Полианионная целлюлоза (ПАЦ) представляет собой водорастворимое производное целлюлозы, которое широко используется при бурении нефтяных скважин, главным образом для приготовления бурового раствора. Он стал важной добавкой в системе буровых растворов благодаря своим превосходным свойствам, таким как повышение вязкости, снижение потерь жидкости, стабильность и защита окружающей среды.
1. Уменьшите потерю жидкости
Контроль потерь жидкости является ключевой функцией в бурении нефтяных скважин. Когда буровой раствор контактирует с пластом во время процесса бурения, это может вызвать образование глинистой корки и проникновение фильтрата в пласт, что приводит к повреждению пласта и влияет на эффективность бурения. PAC эффективно снижает потери жидкости и проникновение фильтрата в пласт, образуя защитную пленку в буровом растворе, тем самым уменьшая загрязнение пласта. Это свойство помогает улучшить стабильность ствола скважины и защитить нефтяные и газовые пласты.
Принцип
ПАЦ растворяется в воде с образованием коллоидного раствора высокой вязкости. Когда буровой раствор контактирует с пластом, молекулы ПАЦ могут образовывать плотную буровую корку на поверхности пласта, предотвращая дальнейшее проникновение жидкой фазы. Эта глиняная корка обладает хорошей гибкостью и прочностью и может выдерживать большие перепады давления, тем самым эффективно снижая потери при фильтрации.
2. Увеличение вязкости бурового раствора.
Повышение вязкости – еще одна важная функция ПАУ в буровом растворе. Буровой раствор должен иметь определенную вязкость, чтобы выводить шлам обратно, чтобы гарантировать чистоту ствола скважины и поддерживать стабильность бурения. В качестве усилителя вязкости PAC может увеличивать вязкость бурового раствора, улучшать способность бурового раствора переносить шлам и способствовать возврату и выбросу шлама.
Принцип
Молекулы ПАЦ растворяются в буровом растворе, образуя структуру полимерной цепочки, которая увеличивает внутреннее сопротивление жидкости. Такая структура может значительно повысить кажущуюся вязкость и текучесть бурового раствора, а также улучшить его способность удерживать и суспендировать буровую породу. В то же время эффект повышения вязкости PAC по-прежнему эффективен в условиях высоких температур и высокого давления и подходит для бурения глубоких скважин и сложных геологических условий.
3. Повышение стабильности ствола скважины.
Стабильность ствола скважины является вопросом, требующим особого внимания во время бурения. Буровой раствор должен быть способен стабилизировать стенку ствола скважины, чтобы предотвратить обрушение стенки ствола скважины. Комбинированный эффект PAC по снижению фильтрации и повышению вязкости бурового раствора может эффективно повысить стабильность ствола скважины.
Принцип
PAC предотвращает попадание бурового раствора в пласт, образуя слой твердой глинистой корки на поверхности стенки скважины. В то же время его вязкость может повысить адгезию поверхности стенок скважины и уменьшить образование микротрещин в пласте, тем самым улучшая механическую стабильность ствола скважины. Кроме того, PAC также может улучшить тиксотропию бурового раствора, так что он образует сильную опорную силу, когда он неподвижен, и поддерживает соответствующую текучесть во время течения, дополнительно стабилизируя стенку скважины.
4. Характеристики защиты окружающей среды
С повышением требований по защите окружающей среды химические вещества, используемые в буровых растворах, должны иметь хорошие показатели защиты окружающей среды. ПАЦ — модифицированный продукт натуральной целлюлозы, обладающий хорошей биоразлагаемостью и низкой токсичностью, отвечающий требованиям охраны окружающей среды.
Принцип
ПАЦ представляет собой химически модифицированный продукт на основе натуральной целлюлозы, не содержит токсичных веществ и может разлагаться микроорганизмами в естественной среде. По сравнению с синтетическими полимерами PAC оказывает меньшее воздействие на окружающую среду и в большей степени соответствует требованиям экологически чистого бурения. Эта характеристика дает ему явное преимущество в экологически чувствительных районах и морском бурении.
5. Температура и солестойкость.
В условиях высоких температур и солей традиционные глины и полимеры часто испытывают трудности с поддержанием стабильности буровых растворов, в то время как PAC демонстрирует хорошую устойчивость к температуре и соли и может поддерживать эффективность буровых растворов в сложных средах.
Принцип
Анионные группы (например, карбоксильные группы) вводятся в молекулярную структуру ПАЦ. Эти группы могут обменивать ионы с ионами соли в среде с высоким содержанием соли, чтобы поддерживать стабильность молекулярной структуры. В то же время ПАЦ обладает высокой термической стабильностью и не подвергается значительной деградации в условиях высоких температур, обеспечивая способность контролировать вязкость и фильтрацию бурового раствора. Таким образом, PAC имеет превосходные результаты при применении в суспензиях с соленой водой и в высокотемпературных скважинах.
6. Оптимизация реологии бурового раствора
Реология относится к характеристикам текучести и деформации буровых растворов под действием сдвигающей силы. PAC может регулировать реологию буровых растворов, чтобы гарантировать, что они обладают хорошей способностью выдерживать породу и могут свободно течь в стволе скважины во время бурения.
Принцип
PAC взаимодействует с другими компонентами бурового раствора, образуя сложную сетчатую структуру и регулируя предел текучести и характеристики разжижения бурового раствора при сдвиге. Этот регулирующий эффект позволяет буровому раствору проявлять хорошую несущую способность и текучесть в процессе бурения, особенно в сложных пластах и скважинах с высоким давлением.
7. Анализ случая
В практическом применении ПАЦ широко используется в различных системах буровых растворов. Например, в проекте бурения глубокой скважины использовался буровой раствор на водной основе, содержащий ПАЦ. Результаты показали, что PAC значительно снижает потери на фильтрацию бурового раствора, повышает стабильность ствола скважины, повышает эффективность бурения и снижает количество аварий на скважине, вызванных загрязнением пласта. В то же время PAC также хорошо зарекомендовал себя в морском бурении и по-прежнему может эффективно контролировать производительность бурового раствора в условиях высокой солености и высоких температур, чтобы обеспечить плавное течение буровых операций.
Применение полианионной целлюлозы при бурении нефтяных скважин в основном отражается в ее превосходных характеристиках по снижению потерь на фильтрацию, увеличению вязкости, улучшению стабильности ствола скважины и защите окружающей среды. Его применение в буровых растворах на водной и нефтяной основе не только повышает эффективность бурения и снижает уровень аварийности в скважине, но также является экологически чистым и помогает достичь цели экологически чистого бурения. В сложных геологических условиях, в условиях высоких температур и высокого давления термостойкость и солестойкость PAC еще раз подчеркивают его важность при бурении нефтяных скважин. Поэтому полианионная целлюлоза занимает незаменимое место в современной технологии бурения нефтяных скважин.
Время публикации: 14 июня 2024 г.