Celuloza polianionowa (PAC) to rozpuszczalna w wodzie pochodna celulozy, szeroko stosowana w odwiertach naftowych, głównie do przygotowania płuczki wiertniczej. Stał się ważnym dodatkiem w układzie płuczki wiertniczej ze względu na swoje doskonałe właściwości, takie jak zwiększenie lepkości, zmniejszenie strat płynu, stabilność i ochrona środowiska.
1. Zmniejsz utratę płynów
Kontrola strat płynu jest kluczową funkcją podczas wierceń naftowych. Gdy płuczka wiertnicza zetknie się z formacją podczas procesu wiercenia, może spowodować tworzenie się osadu mułowego i wnikanie filtratu do formacji, powodując uszkodzenie formacji i wpływając na wydajność wiercenia. PAC skutecznie ogranicza utratę płynu i inwazję filtratu do formacji, tworząc warstwę ochronną w płuczce wiertniczej, zmniejszając w ten sposób zanieczyszczenie formacji. Ta właściwość pomaga poprawić stabilność odwiertu i chronić formacje naftowe i gazowe.
Zasada
PAC rozpuszcza się w wodzie tworząc roztwór koloidalny o dużej lepkości. Kiedy płuczka wiertnicza styka się z formacją, cząsteczki PAC mogą utworzyć gęsty placek błotny na powierzchni formacji, aby zapobiec dalszej penetracji fazy ciekłej. Ten placek błotny ma dobrą elastyczność i wytrzymałość oraz może wytrzymać duże różnice ciśnień, skutecznie zmniejszając w ten sposób straty filtracyjne.
2. Zwiększ lepkość płuczki wiertniczej
Zwiększanie lepkości to kolejna ważna funkcja PAC w płuczce wiertniczej. Płyn wiertniczy musi mieć określoną lepkość, aby móc przenosić zwierciadła, aby zapewnić czystość odwiertu i zachować stabilność wiercenia. Jako środek zwiększający lepkość, PAC może zwiększać lepkość płuczki wiertniczej, zwiększać zdolność płuczki wiertniczej do przenoszenia zwiercin oraz ułatwiać powrót i odprowadzanie zwiercin.
Zasada
Cząsteczki PAC rozpuszczają się w płuczce wiertniczej, tworząc strukturę łańcucha polimerowego, co zwiększa opór wewnętrzny płynu. Struktura ta może znacznie zwiększyć lepkość pozorną i wartość plastyczności płuczki wiertniczej oraz zwiększyć jej zdolność do przenoszenia i zawieszania zwiercin. Jednocześnie efekt zwiększenia lepkości PAC jest nadal skuteczny w warunkach wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia i nadaje się do wierceń głębokich odwiertów i złożonych warunków geologicznych.
3. Popraw stabilność odwiertu
Stabilność odwiertu jest kwestią wymagającą szczególnej uwagi podczas wiercenia. Płuczka wiertnicza musi być w stanie ustabilizować ścianę odwiertu, aby zapobiec zapadnięciu się ściany odwiertu. Połączone działanie PAC polegające na zmniejszeniu filtracji i zwiększeniu lepkości w płuczce wiertniczej może skutecznie zwiększyć stabilność odwiertu.
Zasada
PAC zapobiega przedostawaniu się płynu wiertniczego do formacji poprzez utworzenie stałej warstwy mułu na powierzchni ściany studni. Jednocześnie jego lepkość może zwiększyć przyczepność powierzchni ściany odwiertu i zmniejszyć powstawanie mikropęknięć w formacji, poprawiając w ten sposób stabilność mechaniczną odwiertu. Ponadto PAC może również poprawić tiksotropię płuczki wiertniczej, dzięki czemu tworzy ona dużą siłę podporową w stanie stacjonarnym i utrzymuje odpowiednią płynność podczas przepływu, dodatkowo stabilizując ścianę odwiertu.
4. Charakterystyka ochrony środowiska
Wraz z poprawą wymagań w zakresie ochrony środowiska, chemikalia stosowane w płuczkach wiertniczych muszą wykazywać dobre właściwości w zakresie ochrony środowiska. PAC jest modyfikowanym produktem naturalnej celulozy, charakteryzującym się dobrą biodegradowalnością i niską toksycznością, spełniającym wymogi ochrony środowiska.
Zasada
PAC jest produktem modyfikowanym chemicznie na bazie naturalnej celulozy, nie zawiera substancji toksycznych i może być rozkładany przez mikroorganizmy w środowisku naturalnym. W porównaniu z polimerami syntetycznymi, PAC ma mniejszy wpływ na środowisko i jest bardziej zgodny z wymogami zielonych wierceń. Ta cecha daje mu wyraźną przewagę w obszarach wrażliwych ekologicznie i w odwiertach morskich.
5. Odporność na temperaturę i sól
W środowiskach o wysokiej temperaturze i dużej zawartości soli tradycyjne glinki i polimery często mają trudności z utrzymaniem stabilności płuczek wiertniczych, podczas gdy PAC wykazuje dobrą odporność na temperaturę i sól oraz może utrzymać skuteczność płuczek wiertniczych w złożonych środowiskach.
Zasada
Grupy anionowe (takie jak grupy karboksylowe) są wprowadzane do struktury molekularnej PAC. Grupy te mogą wymieniać jony z jonami soli w środowisku o wysokiej zawartości soli, aby utrzymać stabilność struktury molekularnej. Jednocześnie PAC ma wysoką stabilność termiczną i nie ulegnie znacznej degradacji w warunkach wysokiej temperatury, zapewniając lepkość i zdolność kontroli filtracji płuczki wiertniczej. Dlatego PAC ma doskonałe efekty w zastosowaniu w zawiesinach słonej wody i studniach wysokotemperaturowych.
6. Optymalizacja reologii płuczki wiertniczej
Reologia odnosi się do charakterystyki przepływu i odkształcenia płuczek wiertniczych pod wpływem siły ścinającej. PAC może dostosować reologię płuczek wiertniczych, aby zapewnić ich dobrą nośność skał i swobodny przepływ w odwiercie podczas wiercenia.
Zasada
PAC oddziałuje z innymi składnikami płuczki wiertniczej, tworząc złożoną strukturę sieciową i regulując wartość plastyczności oraz charakterystykę rozrzedzania płuczki wiertniczej pod wpływem ścinania. Ten efekt regulacyjny umożliwia płuczce wiertniczej wykazanie dobrej nośności skał i płynności podczas procesu wiercenia, zwłaszcza w złożonych formacjach i odwiertach wysokociśnieniowych.
7. Analiza przypadku
W zastosowaniach praktycznych PAC jest szeroko stosowany w różnych systemach płuczek wiertniczych. Na przykład w projekcie wiercenia głębokich odwiertów zastosowano płuczkę wiertniczą na bazie wody zawierającą PAC. Wyniki wykazały, że PAC znacząco zmniejszył straty filtracyjne płuczki wiertniczej, poprawił stabilność odwiertu, poprawił wydajność wiercenia i zmniejszył liczbę wypadków w odwiertach spowodowanych zanieczyszczeniem formacji. Jednocześnie PAC sprawdził się również w wierceniach morskich i nadal może skutecznie kontrolować wydajność płuczki wiertniczej w warunkach dużego zasolenia i wysokiej temperatury, aby zapewnić płynny postęp operacji wiertniczych.
Zastosowanie celulozy polianionowej w odwiertach naftowych znajduje odzwierciedlenie głównie w jej doskonałych właściwościach w zakresie zmniejszania strat filtracyjnych, zwiększania lepkości, poprawy stabilności odwiertów i ochrony środowiska. Jego zastosowanie w płynach wiertniczych na bazie wody i ropy nie tylko poprawia wydajność wiercenia i zmniejsza liczbę wypadków w odwiertach, ale jest także przyjazne dla środowiska i pomaga osiągnąć cel, jakim są ekologiczne wiercenia. W złożonych warunkach geologicznych oraz w środowiskach o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu odporność PAC na temperaturę i sól dodatkowo podkreśla jego znaczenie w odwiertach naftowych. Dlatego celuloza polianionowa zajmuje niezastąpioną pozycję w nowoczesnej technologii wierceń naftowych.
Czas publikacji: 14 czerwca 2024 r