Polyanionic Cellulose (PAC) là một dẫn xuất cellulose hòa tan trong nước được sử dụng rộng rãi trong khoan dầu, chủ yếu để điều chế dung dịch khoan. Nó đã trở thành một chất phụ gia quan trọng trong hệ thống dung dịch khoan nhờ các đặc tính ưu việt của nó, như tăng cường độ nhớt, giảm thất thoát chất lỏng, ổn định và bảo vệ môi trường.
1. Giảm mất chất lỏng
Kiểm soát tổn thất chất lỏng là chức năng chính trong khoan dầu. Khi dung dịch khoan tiếp xúc với hệ tầng trong quá trình khoan, nó có thể gây ra sự hình thành bánh bùn và dịch lọc xâm nhập vào hệ tầng, dẫn đến hư hỏng hệ tầng và ảnh hưởng đến hiệu quả khoan. PAC làm giảm hiệu quả sự thất thoát chất lỏng và sự xâm nhập của dịch lọc vào hệ tầng bằng cách hình thành một lớp màng bảo vệ trong dung dịch khoan, do đó làm giảm ô nhiễm hệ tầng. Đặc tính này giúp cải thiện độ ổn định của giếng và bảo vệ sự hình thành dầu khí.
Nguyên tắc
PAC hòa tan trong nước tạo thành dung dịch keo có độ nhớt cao. Khi dung dịch khoan tiếp xúc với hệ tầng, các phân tử PAC có thể tạo thành một lớp bùn dày đặc trên bề mặt hệ tầng để ngăn chặn sự xâm nhập sâu hơn của pha lỏng. Bánh bùn này có tính linh hoạt và dẻo dai tốt, có thể chịu được chênh lệch áp suất lớn, từ đó giảm tổn thất lọc một cách hiệu quả.
2. Tăng độ nhớt của dung dịch khoan
Tăng cường độ nhớt là một chức năng quan trọng khác của PAC trong dung dịch khoan. Dung dịch khoan cần có độ nhớt nhất định để mang các phần cắt trở lại, nhằm đảm bảo độ sạch của giếng và duy trì độ ổn định của quá trình khoan. Là chất tăng cường độ nhớt, PAC có thể làm tăng độ nhớt của dung dịch khoan, nâng cao khả năng của dung dịch khoan mang cành giâm và thúc đẩy quá trình quay trở lại và xả của cành giâm.
Nguyên tắc
Các phân tử PAC hòa tan trong dung dịch khoan tạo thành cấu trúc chuỗi polymer, làm tăng nội trở của dung dịch. Cấu trúc này có thể làm tăng đáng kể độ nhớt biểu kiến và giá trị năng suất của dung dịch khoan, đồng thời nâng cao khả năng mang và treo các cành giâm. Đồng thời, tác dụng tăng cường độ nhớt của PAC vẫn phát huy hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, thích hợp cho việc khoan giếng sâu và điều kiện địa chất phức tạp.
3. Cải thiện độ ổn định của giếng
Ổn định giếng khoan là vấn đề cần đặc biệt quan tâm trong quá trình khoan. Dung dịch khoan phải có khả năng ổn định thành giếng để tránh bị sập. Tác dụng kết hợp của PAC trong việc giảm quá trình lọc và tăng độ nhớt trong dung dịch khoan có thể nâng cao hiệu quả độ ổn định của giếng.
Nguyên tắc
PAC ngăn dung dịch khoan xâm nhập vào hệ tầng bằng cách tạo thành một lớp bánh bùn rắn trên bề mặt thành giếng. Đồng thời, độ nhớt của nó có thể tăng cường độ bám dính của bề mặt thành giếng và giảm sự hình thành các vết nứt nhỏ trong quá trình hình thành, từ đó cải thiện độ ổn định cơ học của giếng. Ngoài ra, PAC còn có thể cải thiện tính thixotropy của dung dịch khoan, để nó tạo thành lực hỗ trợ mạnh khi đứng yên và duy trì tính lưu động thích hợp khi chảy, giúp ổn định hơn nữa thành giếng.
4. Đặc điểm bảo vệ môi trường
Với việc cải thiện các yêu cầu bảo vệ môi trường, các hóa chất sử dụng trong dung dịch khoan cần phải có hiệu quả bảo vệ môi trường tốt. PAC là sản phẩm biến tính từ cellulose tự nhiên, có khả năng phân hủy sinh học tốt, độc tính thấp, đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường.
Nguyên tắc
PAC là sản phẩm được biến đổi hóa học dựa trên cellulose tự nhiên, không chứa chất độc hại và có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật trong môi trường tự nhiên. So với polyme tổng hợp, PAC ít tác động đến môi trường hơn và phù hợp hơn với yêu cầu khoan xanh. Đặc điểm này mang lại cho nó lợi thế rõ ràng ở những khu vực nhạy cảm với môi trường và hoạt động khoan ngoài khơi.
5. Khả năng chịu nhiệt độ và muối
Trong môi trường nhiệt độ cao và nhiều muối, đất sét và polyme truyền thống thường gặp khó khăn trong việc duy trì sự ổn định của dung dịch khoan, trong khi PAC thể hiện khả năng chịu nhiệt độ và muối tốt và có thể duy trì hiệu quả của dung dịch khoan trong môi trường phức tạp.
Nguyên tắc
Các nhóm anion (chẳng hạn như nhóm cacboxyl) được đưa vào cấu trúc phân tử của PAC. Các nhóm này có thể trao đổi ion với ion muối trong môi trường có hàm lượng muối cao để duy trì sự ổn định của cấu trúc phân tử. Đồng thời, PAC có độ ổn định nhiệt cao và không bị phân hủy đáng kể trong điều kiện nhiệt độ cao, đảm bảo khả năng kiểm soát độ nhớt và lọc của dung dịch khoan. Vì vậy, PAC có tác dụng ứng dụng tuyệt vời trong bùn nước mặn và giếng nhiệt độ cao.
6. Tối ưu hóa lưu biến dung dịch khoan
Lưu biến đề cập đến đặc tính dòng chảy và biến dạng của dung dịch khoan dưới lực cắt. PAC có thể điều chỉnh tính lưu biến của dung dịch khoan để đảm bảo chúng có khả năng mang đá tốt và có thể chảy tự do trong giếng trong quá trình khoan.
Nguyên tắc
PAC tương tác với các thành phần khác trong dung dịch khoan để tạo thành cấu trúc mạng phức tạp và điều chỉnh giá trị năng suất và đặc tính cắt mỏng của dung dịch khoan. Tác dụng điều chỉnh này cho phép dung dịch khoan thể hiện khả năng mang đá tốt và tính lưu động trong quá trình khoan, đặc biệt là ở các thành tạo phức tạp và giếng áp suất cao.
7. Phân tích trường hợp
Trong các ứng dụng thực tế, PAC được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống dung dịch khoan khác nhau. Ví dụ, trong một dự án khoan giếng sâu, người ta đã sử dụng dung dịch khoan gốc nước có chứa PAC. Kết quả cho thấy PAC làm giảm đáng kể tổn thất lọc của dung dịch khoan, tăng cường độ ổn định của giếng khoan, cải thiện hiệu quả khoan và giảm tỷ lệ tai nạn trong hố khoan do ô nhiễm thành hệ gây ra. Đồng thời, PAC cũng hoạt động tốt trong khoan biển và vẫn có thể kiểm soát hiệu quả hiệu suất của dung dịch khoan trong điều kiện độ mặn cao và nhiệt độ cao để đảm bảo hoạt động khoan diễn ra suôn sẻ.
Việc ứng dụng cellulose đa anion trong khoan dầu chủ yếu thể hiện ở các đặc tính tuyệt vời của nó là giảm tổn thất lọc, tăng độ nhớt, cải thiện độ ổn định của giếng và bảo vệ môi trường. Ứng dụng của nó trong dung dịch khoan gốc nước và dầu không chỉ cải thiện hiệu quả khoan và giảm tỷ lệ tai nạn trong hố khoan mà còn thân thiện với môi trường và giúp đạt được mục tiêu khoan xanh. Trong điều kiện địa chất phức tạp cũng như môi trường nhiệt độ và áp suất cao, khả năng chịu nhiệt độ và muối của PAC càng làm nổi bật tầm quan trọng của nó trong hoạt động khoan dầu. Vì vậy, xenluloza đa anion chiếm một vị trí không thể thiếu trong công nghệ khoan dầu hiện đại.
Thời gian đăng: 14-06-2024