น้ำเกลือเฮไลด์ใสด้วยการใช้อัลตราซาวนด์

การเพิ่มสมรรถนะที่วัดได้

ข้อมูลภาคสนามจากการผลิตน้ำเกลือแคลเซียมโบรไมด์รุ่นละ 15m3 (ความหนาแน่นเป้าหมาย ≈ 1700 kg/m3 หรือ 14.2lb/gal) แสดงให้เห็นว่าอัลตราซาวนด์กำลังสูงทำให้การละลายเสร็จสมบูรณ์ภายในประมาณ 25 นาที ที่อุณหภูมิแวดล้อม 25°C (77°F) งานเดียวกันที่ใช้เครื่องกวนแบบใบพัดติดตั้งจากด้านบนพร้อมให้ความร้อนด้วยไอน้ำต้องใช้เวลาประมาณสี่ชั่วโมงที่ 60°C (140°F) แม้ใช้อุณหภูมิต่ำกว่า กระบวนการอัลตราซาวนด์ใช้พลังงานไฟฟ้าเพียง 0.3–0.5 kWh ต่อของไหลสำเร็จหนึ่งลูกบาศก์เมตร และยังให้ความขุ่นต่ำกว่า 0.4 NTU คาวิเทชันยังขจัดก๊าซที่ปะปนอยู่ด้วย ออกซิเจนละลายในวงจรหมุนเวียนลดลงอย่างมีนัยสำคัญหลังผ่านเพียงครั้งเดียว ทำให้สารยับยั้งการกัดกร่อนทำงานได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

อัลตราซาวนด์ในสายการไหลเทียบกับแบบรุ่นการผลิต

รูปแบบการใช้งานที่พบทั่วไปมีสองแบบ โดยแต่ละแบบตอบโจทย์การปฏิบัติงานเฉพาะที่แตกต่างกัน

การปรับปรุงระบบเดิมด้วยวงจรหมุนเวียนแบบรุ่นการผลิต

ในการปรับปรุงระบบเดิมด้วยวงจรหมุนเวียนแบบรุ่นการผลิต ถังผสมเดิมยังคงทำหน้าที่รองรับปริมาตรที่ผันผวน มีขดท่อให้ความร้อน และเป็นแหล่งดูดของปั๊มถ่ายเท ท่อดูดแบบจุ่มดึงน้ำเกลือที่ละลายเพียงบางส่วนจากก้นถัง เพื่อให้มั่นใจว่าของไหลที่เข้าสู่ชุดอัลตราซาวนด์บนฐานสกิดมีความเข้มข้นของของแข็งที่ยังไม่ละลายสูงที่สุด จากนั้นปั๊มส่งกระแสของไหลด้วยความดันประมาณ 2barg (30psig) ไปยังเครื่องปฏิกรณ์เซลล์การไหลอัลตราซาวนด์ในสายการไหล ภายในเซลล์ cascatrode สร้างบริเวณคาวิเทชันที่เข้มข้น เวลาพำนักประมาณ 0.5 วินาทีเพียงพอสำหรับละลายผลึกที่เหลืออยู่ เครื่องวัดความหนาแน่นในสายการไหลที่ติดตั้งถัดไปทางปลายน้ำส่งข้อมูลให้วงควบคุม PID ซึ่งปรับลดอัตราการป้อนของสกรูลำเลียงวัตถุดิบแห้ง น้ำเกลือที่ผ่านการปรับสภาพแล้วไหลกลับสู่ถัง เนื่องจากแรงเฉือนจากอัลตราซาวนด์ทำลายชั้นขอบเขตอย่างต่อเนื่อง เวลารวมในการผลิตแต่ละรุ่นจึงลดจากหลายชั่วโมงเหลือหลายสิบนาทีโดยไม่เพิ่มอุณหภูมิของของไหลโดยรวม และการปรับปรุงระบบต้องใช้จุดเชื่อมต่อแบบหน้าแปลนเพียงสองจุด

การจัดระบบในสายการไหลอย่างแท้จริง

การจัดระบบในสายการไหลอย่างแท้จริงได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับแท่นนอกชายฝั่งและแท่นเจาะบนบก ในระบบนี้ไม่มีถังผสมอีกต่อไป น้ำหรือของเหลวที่ผ่านการกรองแล้วและนำกลับมาใช้ใหม่ถูกผสานเข้ากับเครื่องป้อนแบบสกรูที่จ่ายเกลือแห้งในปริมาณควบคุมเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์อัลตราซาวนด์โดยตรง การละลายและการขจัดก๊าซเสร็จสมบูรณ์ในทางปฏิบัติเมื่อกระแสของไหลออกจากเซลล์การไหลอัลตราซาวนด์ จากนั้นของไหลจะตรงไปยังปั๊มน้ำโคลนหรือชุดท่อร่วมของน้ำเกลือสำหรับการทำหลุมให้สมบูรณ์ ชุดอุปกรณ์บนฐานสกิดที่เชื่อมต่อแล้วใช้งานได้ทันทีเช่นนี้สามารถช่วยให้ผู้ควบคุมงานเจาะควบคุมเฮดไฮโดรสแตติกได้แบบเรียลไทม์ โดยไม่มีความล่าช้าทางความร้อนหรือความเสี่ยงต่อการตกผลึกที่เกี่ยวข้องกับถังผสมร้อนแบบรุ่นการผลิต

การประหยัดพลังงานและการลดการปล่อยมลพิษ

การเลิกใช้ความร้อนจากไอน้ำในโรงงานขนาด 50m3 ช่วยประหยัดพลังงานจากเชื้อเพลิงได้สูงสุด 350kWh ต่อรุ่นการผลิต และหลีกเลี่ยงการปล่อย CO2 ได้สูงสุด 70kg

การไล่ก๊าซและการควบคุมการกัดกร่อน

คาวิเทชันขับก๊าซที่ปะปนอยู่ออกจากน้ำเกลือ ปริมาณออกซิเจนที่ต่ำลงช่วยชะลอการกัดกร่อนแบบรูเข็มและการกัดกร่อน โดยบ่อยครั้งชิ้นทดสอบการกัดกร่อนภาคสนามแสดงการกัดกร่อนที่ลดลงสิบเท่าเมื่อใช้น้ำเกลือที่ไล่ก๊าซด้วยอัลตราซาวนด์ โดยใช้สารยับยั้งในปริมาณเท่าเดิม

การกระจายสารเติมแต่ง

เอมีนที่สร้างฟิล์ม สารหล่อลื่น และของแข็งเพิ่มน้ำหนักที่บดละเอียดระดับไมครอนมีการกระจายขนาดอนุภาคที่แคบลง และมีความแปรปรวนของสมบัติรีโอโลยีลดลงสูงสุด 30% เมื่อใช้การทำงานด้วยอัลตราซาวนด์แทนการผสมด้วยใบพัดแบบทั่วไป

การกัดกร่อนและการเลือกวัสดุ

คลอไรด์และโบรไมด์ในระดับสูงส่งเสริมการกัดกร่อนแบบรูเข็มและการกัดกร่อน โดยทั่วไปน้ำเกลือที่จัดส่งจะผ่านการไล่อากาศออกแล้ว (ออกซิเจนต่ำกว่า 10ppb) และเติมเอมีนที่สร้างฟิล์ม อุปกรณ์บนพื้นผิวเปลี่ยนจากเหล็กกล้าคาร์บอนเป็น 316L, ดูเพล็กซ์ 2205 หรือซูเปอร์ดูเพล็กซ์ 2507 ที่ ≥60°C (140°F) โซโนโทรดไทเทเนียม Grade 5 และเซลล์การไหล Alloy 625 ทนต่อ ZnBr2 ได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 120°C (248°F)

น้ำเกลือเฮไลด์ใสยังคงเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการควบคุมหลุมที่มีความดันสูงโดยก่อความเสียหายน้อย ความเชี่ยวชาญด้านเคมีของเกลือ อัลตราซาวนด์กำลังสูง การลดการกัดกร่อน และการดูแลสิ่งแวดล้อมช่วยให้วิศวกรปรับความหนาแน่นได้ตั้งแต่ 1080 kg/m3 (9lb/gal) ถึง 2400 kg/m3 (20lb/gal) พร้อมสร้างสภาพแวดล้อมภายในหลุมที่สะอาดที่สุดเท่าที่เป็นไปได้

คำถามที่พบบ่อย: น้ำเกลือเฮไลด์ใส

อะไรทำให้น้ำเกลือเฮไลด์มีความใส?

ไม่มีของแข็งแขวนลอยเกินขีดจำกัดการละลาย ของไหลจึงใสและสามารถกรองให้มีความขุ่นต่ำกว่า 0.5 NTU ได้ น้ำหนักทั้งหมดมาจากเกลือที่ละลายอยู่

เกลือชนิดใดใช้กันมากที่สุด?

โซเดียมคลอไรด์ แคลเซียมคลอไรด์ โซเดียมโบรไมด์ แคลเซียมโบรไมด์ และซิงก์โบรไมด์ สามารถปรับความหนาแน่นได้โดยผสมเกลือเหล่านี้ในน้ำ

เหตุใดจึงเลือกน้ำเกลือใสแทนน้ำโคลนที่เติมสารเพิ่มน้ำหนัก?

น้ำเกลือเหล่านี้ไม่ทิ้งชั้นเค้กกรอง ลดความเสียหายต่อชั้นหินให้เหลือน้อยที่สุด ผ่านอุปกรณ์สำหรับการทำหลุมให้สมบูรณ์ได้ง่าย และกรองถึงระดับต่ำกว่าไมครอนได้อย่างรวดเร็ว

เหตุใดจึงใช้อัลตราซาวนด์ผสมน้ำเกลือเฮไลด์ใส?

การใช้อัลตราซาวนด์ลดเวลาในการละลายได้อย่างมีนัยสำคัญ ทำให้ผสมที่อุณหภูมิแวดล้อมได้ ขจัดออกซิเจนที่กระตุ้นการกัดกร่อน และให้ความขุ่นต่ำโดยไม่ต้องใช้เครื่องกวนเชิงกลขนาดใหญ่

โดยทั่วไปการใช้อัลตราซาวนด์ใช้พลังงานต่อหน่วยปริมาตรเท่าใด?

โรงงานส่วนใหญ่ผลิตได้ตามข้อกำหนดโดยใช้พลังงาน 0.3–0.5kWh ต่อน้ำเกลือสำเร็จหนึ่งลูกบาศก์เมตร ค่าที่แน่นอนขึ้นอยู่กับชนิดของเกลือและความหนาแน่นเป้าหมาย

ควบคุมความหนาแน่น ณ สถานที่ปฏิบัติงานอย่างไร?

ละลายเกลือแห้งหรือสารเข้มข้นด้วยอัลตราซาวนด์ จากนั้นปรับละเอียดด้วยน้ำ เครื่องวัดความหนาแน่นในสายการไหลรักษาความหนาแน่นให้อยู่ภายใน ±2kg/m3 (±0.02lb/gal)

น้ำเกลือใสมีฤทธิ์กัดกร่อนหรือไม่?

มี คลอไรด์และโบรไมด์ทำให้เกิดการกัดกร่อนแบบรูเข็มเฉพาะจุดและการกัดกร่อน ผู้ปฏิบัติงานจึงไล่อากาศออก เติมสารยับยั้ง และใช้โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน

น้ำเกลือเฮไลด์ที่ใช้แล้วสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หรือไม่?

ได้ ของไหลที่ใช้แล้วจะผ่านการกรอง การกำจัดออกซิเจน การปรับความหนาแน่น และนำกลับมาใช้ใหม่ น้ำเกลือที่มีสังกะสีสูงอาจผ่านกระบวนการกู้คืน Zn ก่อนกำจัด

น้ำเกลือเหล่านี้รองรับอุณหภูมิได้เท่าใด?

สารผสม CaBr2/CaCl2 ยังคงใสจนถึงประมาณ 150°C (302°F) สารละลาย ZnBr2 เข้มข้นยังคงใสที่อุณหภูมิสูงกว่า 200°C (392°F) แต่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง

อัลตราซาวนด์ละลายเกลือได้เร็วเพียงใด?

เครื่องระดับอุตสาหกรรมลดเวลาการผลิต CaBr2 แต่ละรุ่นจาก 4h (เครื่องผสมแบบใบพัดที่ให้ความร้อน) เหลือประมาณ 30min (ที่อุณหภูมิแวดล้อม) สำหรับน้ำเกลือเฮไลด์ที่มีความหนาแน่น 1700 kg/m3 ช่วยประหยัดเชื้อเพลิงและเวลาใช้งานแท่นเจาะ