Бистри раствори халогенида применом ултразвука

Измерена побољшања учинка

Теренски подаци за шаржу од 15m3 раствора калцијум-бромида (циљна густина ≈ 1700 kg/m3 или 14,2lb/gal) показују да ултразвучна обрада велике снаге завршава растварање за око 25 минута на температури околине од 25°C (77°F). За исти задатак, уз мешалицу са радним колом уведеним одозго и загревање паром, било је потребно приближно четири сата на 60°C (140°F). Упркос нижој температури, ултразвучни поступак трошио је само 0,3–0,5 kWh електричне енергије по кубном метру готовог флуида, а ипак је постизао мутноћу испод 0,4 NTU. Кавитација такође уклања захваћени гас. Садржај раствореног кисеоника у рециркулационој петљи значајно је опао после једног пролаза, што је омогућило ефикасније деловање инхибитора корозије.

Проточна у односу на шаржну ултразвучну обраду

Уобичајена су два начина примене, а сваки задовољава посебне оперативне потребе.

Накнадна уградња шаржне рециркулационе петље

У конфигурацији са накнадно уграђеном шаржном рециркулационом петљом, постојећи резервоар за мешање и даље обезбеђује баферску запремину, грејне змијаче и усис за пумпу за претакање. Уроњена цев извлачи делимично растворен слани раствор са дна резервоара, чиме се осигурава да флуид који улази у ултразвучни модул на носећем раму садржи највећу концентрацију нерастворених чврстих честица. Пумпа затим доводи ток под притиском од приближно 2barg (30psig) до ултразвучног реактора са проточном ћелијом уграђеног у цевовод. Унутар ћелије каскатрода ствара интензивну кавитациону зону. Време задржавања од приближно 0,5 секунди довољно је за растварање преосталих кристала. Мерач густине уграђен у цевовод непосредно низводно шаље податке PID регулационој петљи која смањује довод преко пужног транспортера за суви материјал. Припремљени слани раствор враћа се у резервоар. Пошто ултразвучне силе смицања непрекидно разарају граничне слојеве, укупно време шаржне обраде скраћује се са сати на десетине минута без повећања температуре целокупне масе флуида, а накнадна уградња захтева само два прирубничка споја.

Потпуно проточна конфигурација

Потпуно проточна конфигурација оптимизована је за платформе на мору и копнена бушаћа постројења. Овде резервоар за мешање у потпуности изостаје. Вода или поново употребљени филтрат спајају се са доводом из пужног дозатора који дозира суве соли директно у ултразвучни реактор. Растварање и уклањање гаса практично су завршени до тренутка када ток напусти ултразвучну проточну ћелију. Одатле флуид иде директно до исплачних пумпи или разводника сланог раствора за опремање бушотине. Такав модул на носећем раму, спреман за прикључење и рад, може руководиоцу бушења да омогући контролу хидростатичког притиска у реалном времену, без термичког кашњења или ризика од кристализације повезаних са шаржним резервоарима за топло мешање.

Уштеда енергије и смањење емисија

Укидање загревања паром у постројењу од 50m3 штеди до 350kWh енергије горива по шаржи, чиме се избегава емисија до 70kg CO2.

Дегазација и контрола корозије

Кавитација избацује захваћени гас из сланог раствора. Нижи садржај кисеоника успорава питинг и корозију. При употреби ултразвучно дегазираних сланих раствора, испитни купони на терену често показују десетоструко мању корозију при истој дози инхибитора.

Дисперговање адитива

Амини који формирају заштитни филм, мазива и микронизоване чврсте честице за повећање густине постижу ужу расподелу величине честица и до 30% мању варијансу реолошких својстава када ултразвучна обрада замени конвенционално мешање радним колом.

Корозија и избор материјала

Висок садржај хлорида и бромида подстиче питинг и корозију. Слани раствори се углавном испоручују деаерисани (са мање од 10ppb кисеоника) и са додатим аминима који формирају заштитни филм. На температурама ≥60°C (140°F), угљенични челик у површинској опреми замењује се челиком 316L, дуплекс челиком 2205 или супердуплекс челиком 2507. Сонотроде од титанијума Grade 5 и проточне ћелије од легуре Alloy 625 отпорне су на ZnBr2 на температурама до 120°C (248°F).

Бистри раствори халогенида остају незаменљиви за контролу бушотине при високим притисцима уз мала оштећења формације. Познавање хемије соли, ултразвучне обраде велике снаге, ублажавања корозије и одговорног управљања животном средином омогућава инжењерима да подешавају густине од 1080 kg/m3 (9lb/gal) до 2400 kg/m3 (20lb/gal), уз обезбеђивање најчистије могуће средине у бушотини.

Честа питања: бистри раствори халогенида

Шта чини бистар раствор халогенида?

Ниједна суспендована чврста материја не прелази границу растворљивости, па је флуид провидан и може се филтрирати до мутноће испод 0,5 NTU. Укупна тежина потиче од растворених соли.

Које соли су најчешће?

Натријум-хлорид, калцијум-хлорид, натријум-бромид, калцијум-бромид и цинк-бромид. Густина се подешава њиховим мешањем у води.

Зашто изабрати бистре слане растворе уместо отежане исплаке?

Не остављају филтерски колач, своде оштећење формације на минимум, лако пролазе кроз опрему за опремање бушотине и брзо постижу субмикронску филтрацију.

Зашто користити ултразвук за мешање бистрих раствора халогенида?

Ултразвучна обрада значајно скраћује време растварања, омогућава мешање на температури околине, уклања кисеоник који подстиче корозију и обезбеђује ниску мутноћу без великих механичких мешалица.

Која је типична специфична потрошња енергије за ултразвучну обраду?

Већина постројења испуњава спецификације уз 0,3–0,5kWh по кубном метру готовог сланог раствора. Тачна вредност зависи од врсте соли и циљне густине.

Како се густина контролише на локацији?

Сува со или концентрат раствара се уз ултразвучну обраду, а затим се густина фино подешава водом. Мерачи густине уграђени у цевовод одржавају густину у границама ±2kg/m3 (±0,02lb/gal).

Да ли су бистри слани раствори корозивни?

Да. Хлориди и бромиди изазивају локализовани питинг и корозију. Оператери спроводе деаерацију, додају инхибиторе и користе легуре отпорне на корозију.

Могу ли се искоришћени раствори халогенида рециклирати?

Да. Искоришћени флуиди се филтрирају, из њих се уклања кисеоник, подешава им се густина и поново се користе. Раствори богати цинком могу се подвргнути издвајању Zn пре одлагања.

Које температуре ови слани раствори могу да поднесу?

Мешавине CaBr2/CaCl2 остају бистре до приближно 150°C (302°F). Концентрати ZnBr2 остају бистри и изнад 200°C (392°F), али су веома корозивни.

Колико брзо ултразвук може да раствори со?

Индустријски уређаји скраћују време обраде шарже CaBr2 са 4h (загревана мешалица са радним колом) на приближно 30min (на температури околине) за раствор халогенида густине 1700 kg/m3, чиме се штеди гориво и време рада бушаћег постројења.