Sondaj Çamurları ve Paker Sıvıları için Ultrasonik Karıştırıcılar
Sondaj sıvısı (sondaj çamuru), petrol kuyularının, doğal gaz kuyularının, arama kuyularının (yeni sahalarda açılan arama kuyuları) veya su kuyularının açılmasına yardımcı olmak için kullanılır. Ultrasonik reaktörler, su bazlı çamurun (WBM, sulu), yağ bazlı çamurun (OBM, susuz) veya sentetik bazlı çamurun (SBM) karıştırılması, disperse edilmesi, emülsifikasyonu ve gazının giderilmesi için etkili bir teknolojidir.
Sondaj çamurunun formülasyonu ve tutarlı kalitesi, günümüz sondaj operasyonlarında kilit bir faktördür. Çamurun bileşimi ve özellikleri, kuyu deliğinin stabilitesini, yağlamayı, soğutmayı ve sondaj ilerleme hızını etkiler. Sondaj sıvısındaki küçük sorunlar bile tüm sondaj operasyonunu durdurabilir. Fazla yoğun veya fazla ağır sondaj çamurundan kaynaklanan aşırı basınç, önemli bir sirkülasyon kaybına neden olabilir.
WBM’ler genellikle tatlı su, deniz suyu veya (doygun ya da format içeren) tuzlu su ile doğal killer ve polimerlerden oluşur. OBM ve SBM, sürekli (dış) fazı yağ bazı (dizel, mineral yağ) veya sentetik baz (olefinler ve parafinler), dağılmış (iç) fazı ise tuzlu su olan ters emülsiyon sistemleridir. Emülsiyon, kuyu içindeki su akışının sisteme katılmasına dayanacak kadar stabil olmalıdır. Su içinde yağ emülsiyonları (yağ emülsiyonu çamurları), yağ içinde su emülsiyonlarından (ters yağ emülsiyonu çamurları) daha az yaygındır. Ultrasonik emülsifikasyon her iki emülsiyon türünde de işe yarar ve iç tuzlu su veya su fazında iyi elektriksel stabilite sağlar.
Hielscher ultrasonik reaktörleri, üretimde kullanım için çok etkili ve yoğun kavitasyonel kesme sağlayan karıştırıcılardır. Ultrasonik reaktörler genellikle yüksek işleme kapasitesiyle tek geçişli işlem veya devridaimle kesikli işlem için hat içinde kullanılır.
Ultrasonik karıştırmayı şu amaçlarla kullanabilirsiniz:
- Katkı maddeleri üretmek
- Yüksek konsantrasyonlu ana karışımlar hazırlamak
- Kullanıma hazır sondaj sıvılarını veya paker sıvılarını karıştırmak
- Sondaj çamurlarının gazını gidermek
- Daha iyi sondaj çamurları geliştirmek ve formüle etmek
MultiSonoReactor MSR-4, sondaj çamurlarının endüstriyel üretimine uygun, hat içinde çalışan endüstriyel bir homojenizatördür. Sonikasyon, sondaj sıvılarının disperse edilmesi ve gazının giderilmesi için kullanılır.
Sondaj Çamuru Katkı Maddelerinin Üretimi
Sıvı polimer bulamaçları gibi kimyasalların ve katkı maddelerinin üretimi, ultrasonik kesme ile karıştırmanın yüksek işleme kapasitesinden ve esnekliğinden yararlanır. Ultrasonik karıştırma, viskozite artırıcılar, filtrat azaltıcılar veya polimer katkı maddeleri gibi katkıların tüm potansiyelini açığa çıkarır. Ultrasonik kavitasyon, sondaj çamuru karıştırılırken tozları hızla ve tamamen hidratlar.
Sıvı/sıvı emülsiyonlarının karıştırılmasında Hielscher MultiPhaseCavitator, yoğun kavitasyonel kesme bölgesinde iki fazın hat içinde karıştırılmasını iyileştirir. MultiPhaseCavitator hakkında daha fazla bilgi için lütfen buraya tıklayın!
Ultrasonik karıştırma, sıvılardaki sınır tabakalarında veya parçacıklarda kütle transferini iyileştirir. Bu, örneğin kalsiyum klorür tuzlu suyu, kalsiyum bromür tuzlu suyu, çinko bromür tuzlu suyu veya potasyum ve sezyum format tuzlu suyu gibi tuzlu suları ya da doygun tuzlu suları hazırlamak için gereken süreyi azaltır.
Kil veya Katkı Maddelerinden Oluşan Ana Karışımlar
Ultrasonik kesme ile karıştırmayı, nihai sondaj çamuru formülasyonuna eklemeden önce yüksek konsantrasyonlu veya yüksek yoğunluklu ana karışımlar (örneğin kalsiyum karbonat (tebeşir), flokülasyon önleyiciler veya tutuculardan oluşan karışımlar) hazırlamak için kullanabilirsiniz.
Sondaj Sıvılarının ve Paker Sıvılarının Üretimi
Şeyl stabilitesi, viskozite, soğutma veya yağlama gibi sondaj çamuru performans özellikleri birçok faktöre bağlıdır. Homojenlik ve kalitede tutarlılık son derece önemlidir. Ultrasonik kesme ile karıştırma, homojen parçacık boyutu dağılımlarının ve dolayısıyla daha iyi dispersiyon ve emülsiyon stabilitesinin sağlanmasında çok etkilidir. Bu, depolama, taşıma veya çamur havuzlarında bekleme sırasında faz ayrılmasını ya da çökelmeyi önler.
Günümüzde sondaj çamuru spesifikasyonları sık sık değişmektedir. Hielscher ultrasonik reaktörleri, sondaj sıvısı formülasyonundaki değişikliklere çok kolay uyarlanabilir. Geleneksel kesikli karıştırmadan ultrasonik hat içi tek geçişli karıştırmaya geçerek aynı ultrasonik makinede farklı sondaj çamuru türleri üretebilirsiniz. Bu, stok miktarını ve raflarda depolama süresini azaltmaya yardımcı olur.
Geleneksel killerin (örneğin bentonit) ve özel işlem görmüş organofilik killerin sıvılarda disperse edilmesi, yüksek viskoziteli, tiksotropik veya kesme ile incelen jeller ve bulamaçlar oluşturur. Yüksek ultrasonik kesmeye maruz kaldıklarında viskoziteleri düşer ve serbestçe akabilir hâle gelirler. Bu, disperse edilmelerini ve işlenmelerini kolaylaştırır. Bu nedenle sonikasyon, tiksotropik ve kesme ile incelen bulamaçların karıştırılmasında çok etkilidir. Sonikasyon, bentonit parçacıklarının / levhacıklarının daha iyi disperse edilmesini ve jelleşme özelliklerinin iyileşmesini sağlar. Bentonitin ultrasonik dispersiyonu hakkında daha fazla bilgi için lütfen buraya tıklayın!
Bentonitin ultrasonik dispersiyonu (UIP2000hdT ultrasonik karıştırıcısıyla gerçekleştirilmiştir)
Reolojik düzenleyiciler, kıvam artırıcılar ve stabilizatörler (örneğin gamlar, glikol, karboksimetilselüloz, polianyonik selüloz (PAC) veya nişasta), maksimum etkinlik için iyi bir dispersiyon gerektirir. Ksantan gamı ve guar gamı gibi kıvam artırıcıların ultrasonik dispersiyonu hakkında daha fazla bilgi için lütfen buraya tıklayın!
Baryum sülfit (barit) gibi ağırlık artırıcı maddeler, depolama, taşıma veya sondaj sırasında çamurdan ayrılmamalıdır. Stokes yasasına göre daha küçük parçacıklar daha yavaş çökelir veya hiç çökelmez. Ultrasonik dispersiyon, dispersiyon kararsızlığına neden olabilecek daha büyük aglomeraların oluşmasını önler. Bir sistemin disperse edilmesi, katı maddelere toleransını artırarak yoğunluğun şu değerlere kadar yükseltilmesini mümkün kılabilir: 20 lb/gallon (US) veya 2,4g/cm3.
Sondaj Çamurunun Gazının Giderilmesi
Sondaj çamurları hazırlanırken bentonit kili tozu ve diğer katkı maddesi tozları, sondaj çamuruna çok miktarda hava taşır. Bu gaz, sıvı sistemlerin içinde hapsolur ve ayrılmaya ve emülgatör veya stabilizatör performansında kayba neden olabilir. Ultrasonikasyon sırasındaki tekrarlanan sıkışmalar (yüksek basınç döngüleri) ve seyrelmeler (düşük basınç döngüleri), çözünmüş gazların yer değiştirmesine ve küçük mikro kabarcıklar oluşturmasına olanak tanır. Ultrasonik dalgalar daha sonra gaz mikro kabarcıklarını birleşmeye zorlar. Ultrasonik olarak oluşturulan yüksek kavitasyonel kesme, kesme ile incelen ve tiksotropik sondaj sıvılarının viskozitesini azaltır. Bu, hava kabarcıklarının daha hızlı yükselmesini sağlar. Böylece sonraki aşamalardaki ayırma tanklarında veya vakumla gaz giderme işleminde daha iyi gaz ayrımı sağlanır. Gaz giderme, çamurun ağırlığını artırır, viskoziteyi ve ayrılma sorunlarını azaltır. Daha az gaz kabarcığı, emülgatör, stabilizatör, yüzey aktif madde veya dispersiyon ajanı kullanımını azaltır. Bu da varil başına maliyeti düşürür. Gaz içeriğinin azaltılması, aerobik mikroorganizmaların büyümesini de sınırlayabilir.
UIP1000hd ile ultrasonik gaz giderme öncesinde ve sonrasında su bazlı sondaj çamuru
Çalışma ve görsel: Amani et al. 2016
Sondaj Çamuru Formülasyonunun Geliştirilmesi ve Uyarlanması
Yeni düzenlemeler, çevresel etkiyi en aza indirmek amacıyla çamurlarda kullanılacak belirli kimyasalların miktarını sınırlandırmaktadır. Bu, formülasyonların yeni düzenleyici çerçeveye uyarlanmasını gerektirir. Ultrasonikasyon, sondaj çamuru bileşenlerinin performansını en üst düzeye çıkarmanıza yardımcı olabilir; böylece daha az miktarda ve daha düşük maliyetli malzemeler kullanabilirsiniz. Hielscher, laboratuvarımızda sondaj çamuru formülasyonu testleri sunar. Bu testler, çeşitli sıcaklıklarda kesme uygulanarak ve uygulanmadan yapılan kinematik viskozite ölçümlerini de içerir.
Endüstriyel Kullanım için Ağır Hizmet Tasarımı
Hielscher ultrasonik reaktörleri, daha büyük ve aşındırıcı parçacıkları veya aglomeraları işleyebilir. Bu nedenle aglomere olmuş, pompalanabilir bir bulamaçla veya sondaj çamuru bileşenleriyle başlayabilirsiniz. Tozlar ve parçacıklar sıvıya karıştırılırken ultrasonik problar, rotor-stator karıştırıcılara veya yüksek basınçlı homojenizatörlere kıyasla çok daha az aşındırıcı aşınmaya maruz kalır. Hielscher ultrasonik probları, örneğin WBM’lerde tatlı su yerine deniz suyu kullanıldığında daha yüksek korozyon direnci sağlamak için sınıf 5 titanyumdan üretilir. Ultrasonik reaktörlerde döner sızdırmazlık elemanları veya yataklar bulunmaz. Hielscher ultrasonik karıştırıcıları, karada ve denizde (sondaj platformunda) ağır hizmet kullanımı için endüstriyel niteliktedir. Ultrasonik reaktörler, az yer kaplamaları için genellikle dikey olarak konumlandırılır.
Petrol ve gaz endüstrisinde ultrasonik karıştırmanın kullanım alanı, sondaj çamurlarının çok ötesine uzanır.
- Atık sıvıların ve proses sıvılarının gazının giderilmesi
- Tutucularla (örneğin H2S tutucuları) veya kabuklaşma ve korozyon inhibitörleri gibi koruyucu kimyasallarla karıştırma
- Daha hızlı çimentolama için çimentonun priz sürelerini azaltmak
- Doygun tuzlu suyun veya format tuzlu suyunun ultrasonik olarak hazırlanması
- Sondaj çamurlarındaki bakteriyel aktiviteyi azaltmak
- Sonraki aşamalarda petrol işleme, örneğin kükürt giderme
- Petrol ve sediment numunelerinin hazırlanması
Literatür / Kaynaklar
- 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.