Ultraljudsblandare för borrslam och packervätskor
Borrvätska (borrslam) används för att underlätta borrning av oljebrunnar, naturgasbrunnar, prospekteringsbrunnar (vildkattsbrunnar) eller vattenbrunnar. Ultraljudsreaktorer är en effektiv teknik för blandning, dispergering, emulgering och avgasning av vattenbaserat slam (WBM, vattenhaltigt), oljebaserat slam (OBM, icke-vattenhaltigt) eller syntetbaserat slam (SBM).
Borrslammets formulering och jämna kvalitet är en nyckelfaktor vid dagens borrningsarbeten. Slammets sammansättning och egenskaper påverkar borrhålets stabilitet, smörjningen, kylningen och borrningens inträngningshastighet. Även små problem med borrvätskan kan stoppa hela borrningsarbetet. Alltför högt tryck till följd av för tätt eller för tungt borrslam kan orsaka en betydande cirkulationsförlust.
WBM består i allmänhet av sötvatten, havsvatten eller saltlösning (mättad eller formiatbaserad) samt naturliga leror och polymerer. OBM och SBM är system med inverterade emulsioner som har en oljebas (diesel, mineralolja) eller en syntetisk bas (olefiner och paraffiner) som kontinuerlig (yttre) fas och saltlösning som dispergerad (inre) fas. Emulsionen bör vara tillräckligt stabil för att tåla tillförsel av vatten som strömmar in nere i borrhålet. Olja i vatten (slam med oljeemulsion) är mindre vanligt än vatten i olja (slam med inverterad oljeemulsion). Ultraljudsemulgering fungerar för båda emulsionstyperna och ger god elektrisk stabilitet hos den inre salt- eller vattenfasen.
Hielschers ultraljudsreaktorer är mycket effektiva skjuvblandare med intensiv kavitation för produktionsbruk. I allmänhet används ultraljudsreaktorerna inline för enpassagebearbetning med hög genomströmning eller för satsvis bearbetning med recirkulation.
Du kan använda ultraljudsblandning för att
- Tillverka tillsatser
- Framställa högkoncentrerade masterbatcher
- Blanda bruksfärdiga borrvätskor eller packervätskor
- Avgasa borrslam
- Utveckla och formulera bättre borrslam
MultiSonoReactor MSR-4 är en industriell inline-homogenisator som lämpar sig för industriell produktion av borrslam. Ultraljudsbehandling används för dispergering och avgasning av borrvätskor.
Tillverkning av tillsatser för borrslam
Tillverkningen av kemikalier och tillsatser, såsom flytande polymersuspensioner, gynnas av den höga bearbetningskapaciteten och flexibiliteten hos skjuvblandning med ultraljud. Ultraljudsblandning frigör den fulla potentialen hos tillsatser som viskositetshöjare, filtratreducerare eller polymertillsatser. Ultraljudskavitation hydratiserar pulver snabbt och fullständigt under blandningen av borrslam.
Vid blandning av vätska/vätska-emulsioner förbättrar Hielscher MultiPhaseCavitator inline-blandningen av två faser i den intensiva skjuvzonen som skapas av kavitation. Klicka här för mer information om MultiPhaseCavitator!
Ultraljudsblandning förbättrar massöverföringen vid gränsskikt eller partiklar i vätskor. Detta minskar tiden som behövs för att framställa saltlösningar eller mättade saltlösningar, t.ex. kalciumkloridlösning, kalciumbromidlösning, zinkbromidlösning eller kalium- och cesiumformiatlösning.
Masterbatcher av leror eller tillsatser
Du kan använda skjuvblandning med ultraljud för att framställa masterbatcher med hög koncentration eller hög densitet (t.ex. av kalciumkarbonat (krita), deflockuleringsmedel eller infångningsmedel) innan dessa tillsätts till den slutliga borrslamsformuleringen.
Produktion av borrvätskor och packervätskor
Borrslammets prestanda, såsom skifferstabilitet, viskositet, kylning eller smörjning, beror på många faktorer. Enhetlighet och jämn kvalitet är av yttersta vikt. Skjuvblandning med ultraljud är mycket effektiv för att skapa enhetliga partikelstorleksfördelningar och därmed bättre dispersions- och emulsionsstabilitet. Detta förhindrar fasseparation eller sedimentering under lagring, transport eller i slambassängerna.
I dag ändras specifikationerna för borrslam ofta. Hielschers ultraljudsreaktorer är mycket anpassningsbara till ändringar i borrvätskans formulering. Genom att byta från traditionell satsvis blandning till enpassageblandning med ultraljud inline kan du framställa olika typer av borrslam med samma ultraljudsmaskin. Detta bidrar till att minska lagerhållningen och lagringstiden.
Dispergering av konventionella leror (t.ex. bentonit) och specialbehandlade organofila leror i vätskor ger högviskösa, tixotropa eller skjuvförtunnande geler och suspensioner. När de utsätts för kraftig skjuvning med ultraljud sjunker viskositeten så att de blir lättflytande. Detta underlättar dispergering och hantering. Därför är ultraljudsbehandling mycket effektiv för blandning av tixotropa och skjuvförtunnande suspensioner. Ultraljudsbehandling ger bättre dispergering av bentonitpartiklarna / bentonitplättarna och förbättrade gelbildningsegenskaper. Klicka här för mer information om ultraljudsdispergering av bentonit!
Ultraljudsdispergering av bentonit (utförd med ultraljudsblandaren UIP2000hdT)
Reologimodifierare, förtjockningsmedel och stabilisatorer (t.ex. gummiämnen, glykol, karboximetylcellulosa, polyanjonisk cellulosa (PAC) eller stärkelse) kräver god dispergering för maximal effektivitet. Klicka här för mer information om ultraljudsdispergering av förtjockningsmedel, såsom xantangummi och guargummi!
Tyngdmedel, såsom bariumsulfit (baryt), får inte separera från slammet under lagring, transport eller borrning. Enligt Stokes lag sedimenterar mindre partiklar långsammare eller inte alls. Ultraljudsdispergering förhindrar större agglomerat som kan orsaka instabilitet i dispersionen. Dispergering av ett system kan öka dess tolerans för fasta ämnen, vilket gör det möjligt att öka densiteten till upp till 20 lb/gallon (US) eller 2,4g/cm3.
Avgasning av borrslam
Vid framställning av borrslam tillför bentonitlerpulver och andra tillsatspulver mycket luft till borrslammet. Denna gas fångas i vätskesystemen och kan orsaka separation och försämra emulgeringsmedlens eller stabilisatorernas effekt. Upprepade kompressioner (högtryckscykler) och förtunningar (lågtryckscykler) under ultraljudsbehandlingen får lösta gaser att vandra och bilda små mikrobubblor. Ultraljudsvågorna tvingar sedan gasmikrobubblorna att förenas. Den kraftiga skjuvningen genom ultraljudskavitation minskar viskositeten hos skjuvförtunnande och tixotropa borrvätskor. Detta gör att luftbubblorna stiger snabbare. Det leder till bättre gasavskiljning i efterföljande separatortankar eller vid vakuumavgasning. Avgasning ökar slammets densitet samt minskar viskositeten och separationsproblemen. Färre gasbubblor minskar användningen av emulgeringsmedel, stabilisatorer, ytaktiva ämnen eller dispergeringsmedel. Detta minskar kostnaden per fat. En minskning av gashalten kan också begränsa aerob mikrobiell tillväxt.
Vattenbaserat borrslam före och efter ultraljuds avgasning med UIP1000hd
Studie och bild av Amani et al. 2016
Utveckling och anpassning av borrslamsformuleringar
Nya bestämmelser begränsar mängden av vissa kemikalier som får användas i slam för att minimera miljöpåverkan. Detta kräver att formuleringarna anpassas till det nya regelverket. Ultraljudsbehandling kan hjälpa dig att maximera borrslamskomponenternas prestanda så att du kan använda mindre mängder material och material till lägre kostnad. Hielscher erbjuder provning av borrslamsformuleringar i vårt laboratorium. Detta omfattar mätningar av kinematisk viskositet vid olika temperaturer med och utan skjuvning.
Robust konstruktion för industriell användning
Hielschers ultraljudsreaktorer kan hantera större och abrasiva partiklar eller agglomerat. Därför kan du utgå från en agglomererad, pumpbar suspension eller borrslamskomponenter. Vid inblandning av pulver och partiklar i vätskan uppvisar ultraljudssonder mycket mindre abrasivt slitage än rotor-stator-blandare eller högtryckshomogenisatorer. Hielschers ultraljudssonder är tillverkade av titan av grad 5 för ökad korrosionsbeständighet, t.ex. när havsvatten används i WBM i stället för sötvatten. Ultraljudsreaktorer har inga roterande tätningar eller lager. Hielschers ultraljudsblandare är av industrikvalitet för krävande användning – på land och till havs (borrplattform). I allmänhet placeras ultraljudsreaktorerna vertikalt för att ta liten golvyta i anspråk.
Användningen av ultraljudsblandning inom olje- och gasindustrin sträcker sig långt utöver borrslam.
- Avgasning av avloppsvätskor och processvätskor
- Blandning med infångningsmedel (t.ex. H2S-infångningsmedel) eller skyddskemikalier, såsom beläggnings- och korrosionsinhibitorer
- Förkorta cementens bindetider för snabbare cementering
- Framställning av mättad saltlösning eller formiatlösning med ultraljud
- Minska bakterieaktiviteten i borrslammet
- Efterföljande oljebearbetning, t.ex. avsvavling
- Provberedning av olje- och sedimentprover
Litteratur / Referenser
- 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.