Ultrazvočni mešalniki za vrtanje blata in pakirnih tekočin
Vrtalna tekočina (vrtalno blato) se uporablja za pomoč pri vrtanju naftnih vrtin, vrtin zemeljskega plina, raziskovalnih vrtin (divjih vodnjakov) ali vodnjakov. Ultrazvočni reaktorji so učinkovita tehnologija za mešanje, razprševanje, emulgiranje in razplinjevanje blata na vodni osnovi (WBM, vodno), blata na osnovi olja (OBM, nevodno) ali sintetičnega blata (SBM).
Formulacija in dosledna kakovost vrtalnega blata je ključni dejavnik pri današnjih vrtalnih operacijah. Sestava in lastnosti blata vplivajo na stabilnost vrtine, mazanje, hlajenje in hitrost vrtanja. Tudi majhne težave z vrtalno tekočino lahko ustavijo celotno vrtanje. Prekomerni pritisk, ki je posledica pregostega ali pretežkega vrtalnega blata, lahko povzroči znatno izgubo cirkulacije.
WBM so običajno narejeni iz sladke vode, morske vode ali (nasičene ali formate) slanice in naravnih glin in polimerov. OBM in SBM sta invertno-emulzijska sistema, ki imata oljno bazo (dizel, mineralno olje) ali sintetično bazo (olefini in parafini) kot zvezno (zunanje) fazo in slanico kot disperzno (notranjo) fazo. Emulzija mora biti dovolj stabilna, da prenese dodajanje vodnega toka v vrtini. Manj pogosta kot voda v olju (invertna oljna emulzijska blata) so olje v vodi (oljna emulzijska blata). Ultrazvočna emulzifikacija deluje za obe vrsti emulzij in doseže dobro električno stabilnost notranje slanice ali vodne faze.
Hielscher ultrazvočni reaktorji so zelo učinkoviti in intenzivni kavitacijski strižni mešalniki za proizvodno uporabo. Na splošno se ultrazvočni reaktorji uporabljajo v liniji za visoko prepustno enojno obdelavo ali recirkulacijsko serijsko obdelavo.
Uporabite lahko ultrazvočno mešanje za
- Proizvodni dodatki
- Pripravite matične mešanice z visoko koncentracijo
- Mešajte vrtalne tekočine, pripravljene za uporabo ali tekočine za pakiranje
- Odplinjevanje vrtalnih blatov
- Razvoj in oblikovanje boljših vrtalnih blatov
MultiSonoReactor MSR-4 je industrijski inline homogenizator, primeren za industrijsko proizvodnjo vrtalnih blatov. Sonication se uporablja za disperzijo in razplinjevanje vrtalnih tekočin.
Proizvodnja dodatkov za vrtalno blato
Proizvodnja kemikalij in dodatkov, kot so tekoče polimerne suspenzije, ima koristi od visoke zmogljivosti predelave in fleksibilnosti ultrazvočnega strižnega mešanja. Ultrazvočno mešanje sprosti celoten potencial dodatkov, kot so viskozifikatorji, reduktorji filtrata ali polimerni dodatki. Ultrazvočna kavitacija hitro in popolnoma hidrira praške med mešanjem vrtalnega blata.
Za mešanje tekočih / tekočih emulzij Hielscher MultiPhaseCavitator izboljša inline mešanje dveh faz v intenzivni kavitacijskem strižnem območju. Za več informacij o MultiPhaseCavitatorju kliknite tukaj!
Ultrazvočno mešanje izboljša prenos mase na mejnih plasteh ali delcih v tekočinah. To skrajša čas, potreben za pripravo slanice ali nasičene slanice, npr. slanice kalcijevega klorida, slanice kalcijevega bromida, slanice cinkovega bromida ali slanice kalijevega in cezijevega formata.
Masterbatchi iz gline ali dodatkov
Uporabite lahko ultrazvočno strižno mešanje za izdelavo glavnih serij z visoko koncentracijo ali visoko gostoto (npr. kalcijevega karbonata (krede), deflokulentov ali čistilcev), preden jih dodate končni formulaciji vrtalnega blata.
Proizvodnja vrtalnih tekočin in pakirnih tekočin
Zmogljivost vrtalnega blata, kot so stabilnost skrilavca, viskoznost, hlajenje ali mazanje, je odvisna od številnih dejavnikov. Enotnost in doslednost kakovosti sta izrednega pomena. Ultrazvočno strižno mešanje je zelo učinkovito pri izdelavi enakomerne porazdelitve velikosti delcev in s tem boljše disperzije in stabilnosti emulzije. To preprečuje ločevanje faz ali usedanje med skladiščenjem, prevozom ali v blatnih jamah.
Danes se specifikacije vrtalnega blata pogosto spreminjajo. Hielscher ultrazvočni reaktorji so zelo prilagodljivi spremembam formulacije tekočine za vrtanje. S prehodom s tradicionalnega mešanja serij na ultrazvočno inline-enojno mešanje lahko na istem ultrazvočnem stroju naredite različne vrste vrtalnega blata. To pomaga zmanjšati zaloge in čas skladiščenja na policah.
Z disperzijo običajnih glin (npr. bentonita) in posebej obdelanih organofilnih glin v tekočinah nastanejo zelo viskozni, tiksotropni ali strižno redčeni geli in suspenzije. Ko je izpostavljen visokemu ultrazvočnemu striženju, viskoznost pade v prosto tekoče stanje. To olajša razprševanje in rokovanje. Zaradi tega je ultrazvočna obdelava zelo učinkovita za mešanje tiksotropnih in strižnih kaš. Sonication ima za posledico boljšo disperzijo bentonitnih delcev / trombocitov in izboljšane lastnosti želiranja. Za več informacij o ultrazvočni disperziji bentonita kliknite tukaj!
Ultrazvočna disperzija bentonita (izvedena z ultrazvočnim mešalnikom UIP2000hdT)
Reološki modifikatorji, zgoščevalci in stabilizatorji (npr. dlesni, glikol, karboksimetilceluloza, polianionska celuloza (PAC) ali škrob) zahtevajo dobro disperzijo za največjo učinkovitost. Za več informacij o ultrazvočni disperziji zgoščevalcev, kot so ksantan gumi in guar gumi, kliknite tukaj!
Sredstva za uteži, kot je barijev sulfit (barit), se med skladiščenjem, prevozom ali vrtanjem ne smejo ločevati od blata. V skladu s Stokesovim zakonom se manjši delci usedejo počasneje ali sploh ne. Ultrazvočna disperzija se izogiba večjim aglomeratom, ki lahko povzročijo disperzijo nestabilnost. Razpršitev sistema lahko poveča njegovo toleranco za trdne snovi, kar omogoča težo do 20 lb / galono (ZDA) ali 2,4 g / cm3.
Razplinjevanje vrtalnega blata
Pri pripravi vrtalnega blata bentonitni glineni prah in drugi dodatki v prahu vnašajo veliko zraka v vrtalno blato. Ta plin je ujet v tekoče sisteme in lahko povzroči ločevanje in izgubo delovanja emulgatorja ali stabilizatorja. Ponavljajoče se kompresije (visokotlačni cikli) in redčenje (nizkotlačni cikli) med ultrazvokom omogočajo, da raztopljeni plini migrirajo in tvorijo majhne mikromehurčke. Ultrazvočni valovi nato prisilijo plinske mikromehurčke v koalescenco. Ultrazvočno visoko kavitacijsko striženje zmanjšuje viskoznost strižnega redčenja in tiksotropnih vrtalnih tekočin. To omogoča, da se zračni mehurčki hitreje dvignejo. To vodi do boljšega ločevanja plina v rezervoarjih separatorjev ali vakuumskega razplinjevanja. Razplinjevanje poveča težo blata, zmanjša viskoznost in težave z ločevanjem. Manj plinskih mehurčkov zmanjšuje uporabo emulgatorjev, stabilizatorjev, površinsko aktivnih snovi ali disperzijskih sredstev. To zmanjša stroške na sod. Zmanjšanje vsebnosti plina lahko omeji tudi aerobno rast mikrobov.
Vrtalno blato na vodni osnovi pred in po ultrazvočnem razplinjevanju z UIP1000hd
Študija in slika Amani et al. 2016
Razvoj in prilagajanje formulacije vrtalnega blata
Novi predpisi omejujejo količino nekaterih kemikalij, ki se uporabljajo v blatu, da bi zmanjšali vpliv na okolje. To zahteva prilagoditev formulacij novemu regulativnemu okviru. Ultrasonication vam lahko pomaga povečati zmogljivost sestavnih delov vrtalnega blata, tako da lahko uporabite manj in cenejših materialov. Hielscher ponuja testiranje formulacije vrtalnega blata v našem laboratoriju. Vključno z meritvami kinematične viskoznosti pri različnih temperaturah s striženjem in brez njega.
Težka zasnova za industrijsko uporabo
Hielscher ultrazvočni reaktorji lahko ravnajo z večjimi in abrazivnimi delci ali aglomerati. Zato lahko začnete z aglomerirano črpljivo gnojevko ali sestavnimi deli vrtalnega blata. Pri mešanju praškov in delcev v tekočino ultrazvočne sonde kažejo veliko manj obrabe kot rotor-statorski mešalniki ali visokotlačni homogenizatorji. Hielscher ultrazvočne sonde so izdelane iz titana razreda 5 za večjo odpornost proti koroziji, npr. ko se morska voda uporablja v WBM namesto sladke vode. Ultrazvočni reaktorji nimajo rotacijskih tesnil ali ležajev. Hielscher ultrazvočni mešalniki so industrijski razred za težko uporabo – na kopnem in na morju (ploščad). Na splošno so ultrazvočni reaktorji usmerjeni navpično za majhen odtis.
Uporaba ultrazvočnega mešanja v naftni in plinski industriji presega vrtalno blato.
- Razplinjevanje odpadnih voda in procesnih tekočin
- Mešanje z čistilci (npr. čistilci H2S) ali zaščitnimi kemikalijami, kot so zaviralci vodnega kamna in korozije
- Skrajšajte čas nastavljanja cementa za hitrejše cementiranje
- Ultrazvočna priprava nasičene slanice ali slanice
- Zmanjšajte bakterijsko aktivnost v vrtalnem blatu
- Nadaljnja predelava nafte, npr. razžvepljevanje
- Priprava vzorcev olja in usedlin
Literatura / Reference
- 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.