Mixere cu ultrasunete pentru noroaie de foraj și fluide de packer
Fluidul de foraj (noroiul de foraj) este utilizat pentru a facilita forarea sondelor de petrol, a sondelor de gaze naturale, a sondelor de explorare (sonde exploratorii de tip wildcat) sau a puțurilor de apă. Reactoarele cu ultrasunete reprezintă o tehnologie eficientă pentru amestecarea, dispersarea, emulsionarea și degazarea noroiului pe bază de apă (WBM, apos), a noroiului pe bază de ulei (OBM, neapos) sau a noroiului pe bază sintetică (SBM).
Formularea și calitatea constantă a noroiului de foraj reprezintă un factor-cheie în operațiunile de foraj actuale. Compoziția și caracteristicile noroiului influențează stabilitatea găurii de sondă, lubrifierea, răcirea și viteza de avansare a forării. Chiar și probleme minore ale fluidului de foraj pot opri întreaga operațiune de foraj. Presiunea excesivă rezultată dintr-un noroi de foraj prea dens sau prea greu poate provoca o pierdere semnificativă de circulație.
Noroaiele WBM sunt, în general, alcătuite din apă dulce, apă de mare sau saramură (saturată sau de formiat) și argile naturale și polimeri. OBM și SBM sunt sisteme de emulsie inversă care au o bază de ulei (motorină, ulei mineral) sau o bază sintetică (olefine și parafine) drept fază continuă (externă) și saramură drept fază dispersă (internă). Emulsia trebuie să fie suficient de stabilă pentru a rezista adăugării fluxului de apă din sondă. Mai puțin frecvente decât emulsiile apă în ulei (noroaie cu emulsie inversă de ulei) sunt emulsiile ulei în apă (noroaie cu emulsie de ulei). Emulsionarea cu ultrasunete funcționează pentru ambele tipuri de emulsie și asigură o bună stabilitate electrică a fazei interne de saramură sau de apă.
Reactoarele cu ultrasunete Hielscher sunt mixere cu forfecare cavitațională intensă, foarte eficiente, pentru utilizare în producție. În general, reactoarele cu ultrasunete sunt utilizate inline pentru procesarea cu capacitate mare într-o singură trecere sau pentru procesarea în șarjă cu recirculare.
Puteți utiliza amestecarea cu ultrasunete pentru a
- fabrica aditivi
- prepara masterbatch-uri cu concentrație ridicată
- amesteca fluide de foraj sau fluide de packer gata de utilizare
- degaza noroaie de foraj
- dezvolta și formula noroaie de foraj mai bune
MultiSonoReactor MSR-4 este un omogenizator industrial inline adecvat pentru producția industrială de noroaie de foraj. Sonicarea este utilizată pentru dispersarea și degazarea fluidelor de foraj.
Fabricarea aditivilor pentru noroaie de foraj
Fabricarea substanțelor chimice și a aditivilor, cum ar fi suspensiile lichide de polimeri, beneficiază de capacitatea mare de procesare și de flexibilitatea amestecării cu forfecare ultrasonică. Amestecarea cu ultrasunete valorifică întregul potențial al aditivilor, cum ar fi agenții de vâscozitate, reducătorii de filtrat sau aditivii polimerici. Cavitația ultrasonică hidratează pulberile rapid și complet în timpul amestecării noroiului de foraj.
Pentru amestecarea emulsiilor lichid/lichid, MultiphaseCavitator de la Hielscher îmbunătățește amestecarea inline a două faze în zona de forfecare cavitațională intensă. Pentru mai multe informații despre MultiphaseCavitator, faceți clic aici!
Amestecarea cu ultrasunete îmbunătățește transferul de masă la straturile limită sau la particulele din lichide. Aceasta reduce timpul necesar pentru prepararea saramurilor sau a saramurilor saturate, de ex. saramură de clorură de calciu, saramură de bromură de calciu, saramură de bromură de zinc sau saramură de formiat de potasiu și de cesiu.
Masterbatch-uri de argile sau aditivi
Puteți utiliza amestecarea cu forfecare ultrasonică pentru a produce masterbatch-uri cu concentrație ridicată sau cu densitate ridicată (de ex. de carbonat de calciu (cretă), defloculanți sau captatori) înainte de a le adăuga în formularea finală a noroiului de foraj.
Producția fluidelor de foraj și a fluidelor de packer
Performanța noroiului de foraj, cum ar fi stabilitatea șisturilor, vâscozitatea, răcirea sau lubrifierea, depinde de numeroși factori. Uniformitatea și constanța calității sunt de cea mai mare importanță. Amestecarea cu forfecare ultrasonică este foarte eficientă în obținerea unor distribuții uniforme ale dimensiunii particulelor și, prin urmare, a unei stabilități mai bune a dispersiei și a emulsiei. Aceasta previne separarea fazelor sau sedimentarea în timpul depozitării, al transportului sau pe durata staționării în bazinele de noroi.
În prezent, specificațiile noroaielor de foraj se modifică frecvent. Reactoarele cu ultrasunete Hielscher se adaptează foarte ușor la modificările formulării fluidelor de foraj. Trecând de la amestecarea tradițională în șarjă la amestecarea ultrasonică inline într-o singură trecere, puteți produce diferite tipuri de noroi de foraj pe același aparat cu ultrasunete. Acest lucru contribuie la reducerea stocurilor și a timpului de depozitare pe raft.
Dispersarea argilelor convenționale (de ex. bentonita) și a argilelor organofile tratate special în fluide produce geluri și suspensii foarte vâscoase, tixotrope sau cu comportament de fluidizare prin forfecare. Când sunt expuse unei forfecări ultrasonice ridicate, vâscozitatea scade până la o stare de curgere liberă. Acest lucru facilitează dispersarea și manipularea. Din acest motiv, sonicarea este foarte eficientă pentru amestecarea suspensiilor tixotrope și cu fluidizare prin forfecare. Sonicarea conduce la o dispersare mai bună a particulelor / plachetelor de bentonită și la caracteristici de gelifiere îmbunătățite. Pentru mai multe informații despre dispersarea cu ultrasunete a bentonitei, faceți clic aici!
Dispersarea cu ultrasunete a bentonitei (realizată cu mixerul cu ultrasunete UIP2000hdT)
Modificatorii reologici, agenții de îngroșare și stabilizatorii (de ex. gume, glicol, carboximetilceluloză, celuloză polianionică (PAC) sau amidon) necesită o dispersare bună pentru eficacitate maximă. Pentru mai multe informații despre dispersarea cu ultrasunete a agenților de îngroșare, cum ar fi guma xantan și guma guar, faceți clic aici!
Agenții de îngreunare, precum sulfitul de bariu (barita), nu trebuie să se separe de noroi în timpul depozitării, al transportului sau al forării. Conform legii lui Stokes, particulele mai mici sedimentează mai lent sau deloc. Dispersarea cu ultrasunete evită aglomeratele mai mari, care pot cauza instabilitatea dispersiei. Dispersarea unui sistem poate crește toleranța acestuia la solide, permițând îngreunarea până la 20 lb/galon (US) sau 2,4g/cm3.
Degazarea noroiului de foraj
La prepararea noroaielor de foraj, pulberea de argilă bentonitică și alte pulberi de aditivi introduc o cantitate mare de aer în noroiul de foraj. Acest gaz rămâne prins în sistemele lichide și poate provoca separare și o scădere a performanței emulgatorilor sau stabilizatorilor. Compresiile repetate (cicluri de înaltă presiune) și rarefierile (cicluri de joasă presiune) din timpul sonicării determină migrarea gazelor dizolvate și formarea de microbule mici. Undele ultrasonice forțează apoi coalescența microbulelor de gaz. Forfecarea cavitațională ridicată generată de ultrasunete reduce vâscozitatea fluidelor de foraj tixotrope și cu fluidizare prin forfecare. Acest lucru permite bulelor de aer să se ridice mai repede. Aceasta conduce la o separare mai bună a gazului în rezervoarele separatoare din aval sau la degazarea în vid. Degazarea crește greutatea noroiului, reduce vâscozitatea și problemele de separare. Mai puține bule de gaz reduc utilizarea emulgatorilor, stabilizatorilor, surfactanților sau agenților de dispersie. Aceasta reduce costul pe baril. O reducere a conținutului de gaz poate limita, de asemenea, creșterea microbiană aerobă.
Noroi de foraj pe bază de apă înainte și după degazarea cu ultrasunete cu UIP1000hd
Studiu și imagine de Amani et al. 2016
Dezvoltarea și adaptarea formulărilor de noroi de foraj
Noile reglementări restricționează cantitatea anumitor substanțe chimice ce pot fi utilizate în noroaie, pentru a minimiza impactul asupra mediului. Acest lucru impune adaptarea formulărilor la noul cadru de reglementare. Sonicarea vă poate ajuta să maximizați performanța componentelor noroiului de foraj, astfel încât să puteți utiliza mai puține materiale și materiale cu cost mai redus. Hielscher oferă testarea formulărilor de noroi de foraj în laboratorul nostru. Inclusiv măsurători ale vâscozității cinematice la diverse temperaturi, cu și fără forfecare.
Design robust pentru utilizare industrială
Reactoarele cu ultrasunete Hielscher pot procesa particule sau aglomerate mai mari și abrazive. Prin urmare, puteți porni de la o suspensie aglomerată pompabilă sau de la componente ale noroiului de foraj. La amestecarea pulberilor și particulelor în fluid, sonotrodele prezintă o uzură abrazivă mult mai redusă decât mixerele rotor-stator sau omogenizatoarele de înaltă presiune. Sonotrodele Hielscher sunt fabricate din titan de gradul 5 pentru o rezistență sporită la coroziune, de ex. atunci când în WBM se utilizează apă de mare în loc de apă dulce. Reactoarele cu ultrasunete nu au etanșări rotative sau rulmenți. Mixerele cu ultrasunete Hielscher sunt de calitate industrială, pentru utilizare în regim intens – onshore și offshore (platformă). În general, reactoarele cu ultrasunete sunt orientate vertical pentru o amprentă redusă la sol.
Utilizarea amestecării cu ultrasunete în industria petrolului și gazelor depășește cu mult noroaiele de foraj.
- Degazarea efluenților și a fluidelor de proces
- Amestecarea cu captatori (de ex. captatori de H2S) sau cu substanțe chimice de protecție, cum ar fi inhibitorii de depuneri și de coroziune
- Reducerea timpilor de priză ai cimentului pentru o cimentare mai rapidă
- Prepararea cu ultrasunete a saramurii saturate sau a saramurii de formiat
- Reducerea activității bacteriene în noroaiele de foraj
- Procesarea în aval a petrolului, de ex. desulfurarea
- Prepararea probelor de petrol și de sedimente
Literatură / Referințe
- 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.