Misturadores ultrassônicos para lamas de perfuração e fluidos de empacotamento
O fluido de perfuração (lama de perfuração) é usado para auxiliar na perfuração de poços de petróleo, poços de gás natural, poços exploratórios (poços selvagens) ou poços de água. Os reatores ultrassônicos são uma tecnologia eficaz para a mistura, dispersão, emulsificação e desgaseificação de lama à base de água (WBM, aquosa), lama à base de óleo (OBM, não aquosa) ou lama à base de sintético (SBM).
A formulação e a qualidade consistente da lama de perfuração são um fator chave nas operações de perfuração atuais. A composição e as características da lama influenciam na estabilidade do poço, lubrificação, resfriamento e taxa de penetração da perfuração. Mesmo pequenos problemas com o fluido de perfuração podem interromper toda a operação de perfuração. A pressão excessiva resultante de lama de perfuração muito densa ou muito pesada pode causar uma perda significativa de circulação.
Os WBMs são geralmente feitos de água doce, água do mar ou salmoura (saturada ou formato) e argilas e polímeros naturais. OBM e SBM são sistemas de emulsão invertida que possuem uma base de óleo (diesel, óleo mineral) ou base sintética (olefinas e parafinas) como fase contínua (externa) e salmoura como fase dispersa (interna). A emulsão deve ser estável o suficiente para suportar a adição de fluxo de água no fundo do poço. Menos comuns do que a água no óleo (lamas de emulsão de óleo invertido) são o óleo na água (lamas de emulsão de óleo). A emulsificação ultrassônica funciona para ambos os tipos de emulsão e atinge boa estabilidade elétrica da fase interna de salmoura ou água.
Os reatores ultrassônicos Hielscher são misturadores de cisalhamento cavitacional muito eficazes e intensos para uso em produção. Geralmente, os reatores ultrassônicos são usados em linha para processamento de passagem única de alto rendimento ou processamento em lote recirculado.
Você pode usar a mistura ultrassônica para
- Fabricação de aditivos
- Prepare masterbatches de alta concentração
- Misture fluidos de perfuração prontos para uso ou fluidos de empacotamento
- Desgaseifique as lamas de perfuração
- Desenvolver e formular melhores lamas de perfuração
O MultiSonoReactor MSR-4 é um homogeneizador industrial em linha adequado para a produção industrial de lamas de perfuração. A sonicação é usada para a dispersão e desgaseificação de fluidos de perfuração.
Fabricação de aditivos para lama de perfuração
A fabricação de produtos químicos e aditivos, como pastas de polímeros líquidos, se beneficia da alta capacidade de processamento e flexibilidade da mistura de cisalhamento ultrassônico. A mistura ultrassônica libera todo o potencial dos aditivos, como viscosificantes, redutores de filtrado ou aditivos poliméricos. A cavitação ultrassônica hidrata os pós de forma rápida e completa durante a mistura da lama de perfuração.
Para a mistura de emulsões líquido/líquido, o Hielscher MultiPhaseCavitator melhora a mistura em linha de duas fases na zona de cisalhamento cavitacional intenso. Para obter mais informações sobre o MultiPhaseCavitator, clique aqui!
A mistura ultrassônica melhora a transferência de massa em camadas limite ou partículas em líquidos. Isso reduz o tempo necessário para preparar salmouras ou salmouras saturadas, por exemplo, salmoura de cloreto de cálcio, salmoura de brometo de cálcio, salmoura de brometo de zinco ou salmoura de potássio e formiato de césio.
Masterbatches de argilas ou aditivos
Você pode usar a mistura de cisalhamento ultrassônico para fazer master-batches de alta concentração ou alta densidade (por exemplo, de carbonato de cálcio (giz), defloculantes ou sequestrantes) antes de adicioná-los à formulação final da lama de perfuração.
Produção de Fluidos de Perfuração e Fluidos de Empacotamento
O desempenho da lama de perfuração, como estabilidade do xisto, viscosidade, resfriamento ou lubrificação, depende de muitos fatores. Uniformidade e consistência na qualidade são de extrema importância. A mistura de cisalhamento ultrassônico é muito eficaz na fabricação de distribuições uniformes de tamanho de partícula e, portanto, melhor estabilidade de dispersão e emulsão. Isso evita a separação de fases ou sedimentação durante o armazenamento, transporte ou enquanto estiver nos poços de lama.
Hoje, as especificações da lama de perfuração mudam com frequência. Os reatores ultrassônicos Hielscher são muito adaptáveis às mudanças na formulação do líquido de perfuração. Ao mudar da mistura tradicional de lotes para a mistura ultrassônica em linha, você pode fazer diferentes tipos de lama de perfuração na mesma máquina ultrassônica. Isso ajuda a reduzir o tempo de estoque e armazenamento nas prateleiras.
A dispersão de argilas convencionais (por exemplo, bentonita) e argilas organofílicas especialmente tratadas em fluidos produz géis e pastas altamente viscosos, tixotrópicos ou de cisalhamento. Quando exposto a alto cisalhamento ultrassônico, a viscosidade cai para um estado de fluxo livre. Isso facilita a dispersão e o manuseio. Por esse motivo, a sonicação é muito eficaz para a mistura de pastas tixotrópicas e de cisalhamento. A sonicação resulta em uma melhor dispersão das partículas / plaquetas de bentonita e melhores características de gelificação. Para obter mais informações sobre a dispersão ultrassônica de bentonita, clique aqui!
Dispersão ultrassônica de bentonita (realizada com o misturador ultrassônico UIP2000hdT)
Modificadores reológicos, espessantes e estabilizadores (por exemplo, gomas, glicol, carboximetilcelulose, celulose polianiônica (PAC) ou amido) requerem uma boa dispersão para máxima eficácia. Para obter mais informações sobre a dispersão ultrassônica de espessantes, como goma xantana e goma guar, clique aqui!
Agentes de ponderação, como sulfito de bário (barita) não devem se separar da lama durante o armazenamento, transporte ou perfuração. De acordo com a Lei de Stokes, partículas menores sedimentam mais lentamente ou não sedimentam. A dispersão ultrassônica evita aglomerados maiores, que podem causar instabilidade de dispersão. A dispersão de um sistema pode aumentar sua tolerância a sólidos, possibilitando o peso de até 20 lb/galão (EUA) ou 2,4 g/cm3.
Desgaseificação da lama de perfuração
Ao preparar lamas de perfuração, o pó de argila bentonita e outros pós aditivos introduzem muito ar na lama de perfuração. Este gás fica preso em sistemas líquidos e pode causar separação e perda no desempenho do emulsificante ou estabilizador. Compressões repetidas (ciclos de alta pressão) e rarefações (ciclos de baixa pressão) durante a ultrassonografia permitem que os gases dissolvidos migrem e formem pequenas microbolhas. As ondas ultrassônicas forçam as microbolhas de gás a se aglutinarem. O alto cisalhamento cavitacional ultrassônico reduz a viscosidade do afinamento por cisalhamento e dos fluidos de perfuração tixotrópicos. Isso permite que as bolhas de ar subam mais rápido. Isso leva a uma melhor separação de gás em tanques separadores a jusante ou desgaseificação a vácuo. A desgaseificação aumenta o peso da lama, reduz a viscosidade e os problemas de separação. Menos bolhas de gás reduzem o uso de emulsificantes, estabilizantes, surfactantes ou agentes dispersantes. Isso reduz o custo por barril. Uma redução no teor de gás também pode conter o crescimento microbiano aeróbico.
Lama de perfuração à base de água antes e depois da desgaseificação ultrassônica com UIP1000hd
Estudo e foto de Amani et al. 2016
Desenvolvimento e Adaptação de Formulação de Lama de Perfuração
Novos regulamentos restringem a quantidade de certos produtos químicos a serem usados nas lamas, a fim de minimizar o impacto ambiental. Isso requer a adaptação das formulações ao novo marco regulatório. A ultrassonografia pode ajudá-lo a maximizar o desempenho dos componentes da lama de perfuração, para que você possa usar menos materiais e de menor custo. A Hielscher oferece testes de formulação de lama de perfuração em nosso laboratório. Incluindo medições de viscosidade cinemática em várias temperaturas com e sem cisalhamento.
Design Pesado para Uso Industrial
Os reatores ultrassônicos Hielscher podem lidar com partículas ou aglomerados maiores e abrasivos. Portanto, você pode começar com uma pasta bombeável aglomerada ou componentes de lama de perfuração. Ao misturar pós e partículas no fluido, as sondas ultrassônicas mostram muito menos desgaste por abrasão do que os misturadores rotor-estator ou homogeneizadores de alta pressão. As sondas ultrassônicas Hielscher são feitas de titânio grau 5 para maior resistência à corrosão, por exemplo, quando a água do mar é usada em WBMs em vez de água doce. Os reatores ultrassônicos não possuem vedações ou rolamentos rotativos. Os misturadores ultrassônicos Hielscher são de nível industrial para uso pesado – onshore e offshore (plataforma). Geralmente, os reatores ultrassônicos são orientados verticalmente para uma pequena pegada.
O uso da mistura ultrassônica na indústria de petróleo e gás vai muito além das lamas de perfuração.
- Desgaseificação de efluentes e fluidos de processo
- Mistura com sequestrantes (por exemplo, sequestrantes de H2S) ou produtos químicos de proteção, como inibidores de incrustação e corrosão
- Reduza os tempos de endurecimento para uma cimentação mais rápida
- Preparação ultrassônica de salmoura saturada ou salmoura de formato
- Reduza a atividade bacteriana nas lamas de perfuração
- Processamento de petróleo a jusante, por exemplo, dessulfuração
- Preparação de amostras de óleo e sedimentos
Literatura / Referências
- 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.