Технология высокоэнергетического смешивания

Технология высокоэнергетического смешивания

На первый взгляд приготовление суспензий может показаться несложной задачей. Однако, если в одну минуту нужно смешивать 1000 кг сухого цемента с водой, можно представить масштаб этой проблемы. При этом, на первый взгляд, хорошо приготовленный цементный раствор, может содержать значительное количество вовлеченного воздуха, большие и маленькие комки несмоченного цемента, а также кластеры сухого цемента незаметные человеческому глазу. Такой цементный раствор будет иметь большее количество свободной воды, высокую водоотдачу, большой объем вовлеченного воздуха со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Перед началом приготовления растворов в полевых условиях проводятся лабораторные тесты и моделирование свойств растворов, подходящих к конкретным геологическим условиям. Стандартизированное лабораторное оборудование при смешивании передает, количество энергии, необходимое для получения подходящих плановых характеристик раствора. Для получения раствора с заданными характеристиками в полевых условиях необходимо, чтобы количество энергии, передаваемое в полевых условиях на единицу объема, было примерно таким же, как и в лаборатории. Если на смешивание будет затрачено менее половины необходимой энергии, характеристики растворов будут непредсказуемо отличаться от плановых.
Возвращаясь к ранее представленной проблеме, рассмотрим конкретную ситуацию, когда в минуту необходимо смешивать 3000 фунтов (1360,77 кг) сухого цемента с водой. Для приготовления качественного раствора необходимо, чтобы ему через высокоэнергетический смеситель (миксер) передавалось не менее 60 % значения энергии смешивания API. В пересчете на мощность двигателя это эквивалентно примерно 11 л.с. на 1 л/с (или около 30 л.с. на 1 баррель/минуту). Если смешивать нужно с производительностью 16 л/с (~ 1 м3/мин или 6 баррель/минуту), то ~ 180 л.с. является минимальным необходимым набором мощности. Большинство высокоэнергетических миксеров имеют фиксированную мощность и, как только, увеличивается производительность смешивания, передаваемая ими энергия смешивания на единицу объема уменьшается. Для некоторых сложных многокомпонентных растворов необходима энергия более, чем 60 % API и, следовательно, большая мощность передаваемой смесителем энергии или меньшая производительность смешивания. На рис.1 приводится зависимость передаваемой % API энергии смешивания от производительности смешивания.

API Mixing Energy

Технология рециркуляционного высокоэнергетического смешивания начала активно развиваться в Северной Америке во второй половине 20 века. Спустя десятилетия эволюции и совершенствования технология получила широкое распространение и доминирование по всему миру. Оценив ее возможности, результативность и преимущества практически все крупные нефтесервисные компании используют высокоэнергетические смесители для приготовления технологических жидкостей при проведении сервисных операций, как на суше, так и на морских проектах.
В 2014 году SERVAgroup, стоявшая у истоков развития технологии рециркуляционного высокоэнергетического смешивания, приступило к серийному производству высокоэнергетических смесителей 5-го поколения. Все пять поколений высокоэнергетических смесителей проектировывались для решения всех обозначенных в предыдущем разделе проблем (передача необходимого количества энергии и удаление воздуха для точного измерения плотности раствора) и обеспечивают качественное приготовление технологических растворов в полевых условиях. В 2012 года количество высокоэнергетических смесителей четвертого поколения, работающих с системой контроля плотности ACM-IV, превысило 1000 экземпляров, которые работают более, чем в 20 странах по всему миру. В 2014 году был начат серийный выпуск пятого поколения автоматизированных систем высокоэнергетического смешивания.
ACM-V является самым технологичным, совершенным и, на сегодняшний день, непревзойденным по точности контроля и стабильности работы. При всем при этом новое поколение сохранило простую удобную конструкцию, адаптированную для несложного сервисного обслуживания. АСМ-V включает в себя:

• система автоматического контроля плотности
• высокоэнергетический смеситель повышенной мощности
• позиционный клапан контроля сухого цемента
• позиционный клапан контроля воды
• смесительный-осреднительный бак
• уровнемер
• лопастные перемешиватели
• воздушный сепаратор (диффузор)
• четыре центробежных насоса, попарно приводимые от разных источников мощности
• система авто контроля положения поворотных затворов (опция)
• система авто контроля производительности смешивания и откачки растворов (опция)
• система измерения абсолютной плотности раствора (опция)

acm-5 ttcorp