem Stokesa, mniejsze cząstki sedymentują wolniej lub wcale. Dyspersja ultradźwiękowa pozwala uniknąć większych aglomeratów, które mogą powodować niestabilność dyspersji. Dyspergowanie systemu może zwiększyć jego tolerancję na cząstki stałe, umożliwiając ważenie do 20 funtów/galon (USA) lub 2,4 g/cm sześcienny.3.
Odgazowywanie płuczki wiertniczej
Podczas przygotowywania płuczek wiertniczych, glinka bentonitowa w proszku i inne dodatki w proszku wprowadzają do płuczki wiertniczej dużo powietrza. Gaz ten jest uwięziony w układach ciekłych i może powodować separację oraz utratę wydajności emulgatora lub stabilizatora. Powtarzające się kompresje (cykle wysokociśnieniowe) i rozrzedzenia (cykle niskociśnieniowe) podczas ultradźwięków pozwalają rozpuszczonym gazom migrować i tworzyć małe mikropęcherzyki. Następnie fale ultradźwiękowe zmuszają mikropęcherzyki gazu do koalescencji. Ultradźwiękowe wysokie ścinanie kawitacyjne zmniejsza lepkość rozrzedzanych ścinaniem i tiksotropowych płynów wiertniczych. Pozwala to na szybsze unoszenie się pęcherzyków powietrza. Prowadzi to do lepszej separacji gazu w dalszych zbiornikach separatora lub odgazowania próżniowego. Odgazowanie zwiększa masę płuczki, zmniejsza lepkość i problemy z separacją. Mniejsza ilość pęcherzyków gazu zmniejsza zużycie emulgatorów, stabilizatorów, środków powierzchniowo czynnych lub środków dyspergujących. Zmniejsza to koszt w przeliczeniu na baryłkę. Zmniejszenie zawartości gazu może również ograniczyć rozwój drobnoustrojów tlenowych.
Płuczka wiertnicza na bazie wody przed i po odgazowaniu ultradźwiękowym za pomocą UIP1000hd
Badanie i zdjęcie przeprowadzone przez Amani et al. 2016
Opracowanie i dostosowanie formuły płuczki wiertniczej
Nowe przepisy ograniczają ilość niektórych chemikaliów stosowanych w błotach w celu zminimalizowania wpływu na środowisko. Wymaga to dostosowania receptur do nowych ram prawnych. Ultradźwięki mogą pomóc zmaksymalizować wydajność komponentów płuczki wiertniczej, dzięki czemu można używać mniej i tańszych materiałów. Hielscher oferuje testowanie receptur płuczek wiertniczych w naszym laboratorium. W tym pomiary lepkości kinematycznej w różnych temperaturach z i bez ścinania.
Wytrzymała konstrukcja do zastosowań przemysłowych
Reaktory ultradźwiękowe Hielscher mogą obsługiwać większe i ścierne cząstki lub aglomeraty. Dlatego można zacząć od aglomerowanej pompowalnej zawiesiny lub składników płuczki wiertniczej. Podczas mieszania proszków i cząstek w płynie sondy ultradźwiękowe wykazują znacznie mniejsze zużycie ścierne niż mieszalniki rotor-stator lub homogenizatory wysokociśnieniowe. Sondy ultradźwiękowe Hielscher są wykonane z tytanu klasy 5, co zapewnia zwiększoną odporność na korozję, np. gdy woda morska jest używana w WBM zamiast wody słodkiej. Reaktory ultradźwiękowe nie mają uszczelnień obrotowych ani łożysk. Mieszalniki ultradźwiękowe Hielscher są klasy przemysłowej do intensywnego użytkowania – na lądzie i na morzu (platforma wiertnicza). Ogólnie rzecz biorąc, reaktory ultradźwiękowe są zorientowane pionowo, co zapewnia niewielką powierzchnię.
Zastosowanie mieszania ultradźwiękowego w przemyśle naftowym i gazowym wykracza daleko poza płuczki wiertnicze.
- Odgazowywanie ścieków i płynów procesowych
- Mieszanie z pochłaniaczami (np. pochłaniaczami H2S) lub chemikaliami ochronnymi, takimi jak inhibitory osadzania się kamienia i korozji.
- Skrócenie czasu wiązania cementu w celu szybszego cementowania
- Ultradźwiękowe przygotowanie solanki nasyconej lub solanki mrówczanowej
- Zmniejszenie aktywności bakterii w płuczkach wiertniczych
- Przetwarzanie ropy naftowej, np. odsiarczanie
- Przygotowanie próbek oleju i osadów
Literatura / Referencje
- 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.