Ультразвуковые смесители для буровых растворов и пакерных жидкостей
Буровой раствор (буровой раствор) используется для помощи в бурении нефтяных скважин, скважин природного газа, разведочных скважин (разведочных скважин) или водяных скважин. Ультразвуковые реакторы являются эффективной технологией для смешивания, диспергирования, эмульгирования и дегазации бурового раствора на водной основе (WBM, водный), бурового раствора на нефтяной основе (OBM, неводный) или бурового раствора на синтетической основе (SBM).
Рецептура и стабильное качество бурового раствора являются ключевым фактором в современных буровых работах. Состав и характеристики бурового раствора влияют на стабильность ствола скважины, смазку, охлаждение и скорость проходки скважины. Даже небольшие проблемы с буровым раствором могут остановить всю буровую операцию. Чрезмерное давление, возникающее в результате слишком плотного или слишком тяжелого бурового раствора, может привести к значительной потере циркуляции.
WBM обычно изготавливаются из пресной воды, морской воды или (насыщенного или формиатного) рассола, а также природных глин и полимеров. ОБМ и СБМ представляют собой инвертно-эмульсионные системы, которые имеют масляную основу (дизельное топливо, минеральное масло) или синтетическую основу (олефины и парафины) в качестве непрерывной (внешней) фазы, и рассол в качестве дисперсной (внутренней) фазы. Эмульсия должна быть достаточно стабильной, чтобы выдерживать добавление скважинного потока воды. Реже, чем вода в масле (инвертные масляные эмульсионные бури), встречаются нефть в воде (масляные эмульсионные бури). Ультразвуковая эмульгация работает для обоих типов эмульсии и обеспечивает хорошую электрическую стабильность внутреннего рассола или водной фазы.
Ультразвуковые реакторы Hielscher являются очень эффективными и интенсивными кавитационными сдвиговыми мешалками для промышленного использования. Как правило, ультразвуковые реакторы используются в потоке для высокопроизводительной однопроходной обработки или рециркуляционной периодической обработки.
Ультразвуковое перемешивание можно использовать для
- Производство добавок
- Подготовка суперконцентратов высокой концентрации
- Смешивание готовых к использованию буровых растворов или пакерных жидкостей
- Буровые растворы Дегазация
- Разработка и формулировка лучших буровых растворов
Производство присадок к буровым растворам
Производство химикатов и добавок, таких как жидкие полимерные суспензии, выигрывает от высокой производительности и гибкости ультразвукового смешивания. Ультразвуковое смешивание раскрывает весь потенциал присадок, таких как загустители, понизители фильтрата или полимерные добавки. Ультразвуковая кавитация быстро и полностью гидратирует порошки при смешивании бурового раствора.
Для смешивания жидких/жидких эмульсий многофазный кавитатор Hielscher улучшает поточное смешивание двух фаз в зоне интенсивного кавитационного сдвига. Для получения дополнительной информации о MultiPhaseCavitator, пожалуйста, нажмите здесь!
Ультразвуковое перемешивание улучшает массоперенос в пограничных слоях или частицах в жидкостях. Это сокращает время, необходимое для приготовления рассолов или насыщенных рассолов, например, рассола хлорида кальция, рассола бромида кальция, рассола бромида цинка или рассола из формиата калия и цезия.
Суперконцентраты глин или добавок
Вы можете использовать ультразвуковое сдвиговое перемешивание для получения суперконцентратов высокой концентрации или высокой плотности (например, карбоната кальция (мела), дефлокулянтов или поглотителей) перед добавлением их в окончательный состав бурового раствора.
Производство буровых растворов и пакерных растворов
Эксплуатационные характеристики бурового раствора, такие как стабильность сланца, вязкость, охлаждение или смазка, зависят от многих факторов. Однородность и постоянство качества имеют первостепенное значение. Ультразвуковое сдвиговое смешивание очень эффективно для получения равномерного распределения частиц по размерам и, следовательно, лучшей дисперсии и стабильности эмульсии. Это предотвращает разделение фаз или оседание во время хранения, транспортировки или во время нахождения в грязевых ямах.
Сегодня технические характеристики буровых растворов часто меняются. Ультразвуковые реакторы Hielscher очень легко адаптируются к изменениям рецептуры буровых жидкостей. Перейдя от традиционного периодического смешивания к ультразвуковому поточно-однопроходному смешиванию, вы можете изготавливать различные типы буровых растворов на одной и той же ультразвуковой машине. Это помогает сократить складские запасы и время хранения на полках.
Диспергирование обычных глин (например, бентонита) и специально обработанных органофильных глин в жидкостях позволяет получать высоковязкие, тиксотропные или разжижающие сдвиг гели и суспензии. При воздействии сильного ультразвукового сдвига вязкость падает до сыпучего состояния. Это облегчает диспергирование и обработку. По этой причине ультразвуковая обработка очень эффективна для смешивания тиксотропных и разбавляющих сдвигом шламов. Ультразвуковая обработка приводит к лучшему диспергированию частиц бентонита / тромбоцитов и улучшению гелеобразующих характеристик. Для получения дополнительной информации об ультразвуковом диспергировании бентонита, пожалуйста, нажмите здесь!

Ультразвуковое диспергирование бентонита (выполняется ультразвуковым смесителем UIP2000hdT)
Реологические модификаторы, загустители и стабилизаторы (например, камеди, гликоль, карбоксиметилцеллюлоза, полианионная целлюлоза (PAC) или крахмал) требуют хорошего диспергирования для достижения максимальной эффективности. Для получения дополнительной информации об ультразвуковом диспергировании загустителей, таких как ксантановая камедь и гуаровая камедь, нажмите здесь!
Утяжелители, такие как сульфит бария (барит), не должны отделяться от бурового раствора во время хранения, транспортировки или бурения. В соответствии с законом Стокса, более мелкие частицы оседают медленнее или не оседают вовсе. Ультразвуковая дисперсия позволяет избежать более крупных агломератов, которые могут вызвать дисперсионную нестабильность. Диспергирование системы может увеличить ее допуск к твердым веществам, что позволяет весить до 20 фунтов/галлон (США) или 2,4 г/см3.
Дегазация бурового раствора
При приготовлении буровых растворов порошок бентонитовой глины и другие порошки добавок вводят в буровой раствор много воздуха. Этот газ задерживается в жидкостных системах и может привести к разделению и потере производительности эмульгатора или стабилизатора. Повторяющиеся сжатия (циклы высокого давления) и разрежения (циклы низкого давления) во время ультразвуковой обработки позволяют растворенным газам мигрировать и образовывать мелкие микропузырьки. Затем ультразвуковые волны заставляют газовые микропузырьки коалесценции. Ультразвуковой высококавитационный сдвиг снижает вязкость разжижения сдвигом и тиксотропных буровых растворов. Это позволяет пузырькам воздуха подниматься быстрее. Это приводит к лучшему разделению газов в последующих резервуарах сепаратора или вакуумной дегазации. Дегазация увеличивает массу бурового раствора, снижает вязкость и проблемы сепарации. Меньшее количество пузырьков газа сокращает использование эмульгаторов, стабилизаторов, поверхностно-активных веществ или диспергирующих агентов. Это снижает стоимость за баррель. Снижение содержания газов также может сдерживать рост аэробных микробов.

Буровой раствор на водной основе до и после ультразвуковой дегазации с помощью UIP1000hd
Исследование и фото Amani et al. 2016
Разработка и адаптация рецептур буровых растворов
Новые правила ограничивают количество определенных химических веществ, используемых в буровых растворах, чтобы свести к минимуму воздействие на окружающую среду. Это требует адаптации рецептур к новой нормативно-правовой базе. Ультразвуковое исследование может помочь вам максимизировать производительность компонентов бурового раствора, поэтому вы можете использовать меньше и дешевле материалов. Hielscher предлагает тестирование рецептур буровых растворов в нашей лаборатории. В том числе для измерения кинематической вязкости при различных температурах со сдвигом и без него.
Сверхпрочная конструкция для промышленного использования
Ультразвуковые реакторы Hielscher могут работать с более крупными и абразивными частицами или агломератами. Поэтому можно начать с агломерированного нагнетаемого шлама или компонентов бурового раствора. При смешивании порошков и частиц в жидкости ультразвуковые зонды демонстрируют гораздо меньший абразивный износ, чем роторно-статорные смесители или гомогенизаторы высокого давления. Ультразвуковые преобразователи Hielscher изготовлены из титана Grade 5 для повышения коррозионной стойкости, например, когда морская вода используется в WBM вместо пресной. Ультразвуковые реакторы не имеют вращающихся уплотнений или подшипников. Ультразвуковые смесители Hielscher относятся к промышленному классу для использования в тяжелых условиях эксплуатации – на суше и на море (буровые). Как правило, ультразвуковые реакторы ориентированы вертикально, что обеспечивает небольшую занимаемую площадь.
Использование ультразвукового смешивания в нефтегазовой промышленности выходит далеко за рамки буровых растворов.
- Дегазация сточных вод и технологических жидкостей
- Смешивание с поглотителями (например, поглотителями H2S) или защитными химическими веществами, такими как ингибиторы накипи и коррозии
- Сокращение времени схватывания цемента для более быстрого цементирования
- Ультразвуковое приготовление насыщенного рассола или формиатного рассола
- Снижение бактериальной активности в буровых растворах
- Переработка нефти на последующих этапах, например, десульфурация
- Подготовка проб нефти и осадка
Литература / Литература
- 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.