Ushbu maqolada biz ferromagnit zarralar vorteks qatlami texnologiyasi yordamida burg’ulash loyini ishlab chiqarishni muhokama qilamiz va ushbu texnologiyani neft va gaz sanoatida qo’llash istiqbollarini baholaymiz.

Burg’ilash loylari mineral resurslarni (neft va gaz) o’zlashtirish texnologiyasining muhim qismidir. U bir vaqtning o’zida bir nechta funktsiyalarni bajaradi, ular orasida parchalangan toshni pastki teshikdan olib tashlash, quduqni chuqurlashdan himoya qilish, burg’ulash novdasini doping qilish va hokazolarni ajratib ko’rsatish mumkin.

Burg’ilash loyini ishlab chiqarish turli formulalar yordamida amalga oshiriladi, ammo suvga asoslangan va uglevodorodli loylar eng keng tarqalgan. Birinchi holda, xizmat ko’rsatish suvi, sho’r va gidrogellar, polimer, polimer-gil va loy eritmalari kabi komponentlar, ikkinchi holatda esa teskari emulsiyalar va ohak-bitum eritmalari qo’llaniladi. Standart komponentlar har doim burg’ulash loyining zarur funktsiyalarini ta’minlay olmaydi; shuning uchun ularni yaxshilash uchun strukturaviy va reologik xususiyatlarni moslashtiruvchi maxsus modifikatorlar qo’llaniladi.

Burg’ilash loyini ishlab chiqarish odatda turli xil aralashtirgichlar, disperserlar va boshqalarning ishlashi tufayli ta’minlangan maxsus bloklarda amalga oshiriladi.

Burg’ilash loyini ishlab chiqarish uskunalari

Keling, burg’ulash loyini ishlab chiqaradigan mikserlar va disperserlarning asosiy turlarini ko’rib chiqaylik. Neft va gaz quduqlarini qidiruv burg’ilashda, burg’ulash maydonchalarini avtonom joylashtirish sharoitida gidravlik usul katta ahamiyatga ega bo’lib, unga ko’ra loyli aylanma suyuqliklarning qattiq zarralarini parchalash uchun faqat kinetik oqim energiyasidan foydalaniladi. Ushbu ish printsipini amalga oshiradigan qurilma gidravlik burg’ulash loy aralashtirgichi yoki gidravlik aralashtirgich deb ataladi.

Santrifüj aralashtirish burg’ulash loyini ishlab chiqarishning yakuniy bosqichida qo’llaniladi. U loy zarralari tirgaklarning aylanishiga ta’sir qilganda tarqaladigan aralashtirgichlar yordamida amalga oshiriladi.

Dizayn nuqtai nazaridan, statik (harakatsiz) mikserlar burg’ulash loy eritmasi etkazib beriladigan quvurga maxsus qo’shimchani tashkil qiladi. Ushbu qo’shimchalar har xil uzunlik, diametr va konfiguratsiyaga ega bo’lishi mumkin, bu turli xil kimyoviy tabiat, yopishqoqlik va zichlikdagi ko’p komponentli materiallarni aralashtirish imkonini beradi. Statik burg’ulash loy aralashtirgichining asosiy vazifasi materialni bir hil holga keltirish, yopishqoqlik gradientini sozlash, aralashgan havoning aralashmaga kirishiga yo’l qo’ymaslik va oqim turbulentligini oshirishdan iborat.

Amalda, komponentlarning yakuniy aralashuvi faqat loy ishlab chiqarish birligidagi barcha mikserlar va disperserlar orqali bir necha marta o’tkazilganda sodir bo’ladi, ya’ni bir nechta ishlov berish tsikllari sodir bo’ladi. Yuqoridagilarni, shuningdek, aralashtirishda mexanik qo’zg’atuvchilarning faol ishtirokini hisobga olsak, burg’ulash loyini ishlab chiqarish jarayoniga ko’p vaqt va elektr energiyasi sarflanishi haqida gapirish mumkin. Bundan tashqari, istalgan sifatli burg’ulash loyini olish har doim ham mumkin emas. Shu sababli, burg’ulash loylarini ishlab chiqarish vaqtini va energiya zichligini qisqartiradigan yangi qurilmalarni ishlab chiqish, shu bilan birga tegishli sifat ko’rsatkichlarini ta’minlash dolzarb va o’z vaqtida.

Vorteks qatlami qurilmasi yordamida burg’ulash loyini ishlab chiqarish

Dizayn nuqtai nazaridan, vorteks qatlami qurilmasi aylanuvchi elektromagnit maydonning induktoriga joylashtirilgan ish kamerasini tashkil qiladi (1-rasm).

Shakl 1. Ferromagnit zarrachalarning vorteks qatlami bo’lgan qurilma: 1 – ish kamerasining zanglamaydigan po’latdan (magnit bo’lmagan) vtulkasi; 2 – aylanuvchi elektromagnit maydonning induktori; 3 – induktor korpusi; 4 – zanglamaydigan po’latdan (magnit bo’lmagan) ish kamerasi; 5 – ferromagnit zarralar

Ferromagnit zarralar ish kamerasiga joylashtiriladi – diametri 1 dan 5 mm gacha va uzunligi 1 dan 50 mm gacha bo’lgan silindrsimon elementlar (aralashtirish texnologiyasiga qarab) bir necha o’ndan bir necha ming dona (0,05-5 kg) miqdorida. (aniq miqdor qurilmaning ishlash zonasidagi zarrachalarning kritik massa koeffitsientiga bog’liq). Ushbu qurilmaning asosiy xususiyati operatsion kamerada turli xil fizik va kimyoviy jarayonlarning bir vaqtning o’zida borishidir.

Induktor va ish kamerasining geometrik shakli xususiyatlari tufayli induktor tomonidan yaratilgan elektromagnit maydon va hozirgi 0,11 dan 0,15 T gacha bo’lgan magnit induktsiya vorteks qatlamini keltirib chiqaradi, bu erda element tezligining radial komponentining vektor yo’nalishi bo’ladi. Teng ehtimolga ega va tangensial komponent asosan maydon harakatlanayotganda yo’naltiriladi, bu butun qatlamning aylana harakatiga olib keladi. Bundan tashqari, qurilma o’qi bo’ylab yo’naltirilgan tezlik komponenti ferromagnit zarrachalar bir-biri bilan va kamera devorlari bilan to’qnashganda va ular qayta ishlangan mahsulot oqimiga ta’sir qilganda ta’sir qiladi. Bunday holda, zarralar operatsion kameradan o’tadi. Har bir ferromagnit element aniq dipol magnit bo’lib, u teskari magnitlanishni boshdan kechirganida qolgan elementlar bilan to’qnashib, tebranishni boshlaydi. To’qnashuv chastotasiga bog’liqlik uzunlik va diametr nisbati bilan to’g’ridan-to’g’ri proportsionaldir. Maksimal qiymat l/d=9….13 da kuzatiladi. Qurilmaning ish kamerasida ishlaydigan va moddalarning faol tarqalishi va aralashuviga hissa qo’shadigan eng muhim jarayonlar orasida quyidagilarni ta’kidlash kerak:

• elektromagnit maydon ta’siri;
• ferromagnit zarrachalarning qayta ishlangan moddaga mexanik ta’siri;
•  gidrodinamik ta’sir (suyuqlikdagi yuqori kesish kuchlanishlari, bosim va oqim tezligining tebranishlari);
• gidroakustik effekt (intensiv kavitatsiya, zarba to’lqinlari);
• termal effekt;
• gidroliz.

Aylanadigan elektromagnit maydonning energiyasi qayta ishlangan moddaning ichki energiyasini (sirt qatlamining faollashishi) induktsiya qiladi. Ikkinchisining kuchi juda yuqori.

Dispersiya va aralashtirish bir vaqtning o’zida sodir bo’ladigan qurilmaning ish kamerasidagi turli hodisalarning integral ta’siri, shuningdek, elektromagnit maydonni olish uchun sarflangan energiyaning nisbatan kam miqdori burg’ulash loyini ishlab chiqarish orqali burg’ulash loyini ishlab chiqarish gipotezasini taklif qilishga imkon beradi. vorteks qatlami qurilmasi yanada samarali bo’ladi. Ushbu gipotezani tekshirish uchun biz tajriba o’tkazdik.

Eksperimental tadqiqotlar natijalari

Amaliy tadqiqotlar uchun biz quduqni g’arqlanishdan himoya qilish uchun ishlatiladigan uglevodorod asosidagi burg’ulash loyining formulasini qo’lladik. U dizel yoqilg’isi (835 kg / m3), xizmat suvi, emulsifikator (20 L / m3), ohak (20 kg / m3), organofil loy (12 kg / m3) va galit (90 kg / m3) dan iborat edi.

Yordamida burg’ulash loyini ishlab chiqarish samaradorligi o’rganildi AVS-100 tomonidan ishlab chiqarilgan vorteks qatlami qurilmasi GlobeCore va diametri 2 mm va uzunligi 20 mm bo’lgan po’lat ferromagnit elementlar. Ushbu elementlarning konstruktiv materiali sifatida qayta ishlangan burg’ulash loyidagi metallning eng kichik silliqlash rentabelligini ta’minlash uchun rulmanli aşınmaya bardoshli po’latdan foydalanilgan.

2-rasm – burg’ulash loyining plastik viskozitesini, filtratsiyasini va elektr barqarorligini tekshirish

Emulsiyani olgandan so’ng, quyidagi parametrlar tekshirildi: filtrlash, plastik yopishqoqlik, zichlik va elektr barqarorligi. Ularning raqamli qiymatlari 1-jadvalda keltirilgan.

1-jadval – AVS-100 vorteksli qatlam qurilmasi yordamida olingan burg‘ulash loyining parametrlari

Olingan ma’lumotlar burg’ulash loyining yaxshi sifatini ko’rsatadi, uni ishlab chiqarish uchun AVS-100 vorteks qatlamidan foydalanilgan.

Tajriba natijalariga asoslangan xulosalar

O’tkazilgan testlar quyidagi xulosalar chiqarishga imkon beradi:

• Vorteks qatlami qurilmasining ish kamerasida turli xil fizik-kimyoviy jarayonlar sodir bo’lganligi sababli, bir vaqtning o’zida burg’ulash loyini bir xil qurilma yordamida tarqatish va aralashtirish mumkin bo’ladi. Bu boshqa mikserlar va disperserlarni olib tashlash orqali burg’ulash loyini ishlab chiqarish blokini soddalashtirishga imkon beradi.
• Bir bosqichda vorteks qatlami qurilmasi yordamida olingan burg’ulash loyining sifati mexanik aralashtirgichlar va disperserlar yordamida bir nechta ishlov berish davrlarida olingan burg’ulash loyining sifatidan kam emas.
• Mexanik aralashtirgichlarni vorteksli qatlamli qurilma bilan almashtirish bir kubometr burg’ulash loyini olish uchun zarur bo’lgan elektr energiyasini ikki baravar kamaytirish imkonini beradi.
• Bundan tashqari, vorteksli qatlam qurilmasi yordamida burg’ulash loyini ishlab chiqarish uchun zarur bo’lgan vaqtni mexanik aralashtirgichlar bilan jihozlangan agregatlar uchun bir xil ko’rsatkichga nisbatan bir necha baravar qisqartirish mumkin edi.

AVS-100 qurilmasining quvvati 3,5–4 kVt/soat elektr energiyasi bilan 1–1,5 m3/soat, AVS-150 qurilmasining quvvati 9,5 kVt/soat elektr energiyasi bilan 2–2,5 m3/soatni tashkil qiladi.