Bu yazıda biz ferromaqnit hissəciklərinin burulğan təbəqəsi texnologiyası vasitəsilə qazma məhlulunun hasil edilməsini müzakirə edəcəyik və bu texnologiyanın neft-qaz sənayesində tətbiqi perspektivlərini qiymətləndirəcəyik.

Qazma məhlulu mineral ehtiyatların (neft və qaz) işlənməsi texnologiyasının mühüm hissəsidir. O, eyni vaxtda bir neçə funksiyaya cavabdehdir, bunlar arasında dağılmış süxurun alt çuxurdan çıxarılması, quyunun mağaraya düşmədən qorunması, qazma gövdəsinin dopinqlənməsi və s. kimi funksiyaları qeyd etmək olar.

Qazma məhlulunun istehsalı müxtəlif formulalardan istifadə etməklə həyata keçirilir, lakin su əsaslı və karbohidrogen əsaslı məhlullar ən çox yayılmışdır. Birinci halda xidmət suyu, duzlu sular və hidrogellər, polimer, polimer-gil və gil məhlulları kimi komponentlərdən, ikinci halda isə ters çevrilmiş emulsiyalar və əhəng-bitum məhlulları tətbiq edilir. Standart komponentlər həmişə qazma məhlulunun lazımi funksiyalarını təmin edə bilməz; buna görə də onları təkmilləşdirmək üçün struktur və reoloji xassələri tənzimləyən xüsusi modifikatorlardan istifadə olunur.

Qazma məhlulunun istehsalı, bir qayda olaraq, fəaliyyəti müxtəlif qarışdırıcıların, dispersatorların və s.

Qazma məhlulu istehsalı avadanlığı

Qazma məhlulunun istehsal olunduğu qarışdırıcı və dispersatorların əsas növlərini müzakirə edək. Neft və qaz quyularının kəşfiyyat qazmasında, qazma qurğularının avtonom yerləşdirilməsi şəraitində hidravlik üsul böyük əhəmiyyət kəsb edir ki, ona əsasən gilli dövriyyədə olan mayelərin bərk hissəciklərini parçalamaq üçün yalnız kinetik axın enerjisindən istifadə olunur. Bu iş prinsipini həyata keçirən cihaz hidravlik qazma məhlulu qarışdırıcı və ya hidravlik qarışdırıcı adlanır.

Qazma məhlulu istehsalının son mərhələsində mərkəzdənqaçma qarışdırma üsulundan istifadə edilir. Avarların fırlanmasına məruz qaldıqda gil hissəciklərinin dağıldığı qarışdırıcılar vasitəsilə həyata keçirilir.

Konstruksiya baxımından statik (hərəkətsiz) qarışdırıcılar qazma məhlulu məhlulunun tədarükü üçün nəzərdə tutulmuş boruya xüsusi bir əlavə təşkil edir. Bu əlavələr müxtəlif uzunluqlarda, diametrlərdə və konfiqurasiyalarda ola bilər ki, bu da müxtəlif kimyəvi təbiət, özlülük və sıxlıqdakı çoxkomponentli materialları qarışdırmağa imkan verir. Statik qazma məhlulu qarışdırıcısının əsas vəzifəsi materialı homogenləşdirmək, özlülük qradiyentini kondisiyalaşdırmaq, qarışığa sıxılmış havanın daxil olmasının qarşısını almaq və axının turbulentliyini artırmaqdır.

Təcrübədə komponentlərin son qarışdırılması yalnız palçıq istehsal bölməsindəki bütün qarışdırıcılar və disperserlərdən bir neçə dəfə keçirildikdə baş verir, yəni bir neçə emal dövrü baş verir. Yuxarıda göstərilənləri, eləcə də mexaniki qarışdırıcıların qarışdırmada fəal iştirakını nəzərə alsaq, qazma məhlulunun istehsalı prosesinə sərf olunan çoxlu vaxt və elektrik enerjisi haqqında danışmaq olar. Bundan əlavə, istənilən keyfiyyətli qazma məhlulunu əldə etmək həmişə mümkün olmur. Buna görə də, lazımi keyfiyyət xüsusiyyətlərini təmin etməklə, qazma məhlullarının istehsal müddətini və enerji tutumunu azaldacaq yeni cihazların hazırlanması aktual və vaxtındadır.

Burulğan lay qurğusu vasitəsilə qazma məhlulunun istehsalı

Dizayn baxımından, burulğan təbəqəsi cihazı fırlanan elektromaqnit sahəsinin induktoruna yerləşdirilən əməliyyat kamerasını təşkil edir (Şəkil 1).

Şəkil 1. Ferromaqnit hissəciklərindən ibarət burulğan təbəqəsi olan qurğu: 1 – əməliyyat kamerasının paslanmayan poladdan (qeyri-maqnit) kollu; 2 – fırlanan elektromaqnit sahəsinin induktoru; 3 – induktor korpusu; 4 – paslanmayan poladdan (qeyri-maqnit) iş kamerası; 5 – ferromaqnit hissəciklər

Ferromaqnit hissəcikləri əməliyyat kamerasına yerləşdirilir – diametri 1 ilə 5 mm arasında və uzunluğu 1 ilə 50 mm arasında olan silindrik elementlər (qarışdırma texnologiyasından asılı olaraq) bir neçə on və bir neçə min ədəd (0,05-5 kq) miqdarında. (dəqiq məbləğ cihazın iş zonasında hissəciklərin kritik kütlə əmsalından asılıdır). Bu cihazın əsas xüsusiyyəti əməliyyat kamerasında müxtəlif fiziki və kimyəvi proseslərin eyni vaxtda aparılmasıdır.

İnduktorun və işləmə kamerasının həndəsi forma xüsusiyyətlərinə görə, induktor tərəfindən yaradılan elektromaqnit sahəsi və indiki 0,11 ilə 0,15 T arasında olan maqnit induksiyası, elementin sürətinin radial komponentinin vektor istiqamətinin olduğu burulğan qatına səbəb olur. Eyni dərəcədə ehtimal olunur və teğetsel komponent əsasən sahənin hərəkəti ilə istiqamətlənir ki, bu da bütövlükdə bütün təbəqənin dairəvi hərəkətinə gətirib çıxarır. Bundan əlavə, cihazın oxu boyunca yönəldilmiş sürət komponenti ferromaqnit hissəcikləri bir-biri ilə və kameranın divarları ilə toqquşduqda və emal olunmuş məhsulun axınına məruz qaldıqda onlara təsir göstərir. Bu halda hissəciklər əməliyyat kamerası vasitəsilə hərəkət edir. Hər bir ferromaqnit element əks maqnitizmlə qarşılaşdıqda qalan elementlərlə toqquşaraq salınmağa başlayan açıq-aşkar dipol maqnitdir. Toqquşma tezliyindən asılılıq uzunluğun diametrinə nisbəti ilə düz mütənasibdir. Maksimum dəyər l/d=9….13 səviyyəsində müşahidə olunur. Cihazın işləmə kamerasında baş verən və maddələrin aktiv şəkildə yayılmasına və qarışdırılmasına töhfə verən ən əhəmiyyətli proseslər arasında vurğulamağa dəyər:

• elektromaqnit sahəsinin təsiri;
• ferromaqnit hissəciklərinin işlənmiş maddəyə mexaniki təsiri;
•  hidrodinamik təsir (mayedə yüksək kəsici gərginliklər, təzyiq və axın sürətinin dəyişməsi);
• hidroakustik effekt (intensiv kavitasiya, şok dalğaları);
• istilik effekti;
• hidroliz.

Fırlanan elektromaqnit sahəsinin enerjisi emal olunmuş maddənin daxili enerjisini induksiya edir (səth təbəqəsinin aktivləşməsi). Sonuncunun gücü çox yüksəkdir.

Dispersiyanın və qarışdırmanın eyni vaxtda baş verdiyi qurğunun iş kamerasında müxtəlif hadisələrin inteqrasiya olunmuş təsiri, eləcə də elektromaqnit sahəsinin əldə edilməsinə sərf olunan nisbətən az miqdarda enerji qazma məhlulunun qazma məhlulunun istehsalı ilə bağlı fərziyyə irəli sürməyə imkan verir. vorteks qat cihazı daha səmərəli olacaq. Bu fərziyyəni yoxlamaq üçün bir sınaq keçirdik.

Eksperimental tədqiqatların nəticələri

Təcrübəli tədqiqatlar üçün biz quyunun çökmədən qorunması üçün istifadə olunan karbohidrogen əsaslı qazma məhlulunun formulasını tətbiq etdik. O, dizel yanacağı (835 kq/m3), xidməti su, emulqator (20 L/m3), əhəng (20 kq/m3), orqanofil gil (12 kq/m3) və halitdən (90 kq/m3) ibarət olub.

istifadə edərək qazma məhlulunun istehsalının səmərəliliyi öyrənilmişdir AVS-100 tərəfindən istehsal edilən vorteks qat cihazı GlobeCore və diametri 2 mm və uzunluğu 20 mm olan polad ferromaqnit elementləri. Bu elementlərin konstruktiv materialı kimi işlənmiş qazma məhlulunda metalın ən kiçik üyüdülmə məhsuldarlığını təmin etmək üçün bilyalı aşınmaya davamlı poladdan istifadə edilmişdir.

Şəkil 2 – Qazma məhlulunun plastik özlülüyünün, filtrasiyasının və elektrik dayanıqlığının yoxlanılması

Emulsiya əldə edildikdən sonra aşağıdakı parametrlər yoxlanıldı: filtrasiya, plastik özlülük, sıxlıq və elektrik sabitliyi. Onların ədədi dəyərləri Cədvəl 1-də göstərilmişdir.

Cədvəl 1 – AVS-100 burulğan lay qurğusu vasitəsilə alınmış qazma məhlulunun parametrləri

Əldə edilən məlumatlar qazma məhlulunun keyfiyyətli olmasını göstərir ki, onun istehsalı üçün AVS-100 burulğan lay qurğusundan istifadə edilmişdir.

Təcrübə nəticələrinə əsaslanan nəticələr

Aparılan sınaqlar aşağıdakı nəticələr çıxarmağa imkan verir:

• Burulğan lay qurğusunun iş kamerasında gedən müxtəlif fiziki-kimyəvi proseslər sayəsində eyni qurğu vasitəsilə qazma məhlulunu eyni vaxtda dağıtmaq və qarışdırmaq mümkün olur. Bu, digər qarışdırıcıları və dispersatorları çıxarmaqla qazma məhlulu istehsal qurğusunu sadələşdirməyə imkan verir.
• Bir mərhələdə burulğan lay qurğusundan istifadə etməklə alınan qazma məhlulunun keyfiyyəti mexaniki qarışdırıcılar və dispersatorlardan istifadə etməklə bir neçə emal dövründə alınan qazma məhlulunun keyfiyyətindən heç də aşağı deyil.
• Mexanik qarışdırıcıların burulğan qatı qurğusu ilə dəyişdirilməsi bir kubmetr qazma məhlulu əldə etmək üçün tələb olunan elektrik enerjisi sərfini iki dəfə azaltmağa imkan verir.
• Bundan əlavə, burulğan lay qurğusundan istifadə etməklə, mexaniki qarışdırıcılarla təchiz edilmiş aqreqatlar üçün eyni göstərici ilə müqayisədə qazma məhlulunun hasilatı üçün tələb olunan vaxtı bir neçə dəfə azaltmaq mümkün olmuşdur.

AVS-100 cihazının gücü 3,5-4 kVt/saat elektrik enerjisi ilə 1-1,5 m3/saat, AVS-150 cihazının gücü 9,5 kVt/saat elektrik enerjisi ilə 2-2,5 m3/saatdır.