La cellulosa polianionica (PAC) è un derivato della cellulosa solubile in acqua ampiamente utilizzato nelle trivellazioni petrolifere, principalmente per la preparazione del fluido di perforazione. È diventato un additivo importante nel sistema dei fluidi di perforazione grazie alle sue proprietà superiori, come l'aumento della viscosità, la riduzione della perdita di fluido, la stabilità e la protezione dell'ambiente.
1. Ridurre la perdita di liquidi
Il controllo della perdita di fluidi è una funzione chiave nella trivellazione petrolifera. Quando il fluido di perforazione entra in contatto con la formazione durante il processo di perforazione, può causare la formazione di panelli di fango e l'invasione del filtrato nella formazione, con conseguenti danni alla formazione e incidendo sull'efficienza della perforazione. Il PAC riduce efficacemente la perdita di fluido e l'invasione del filtrato nella formazione formando una pellicola protettiva nel fluido di perforazione, riducendo così l'inquinamento della formazione. Questa proprietà aiuta a migliorare la stabilità del pozzo e a proteggere le formazioni di petrolio e gas.
Principio
Il PAC si dissolve in acqua per formare una soluzione colloidale ad alta viscosità. Quando il fluido di perforazione entra in contatto con la formazione, le molecole di PAC possono formare una densa torta di fango sulla superficie della formazione per impedire un'ulteriore penetrazione della fase liquida. Questa torta di fango ha una buona flessibilità e tenacità e può sopportare grandi differenze di pressione, riducendo così efficacemente la perdita di filtrazione.
2. Aumentare la viscosità del fluido di perforazione
L'aumento della viscosità è un'altra importante funzione del PAC nel fluido di perforazione. Il fluido di perforazione deve avere una certa viscosità per riportare indietro i detriti, in modo da garantire la pulizia del pozzo e mantenere la stabilità della perforazione. In quanto potenziatore della viscosità, il PAC può aumentare la viscosità del fluido di perforazione, migliorare la capacità del fluido di perforazione di trasportare i detriti e favorire il ritorno e lo scarico dei detriti.
Principio
Le molecole di PAC si dissolvono nel fluido di perforazione per formare una struttura a catena polimerica, che aumenta la resistenza interna del fluido. Questa struttura può aumentare significativamente la viscosità apparente e il valore di resa del fluido di perforazione e migliorare la sua capacità di trasportare e sospendere i detriti. Allo stesso tempo, l'effetto di aumento della viscosità del PAC è ancora efficace in condizioni di alta temperatura e alta pressione ed è adatto per la perforazione di pozzi profondi e condizioni geologiche complesse.
3. Migliorare la stabilità del pozzo
La stabilità del pozzo è un problema che richiede particolare attenzione durante la perforazione. Il fluido di perforazione deve essere in grado di stabilizzare la parete del pozzo per evitare che collassi. Gli effetti combinati del PAC di riduzione della filtrazione e aumento della viscosità nel fluido di perforazione possono migliorare efficacemente la stabilità del pozzo.
Principio
Il PAC impedisce al fluido di perforazione di entrare nella formazione formando uno strato solido di fango sulla superficie della parete del pozzo. Allo stesso tempo, la sua viscosità può migliorare l'adesione della superficie della parete del pozzo e ridurre la generazione di microfessure nella formazione, migliorando così la stabilità meccanica del pozzo. Inoltre, il PAC può anche migliorare la tissotropia del fluido di perforazione, in modo che formi una forte forza di supporto quando è fermo e mantenga un'adeguata fluidità quando scorre, stabilizzando ulteriormente la parete del pozzo.
4. Caratteristiche di protezione ambientale
Con il miglioramento dei requisiti di protezione ambientale, le sostanze chimiche utilizzate nei fluidi di perforazione devono avere buone prestazioni di protezione ambientale. Il PAC è un prodotto modificato di cellulosa naturale, con buona biodegradabilità e bassa tossicità, che soddisfa i requisiti di protezione ambientale.
Principio
Il PAC è un prodotto chimicamente modificato a base di cellulosa naturale, non contiene sostanze tossiche e può essere degradato dai microrganismi presenti nell'ambiente naturale. Rispetto ai polimeri sintetici, il PAC ha un impatto minore sull'ambiente ed è più in linea con i requisiti della perforazione verde. Questa caratteristica gli conferisce un chiaro vantaggio nelle aree sensibili dal punto di vista ambientale e nelle trivellazioni offshore.
5. Resistenza alla temperatura e al sale
In ambienti ad alta temperatura e ad alto contenuto di sale, le argille e i polimeri tradizionali spesso hanno difficoltà a mantenere la stabilità dei fluidi di perforazione, mentre il PAC mostra una buona resistenza alla temperatura e al sale e può mantenere l'efficacia dei fluidi di perforazione in ambienti complessi.
Principio
I gruppi anionici (come i gruppi carbossilici) vengono introdotti nella struttura molecolare del PAC. Questi gruppi possono scambiare ioni con ioni salini in un ambiente ad alto contenuto di sale per mantenere la stabilità della struttura molecolare. Allo stesso tempo, il PAC ha un'elevata stabilità termica e non subirà un degrado significativo in condizioni di alta temperatura, garantendo la capacità di controllo della viscosità e della filtrazione del fluido di perforazione. Pertanto, il PAC ha eccellenti effetti applicativi nei fanghi di acqua salata e nei pozzi ad alta temperatura.
6. Ottimizzare la reologia dei fluidi di perforazione
La reologia si riferisce alle caratteristiche di flusso e deformazione dei fluidi di perforazione sotto forza di taglio. Il PAC può regolare la reologia dei fluidi di perforazione per garantire che abbiano una buona capacità di trasporto della roccia e possano fluire liberamente nel pozzo durante la perforazione.
Principio
Il PAC interagisce con altri componenti del fluido di perforazione per formare una struttura di rete complessa e regolare il valore di snervamento e le caratteristiche di assottigliamento del fluido di perforazione. Questo effetto regolatore consente al fluido di perforazione di mostrare una buona capacità di trasporto della roccia e fluidità durante il processo di perforazione, soprattutto in formazioni complesse e pozzi ad alta pressione.
7. Analisi del caso
Nelle applicazioni pratiche, il PAC è ampiamente utilizzato in vari sistemi di fluidi di perforazione. Ad esempio, in un progetto di perforazione di pozzi profondi, è stato utilizzato un fluido di perforazione a base acquosa contenente PAC. I risultati hanno mostrato che il PAC ha ridotto significativamente la perdita di filtrazione del fluido di perforazione, ha migliorato la stabilità del pozzo, ha migliorato l’efficienza della perforazione e ha ridotto il tasso di incidenti del fondo pozzo causati dall’inquinamento della formazione. Allo stesso tempo, il PAC ha ottenuto buoni risultati anche nella perforazione marina e può ancora controllare efficacemente le prestazioni del fluido di perforazione in condizioni di elevata salinità e temperatura elevata per garantire il regolare svolgimento delle operazioni di perforazione.
L'applicazione della cellulosa polianionica nell'estrazione petrolifera si riflette principalmente nelle sue eccellenti caratteristiche di riduzione delle perdite di filtrazione, aumento della viscosità, miglioramento della stabilità del pozzo e protezione ambientale. La sua applicazione nei fluidi di perforazione a base di acqua e petrolio non solo migliora l’efficienza della perforazione e riduce il tasso di incidenti del pozzo, ma è anche rispettosa dell’ambiente e aiuta a raggiungere l’obiettivo della perforazione verde. In condizioni geologiche complesse e in ambienti ad alta temperatura e alta pressione, la resistenza alla temperatura e al sale del PAC ne sottolinea ulteriormente l'importanza nelle trivellazioni petrolifere. Pertanto, la cellulosa polianionica occupa una posizione indispensabile nella moderna tecnologia di trivellazione petrolifera.
Orario di pubblicazione: 14 giugno 2024