Ultrazvukové miešačky na vŕtanie bahna a baliacich kvapalín
Vrtná kvapalina (vrtné bahno) sa používa na pomoc pri vŕtaní ropných vrtov, vrtov na zemný plyn, prieskumných vrtov (divokých studní) alebo vodných studní. Ultrazvukové reaktory sú účinnou technológiou na miešanie, dispergáciu, emulgáciu a odplyňovanie bahna na báze vody (WBM, vodné), bahna na báze ropy (OBM, nevodné) alebo bahna na syntetickej báze (SBM).
Zloženie a konzistentná kvalita vrtného bahna je kľúčovým faktorom v dnešných vrtných operáciách. Zloženie a vlastnosti bahna ovplyvňujú stabilitu vrtu, mazanie, chladenie a rýchlosť vŕtania. Aj malé problémy s vrtnou kvapalinou môžu zastaviť celú operáciu vŕtania. Nadmerný tlak spôsobený príliš hustým alebo príliš silným vrtným bahnom môže spôsobiť výraznú stratu cirkulácie.
WBM sa vo všeobecnosti vyrábajú zo sladkovodnej, morskej vody alebo (nasýtenej alebo mravenčanovej) soľanky a prírodných ílov a polymérov. OBM a SBM sú invertné emulzné systémy, ktoré majú olejovú bázu (nafta, minerálny olej) alebo syntetickú bázu (olefíny a parafíny) ako kontinuálnu (vonkajšiu) fázu a soľanku ako disperznú (vnútornú) fázu. Emulzia by mala byť dostatočne stabilná, aby vydržala pridanie prúdu vody do vrtu. Menej bežné ako voda v oleji (invertné olejové emulzné bahno) sú olej vo vode (olejové emulzné bahno). Ultrazvuková emulgácia funguje pre oba typy emulzií a dosahuje dobrú elektrickú stabilitu vnútornej soľanky alebo vodnej fázy.
Ultrazvukové reaktory Hielscher sú veľmi účinné a intenzívne kavitačné šmykové miešadlá pre produkčné použitie. Vo všeobecnosti sa ultrazvukové reaktory používajú inline na vysokovýkonné jednoprechodové spracovanie alebo recirkulované dávkové spracovanie.
Ultrazvukové miešanie môžete použiť na
- Výroba prísad
- Príprava predzmesí s vysokou koncentráciou
- Zmiešajte vrtné kvapaliny pripravené na použitie alebo baliace kvapaliny
- Odplyniteľné vrtné bahly
- Vyvíjajte a formulujte lepšie vrtné bahly
MultiSonoReactor MSR-4 je priemyselný inline homogenizátor vhodný na priemyselnú výrobu vrtných kalov. Sonikácia sa používa na disperziu a odplyňovanie vrtných kvapalín.
Výroba prísad do vrtného bahna
Výroba chemikálií a prísad, ako sú tekuté polymérne kaše, ťaží z vysokej kapacity spracovania a flexibility ultrazvukového šmykového miešania. Ultrazvukové miešanie uvoľňuje plný potenciál prísad, ako sú viskozifikátory, reduktory filtrátu alebo polymérne prísady. Ultrazvuková kavitácia rýchlo a úplne hydratuje prášky počas miešania bahna.
Na miešanie kvapalných/kvapalných emulzií zlepšuje Hielscher MultiPhaseCavitator inline miešanie dvoch fáz v zóne intenzívneho kavitačného šmyku. Pre viac informácií o MultiPhaseCavitator, kliknite sem!
Ultrazvukové miešanie zlepšuje prenos hmoty v hraničných vrstvách alebo časticiach v kvapalinách. Tým sa skracuje čas potrebný na prípravu soľanky alebo nasýtenej soľanky, napr. soľanky z chloridu vápenatého, nálevu z bromidu vápenatého, nálevu z bromidu zinočnatého alebo soľanky z mravenčanu draselného a cézia.
Masterbatche ílov alebo prísad
Ultrazvukové šmykové miešanie môžete použiť na výrobu preddávkovačov s vysokou koncentráciou alebo vysokou hustotou (napr. uhličitanu vápenatého (krieda), deflokulentov alebo lapačov) pred ich pridaním do konečnej formulácie vrtného bahna.
Výroba vrtných kvapalín a baliacich kvapalín
Výkon vrtného bahna, ako je stabilita bridlice, viskozita, chladenie alebo mazanie, závisí od mnohých faktorov. Jednotnosť a konzistentnosť kvality je nanajvýš dôležitá. Ultrazvukové šmykové miešanie je veľmi účinné pri výrobe rovnomerného rozloženia veľkosti častíc, a teda aj lepšej disperzie a stability emulzie. Tým sa zabráni oddeleniu alebo usadzovaniu fáz počas skladovania, prepravy alebo v bahenných jamách.
Dnes sa špecifikácie vrtného bahna často menia. Ultrazvukové reaktory Hielscher sú veľmi prispôsobivé zmenám zloženia kvapalín pri vŕtaní. Prechodom z tradičného dávkového miešania na ultrazvukové inline jednoprechodové miešanie môžete na rovnakom ultrazvukovom stroji vyrábať rôzne typy vŕtacieho bahna. To pomáha skrátiť čas skladovania zásob a regálov.
Disperziou konvenčných ílov (napr. bentonitu) a špeciálne upravených organofilných ílov v tekutinách vznikajú vysoko viskózne, tixotropné alebo šmykovo riediace gély a suspenzie. Pri vystavení vysokému ultrazvukovému šmyku viskozita klesne do sypkého stavu. To uľahčuje rozptýlenie a manipuláciu. Z tohto dôvodu je sonikácia veľmi účinná na miešanie tixotropných a šmykovo riediacich suspenzií. Sonikácia má za následok lepšiu disperziu bentonitových častíc / krvných doštičiek a zlepšené želírovacie vlastnosti. Pre viac informácií o ultrazvukovej disperzii bentonitu kliknite sem!
Ultrazvuková disperzia bentonitu (vykonáva sa ultrazvukovým mixérom UIP2000hdT)
Reologické modifikátory, zahusťovadlá a stabilizátory (napr. gumy, glykol, karboxymetylcelulóza, polyaniónová celulóza (PAC) alebo škrob) vyžadujú dobrú dispergáciu pre maximálnu účinnosť. Viac informácií o ultrazvukovej disperzii zahusťovadiel, ako je xantánová guma a guarová guma, nájdete tu!
Závažia, ako je siričitan bárnatý (baryt), sa nesmú oddeľovať od bahna počas skladovania, prepravy alebo vŕtania. V súlade so Stokesovým zákonom sa menšie častice ukladajú pomalšie alebo vôbec. Ultrazvuková disperzia sa vyhýba väčším aglomerátom, ktoré môžu spôsobiť disperznú nestabilitu. Dispergácia systému môže zvýšiť jeho toleranciu voči pevným látkam, čo umožňuje hmotnosť až 20 lb/galón (USA) alebo 2,4 g/cm3.
Odplyňovanie vrtného bahna
Pri príprave vrtného bahna bentonitový ílový prášok a iné prísadové prášky vnášajú do vrtného bahna veľa vzduchu. Tento plyn je zachytený v kvapalných systémoch a môže spôsobiť separáciu a stratu výkonu emulgátora alebo stabilizátora. Opakované kompresie (vysokotlakové cykly) a zriedenie (nízkotlakové cykly) počas ultrazvuku umožňujú rozpusteným plynom migrovať a vytvárať malé mikrobubliny. Ultrazvukové vlny potom nútia mikrobubliny plynu ku koalescencii. Ultrazvukový vysokokavitačný šmyk znižuje viskozitu šmykovo riediacich a tixotropných vrtných kvapalín. To umožňuje rýchlejšie stúpanie vzduchových bublín. To vedie k lepšej separácii plynov v následných separačných nádržiach alebo vákuovému odplyňovaniu. Odplyňovanie zvyšuje hmotnosť bahna, znižuje viskozitu a problémy s separáciou. Menej plynových bublín znižuje použitie emulgátorov, stabilizátorov, povrchovo aktívnych látok alebo dispergačných činidiel. Tým sa znižujú náklady na barel. Zníženie obsahu plynu môže tiež obmedziť aeróbny mikrobiálny rast.
Vrtné bahno na vodnej báze pred a po ultrazvukovom odplyňovaní s UIP1000hd
Štúdia a obrázok od Amani et al. 2016
Vývoj a adaptácia formulácie vrtného bahna
Nové predpisy obmedzujú množstvo určitých chemikálií, ktoré sa majú použiť v bahne, aby sa minimalizoval vplyv na životné prostredie. To si vyžaduje prispôsobenie formulácií novému regulačnému rámcu. Ultrazvuk vám môže pomôcť maximalizovať výkon komponentov vŕtacieho bahna, takže môžete používať menej a lacnejšie materiály. Spoločnosť Hielscher ponúka testovanie zloženia vrtného bahna v našom laboratóriu. Vrátane merania kinematickej viskozity pri rôznych teplotách so šmykom aj bez neho.
Robustný dizajn pre priemyselné použitie
Ultrazvukové reaktory Hielscher dokážu zvládnuť väčšie a abrazívne častice alebo aglomeráty. Preto môžete začať s aglomerovanými čerpateľnými kalmi alebo komponentmi vrtného bahna. Pri miešaní práškov a častíc do kvapaliny vykazujú ultrazvukové sondy oveľa menšie opotrebovanie oderom ako miešačky rotor-stator alebo vysokotlakové homogenizátory. Ultrazvukové sondy Hielscher sú vyrobené z titánu triedy 5 pre zvýšenú odolnosť proti korózii, napr. keď sa v WBM namiesto sladkej vody používa morská voda. Ultrazvukové reaktory nemajú žiadne rotačné tesnenia ani ložiská. Ultrazvukové mixéry Hielscher sú priemyselnej kvality pre náročné použitie – na pevnine a na mori (plošina). Vo všeobecnosti sú ultrazvukové reaktory orientované vertikálne pre malú stopu.
Použitie ultrazvukového miešania v ropnom a plynárenskom priemysle ďaleko presahuje vrtné bahno.
- Odplyňovanie odpadových vôd a procesných kvapalín
- Miešanie s lapačmi (napr. lapačmi H2S) alebo ochrannými chemikáliami, ako sú inhibítory vodného kameňa a korózie
- Skráťte časy tuhnutia cementu pre rýchlejšie cementovanie
- Ultrazvuková príprava nasýtenej soľanky alebo mravenčanu
- Znížte bakteriálnu aktivitu vo vrtných bahnoch
- Nadväzujúce spracovanie ropy, napr. odsírenie
- Príprava vzoriek oleja a sedimentov
Literatúra / Referencie
- 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.