Ultraljudsblandare för borrslam och packarvätskor
Borrvätska (borrslam) används för att underlätta borrning av oljekällor, naturgasbrunnar, provborrningsbrunnar (vildkattsbrunnar) eller vattenbrunnar. Ultraljudsreaktorer är en effektiv teknik för blandning, dispergering, emulgering och avgasning av vattenbaserad lera (WBM, vattenhaltig), oljebaserad lera (OBM, icke-vattenhaltig) eller syntetisk baserad lera (SBM).
Sammansättningen och den konsekventa kvaliteten på borrslammet är en nyckelfaktor i dagens borrningsverksamhet. Lerans sammansättning och egenskaper påverkar borrhålets stabilitet, smörjning, kylning och borrhastigheten för borrhål. Även små problem med borrvätskan kan stoppa hela borrningen. För högt tryck till följd av för tät eller för tung borrslam kan orsaka en betydande cirkulationsförlust.
WBM är i allmänhet gjorda av sötvatten, havsvatten eller (mättad eller formiat) saltlösning och naturliga leror och polymerer. OBM och SBM är inverterade emulsionssystem som har en oljebas (diesel, mineralolja) eller syntetisk bas (olefiner och paraffiner) som den kontinuerliga (externa) fasen och saltlösning som den dispergerade (interna) fasen. Emulsionen ska vara tillräckligt stabil för att motstå tillsats av vattenflöde i borrhålet. Mindre vanligt än vatten i olja (invert oljeemulsionslera) är olja i vatten (oljeemulsionslera). Ultraljudsemulgering fungerar för båda emulsionstyperna och uppnår god elektrisk stabilitet hos den interna saltlösnings- eller vattenfasen.
Hielscher ultraljudsreaktorer är mycket effektiva och intensiva kavitationsskjuvblandare för produktionsanvändning. I allmänhet används ultraljudsreaktorerna inline för enkelpassbearbetning med hög genomströmning eller recirkulerad batchbearbetning.
Du kan använda ultraljudsblandning för att
- Tillsatser för tillverkning
- Förbered masterbatcher med hög koncentration
- Blanda borrvätskor eller packarvätskor som är färdiga att använda
- Slam från avgasning vid borrning
- Utveckla och formulera bättre borrslam
MultiSonoReactor MSR-4 är en industriell inline-homogenisator som är lämplig för industriell produktion av borrslam. Ultraljudsbehandling används för dispersion och avgasning av borrvätskor.
Tillverkning av tillsatser för borrslam
Tillverkningen av kemikalier och tillsatser, såsom flytande polymerslam, drar nytta av den höga bearbetningskapaciteten och flexibiliteten hos ultraljudsskjuvblandning. Ultraljudsblandning frigör den fulla potentialen hos tillsatser, såsom viskositetor, filtratreducerare eller polymertillsatser. Ultraljudskavitation återfuktar pulver snabbt och fullständigt under blandning av borrslam.
För blandning av flytande/flytande emulsioner förbättrar Hielscher MultiPhaseCavitator inline-blandning av två faser i den intensiva kavitationsskjuvzonen. För mer information om MultiPhaseCavitator, klicka här!
Ultraljudsblandning förbättrar massöverföringen vid gränsskikt eller partiklar i vätskor. Detta minskar den tid som krävs för att bereda saltlösningar eller mättade saltlösningar, t.ex. kalciumkloridlösning, kalciumbromidlösning, zinkbromidlösning eller kalium- och cesiumformiatlösning.
Masterbatcher av leror eller tillsatser
Du kan använda ultraljudsskjuvning för att göra master-batcher med hög koncentration eller hög densitet (t.ex. av kalciumkarbonat (krita), deflockulenter eller rensare) innan du lägger till dessa i den slutliga formuleringen av borrslam.
Produktion av borrvätskor och packarvätskor
Borrslammets prestanda, t.ex. skifferstabilitet, viskositet, kylning eller smörjning, beror på många faktorer. Enhetlighet och konsekvens i kvalitet är av yttersta vikt. Ultraljudsskjuvning blandning är mycket effektiv vid tillverkning av enhetliga partikelstorleksfördelningar och därför bättre dispersion och emulsionsstabilitet. Detta förhindrar fasseparation eller sättningar under lagring, transport eller i lergropar.
Idag ändras specifikationerna för borrslam ofta. Hielscher ultraljudsreaktorer är mycket anpassningsbara till ändringar i borrvätskeformuleringen. Genom att byta från traditionell batchblandning till ultraljudsblandning inline-single-pass kan du göra olika typer av borrslam på samma ultraljudsmaskin. Detta bidrar till att minska lager- och hylllagringstiden.
Dispersionen av konventionella leror (t.ex. bentonit) och specialbehandlade organofila leror i vätskor ger mycket viskösa, tixotropa eller skjuvförtunnande geler och slam. När den utsätts för hög ultraljudsskjuvning sjunker viskositeten till ett fritt flytande tillstånd. Detta underlättar spridning och hantering. Av denna anledning är ultraljudsbehandling mycket effektiv för blandning av tixotropa och skjuvförtunnande uppslamningar. Ultraljudsbehandling resulterar i en bättre dispersion av bentonitpartiklar / blodplättar och förbättrade gelningsegenskaper. För mer information om ultraljudsdispersion av bentonit, klicka här!
Ultraljudsdispersion av bentonit (utförs med ultraljudsmixer UIP2000hdT)
Reologiska modifierare, förtjockningsmedel och stabilisatorer (t.ex. gummi, glykol, karboximetylcellulosa, polyanjonisk cellulosa (PAC) eller stärkelse) kräver god dispergering för maximal effektivitet. För mer information om ultraljudsdispersion av förtjockningsmedel, såsom xantangummi och guarkärnmjöl, klicka här!
Vägningsmedel, som bariumsulfit (baryt) får inte separera från leran under lagring, transport eller borrning. I enlighet med Stokes lag sedimenterar mindre partiklar långsammare eller inte alls. Ultraljudsdispersion undviker större agglomerat, som kan orsaka dispersionsinstabilitet. Att sprida ett system kan öka dess tolerans för fasta ämnen, vilket gör det möjligt att väga upp till 20 lb/gallon (US) eller 2,4 g/cm3.
Avgasning av borrslam
Vid beredning av borrslam för bentonitlerpulver och andra tillsatspulver in mycket luft i borrslammet. Denna gas är instängd i vätskesystem och kan orsaka separation och förlust av emulgeringsmedel eller stabilisatorprestanda. Upprepade kompressioner (högtryckscykler) och sällsyntheter (lågtryckscykler) under ultraljudet låter upplösta gaser migrera och bilda små mikrobubblor. Ultraljudsvågor tvingar sedan gasmikrobubblorna att smälta samman. Den ultraljudshöga kavitationsskjuvningen minskar viskositeten hos skjuvförtunning och tixotropa borrvätskor. Detta gör att luftbubblor stiger snabbare. Detta leder till bättre gasavskiljning i nedströms separatortankar eller vakuumavgasning. Avgasning ökar lerans vikt, minskar viskositeten och separationsproblem. Mindre gasbubblor minskar användningen av emulgeringsmedel, stabilisatorer, ytaktiva ämnen eller dispergeringsmedel. Detta minskar kostnaden per fat. En minskning av gasinnehållet kan också bromsa aerob mikrobiell tillväxt.
Vattenbaserad borrslam före och efter ultraljudsavgasning med UIP1000hd
Studie och bild av Amani et al. 2016
Utveckling och anpassning av formulering av borrslama
Nya regler begränsar mängden av vissa kemikalier som får användas i lera för att minimera miljöpåverkan. Detta kräver att formuleringarna anpassas till det nya regelverket. Ultraljud kan hjälpa dig att maximera prestandan hos borrslamkomponenter, så att du kan använda mindre och billigare material. Hielscher erbjuder formuleringstestning av borrslam i vårt laboratorium. Inklusive kinematisk viskositetsmätning vid olika temperaturer med och utan skjuvning.
Kraftig design för industriellt bruk
Hielscher ultraljudsreaktorer kan hantera större och slipande partiklar eller agglomerat. Därför kan du börja med en agglomererad pumpbar slurry eller komponenter för borrslam. När pulver och partiklar blandas i vätskan visar ultraljudssonder mycket mindre nötningsslitage än rotor-statorblandare eller högtryckshomogenisatorer. Hielscher ultraljudssonder är tillverkade av titan av klass 5 för förbättrad korrosionsbeständighet, t.ex. när havsvatten används i WBM istället för sötvatten. Ultraljudsreaktorer har inga roterande tätningar eller lager. Hielscher ultraljudsblandare är av industriell kvalitet för tung användning – på land och till havs (rigg). I allmänhet är ultraljudsreaktorerna orienterade vertikalt för ett litet fotavtryck.
Användningen av ultraljudsblandning inom olje- och gasindustrin sträcker sig långt bortom borrslam.
- Avgasning av avloppsvatten och processvätskor
- Blandning med avskiljare (t.ex. H2S-avskiljare) eller skyddande kemikalier, t.ex. kalkavlagringar och korrosionsinhibitorer
- Minska cementhärdningstiderna för snabbare cementering
- Ultraljudsberedning av mättad saltlösning eller formiatlösning
- Minska bakteriell aktivitet i borrslammet
- Nedströms oljebearbetning, t.ex. avsvavling
- Beredning 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.