سلولز پلی یونی (PAC) عمدتا به عنوان کاهش دهنده اتلاف سیال، افزایش دهنده ویسکوزیته و تنظیم کننده رئولوژیکی در سیال حفاری استفاده می شود.این مقاله به طور خلاصه شاخص‌های فیزیکی و شیمیایی اصلی PAC، مانند ویسکوزیته، رئولوژی، یکنواختی جایگزینی، خلوص و نسبت ویسکوزیته نمک، همراه با شاخص‌های کاربردی در سیال حفاری را توصیف می‌کند.
ساختار مولکولی منحصر به فرد PAC باعث می شود عملکرد کاربردی عالی در آب شیرین، آب نمک، آب دریا و آب نمک اشباع از خود نشان دهد.هنگامی که به عنوان یک کاهش دهنده فیلتر در سیال حفاری استفاده می شود، PAC دارای توانایی کنترل اتلاف آب کارآمد است و کیک گل تشکیل شده نازک و سخت است.به عنوان یک ویسکوزیفایر، می تواند به سرعت ویسکوزیته ظاهری، ویسکوزیته پلاستیک و نیروی برشی دینامیکی سیال حفاری را بهبود بخشد و رئولوژی گل را بهبود بخشد و کنترل کند.این خواص کاربردی ارتباط نزدیکی با شاخص های فیزیکی و شیمیایی محصولات آنها دارد.
1. ویسکوزیته PAC و کاربرد آن در سیال حفاری
ویسکوزیته PAC مشخصه محلول کلوئیدی است که پس از حل شدن در آب تشکیل می شود.رفتار رئولوژیکی محلول PAC تأثیر مهمی بر کاربرد آن دارد.ویسکوزیته PAC به درجه پلیمریزاسیون، غلظت محلول و دما مرتبط است.به طور کلی، هر چه درجه پلیمریزاسیون بالاتر باشد، ویسکوزیته بالاتر است.ویسکوزیته با افزایش غلظت PAC افزایش یافت.ویسکوزیته محلول با افزایش دما کاهش می یابد.NDJ-79 یا ویسکومتر بروکفیلد معمولاً برای آزمایش ویسکوزیته در شاخص های فیزیکی و شیمیایی محصولات PAC استفاده می شود.ویسکوزیته محصولات PAC با توجه به الزامات برنامه کنترل می شود.هنگامی که PAC به عنوان چسبنده یا تنظیم کننده رئولوژیکی استفاده می شود، PAC با ویسکوزیته بالا معمولا مورد نیاز است (مدل محصول معمولاً pac-hv، pac-r و غیره است).هنگامی که PAC عمدتاً به عنوان کاهش دهنده تلفات سیال استفاده می شود و ویسکوزیته سیال حفاری را افزایش نمی دهد یا رئولوژی سیال حفاری در حال استفاده را تغییر نمی دهد، محصولات PAC با ویسکوزیته پایین مورد نیاز است (مدل های محصول معمولاً pac-lv و pac-l هستند).
در کاربرد عملی، رئولوژی سیال حفاری به موارد زیر مربوط می شود: (1) توانایی سیال حفاری برای حمل قلمه های حفاری و تمیز کردن چاه.(2) نیروی شناور.(3) اثر تثبیت کننده بر روی دیوار شفت.(4) طراحی بهینه سازی پارامترهای حفاری.رئولوژی سیال حفاری معمولاً توسط ویسکومتر چرخشی 6 سرعته آزمایش می شود: 600 دور در دقیقه، 300 دور در دقیقه، 200 دور در دقیقه، 100 دور در دقیقه و 6 دور در دقیقه.قرائت 3 RPM برای محاسبه ویسکوزیته ظاهری، ویسکوزیته پلاستیک، نیروی برشی دینامیکی و نیروی برشی استاتیک استفاده می شود که منعکس کننده رئولوژی PAC در سیال حفاری است.در همین حالت، هر چه ویسکوزیته PAC بیشتر باشد، ویسکوزیته ظاهری و ویسکوزیته پلاستیکی بالاتر و نیروی برشی دینامیکی و نیروی برشی استاتیکی بیشتر می‌شود.
علاوه بر این، انواع زیادی از مایعات حفاری مبتنی بر آب (مانند سیال حفاری آب شیرین، مایع حفاری تصفیه شیمیایی، مایع حفاری تصفیه کلسیم، مایع حفاری نمکی، مایع حفاری آب دریا و غیره) وجود دارد، بنابراین رئولوژی PAC در موارد مختلف سیستم های سیال حفاری متفاوت است.برای سیستم‌های سیال حفاری خاص، ممکن است انحراف زیادی در ارزیابی تأثیر بر سیالیت سیال حفاری فقط از شاخص ویسکوزیته PAC وجود داشته باشد.به عنوان مثال، در سیستم سیال حفاری آب دریا، به دلیل محتوای نمک بالا، اگرچه محصول دارای ویسکوزیته بالایی است، درجه جایگزینی کم محصول منجر به مقاومت کم نمک محصول می شود و در نتیجه اثر افزایش ویسکوزیته ضعیف را به همراه دارد. محصول در فرآیند استفاده، در نتیجه ویسکوزیته ظاهری کم، ویسکوزیته پلاستیکی پایین و نیروی برشی دینامیکی کم سیال حفاری، در نتیجه توانایی ضعیف سیال حفاری برای حمل برش های حفاری، که ممکن است منجر به چسبندگی جدی شود. موارد
2. درجه تعویض و یکنواختی PAC و عملکرد کاربرد آن در سیال حفاری
درجه جایگزینی محصولات PAC معمولاً بزرگتر یا مساوی 0.9 است.با این حال، به دلیل نیازهای مختلف تولید کنندگان مختلف، درجه جایگزینی محصولات PAC متفاوت است.در سال های اخیر، شرکت های خدمات نفتی به طور مداوم الزامات عملکرد برنامه محصولات PAC را بهبود بخشیده اند و تقاضا برای محصولات PAC با درجه جایگزینی بالا در حال افزایش است.
درجه جایگزینی و یکنواختی PAC ارتباط نزدیکی با نسبت ویسکوزیته نمک، مقاومت به نمک و از دست دادن فیلتراسیون محصول دارد.به طور کلی، هر چه درجه جایگزینی PAC بالاتر باشد، یکنواختی جایگزینی بهتر و نسبت ویسکوزیته نمک، مقاومت به نمک و فیلتراسیون محصول بهتر است.
هنگامی که PAC در محلول نمک معدنی الکترولیت قوی حل می شود، ویسکوزیته محلول کاهش می یابد و در نتیجه به اصطلاح اثر نمک ایجاد می شود.یون های مثبت یونیزه شده توسط نمک و - coh2coo - عمل گروه آنیون H2O باعث کاهش (یا حتی حذف) هموالکتریکی در زنجیره جانبی مولکول PAC می شود.به دلیل نیروی دافعه الکترواستاتیک ناکافی، زنجیره مولکولی PAC پیچ خورده و تغییر شکل می‌دهد و برخی پیوندهای هیدروژنی بین زنجیره‌های مولکولی شکسته می‌شوند که ساختار فضایی اولیه را از بین می‌برد و به طور خاص ویسکوزیته آب را کاهش می‌دهد.
مقاومت نمک PAC معمولاً با نسبت ویسکوزیته نمک (SVR) اندازه گیری می شود.هنگامی که مقدار SVR بالا باشد، PAC پایداری خوبی را نشان می دهد.به طور کلی، هر چه درجه جانشینی بالاتر و یکنواختی جایگزینی بهتر باشد، مقدار SVR بالاتر است.
هنگامی که PAC به عنوان یک کاهنده فیلتر استفاده می شود، می تواند به آنیون های چند ظرفیتی با زنجیره بلند در سیال حفاری یونیزه شود.گروه‌های اکسیژن هیدروکسیل و اتر در زنجیره مولکولی خود پیوندهای هیدروژنی را با اکسیژن روی سطح ذرات ویسکوزیته تشکیل می‌دهند یا پیوندهای هماهنگی را با Al3+ در لبه شکستن پیوند ذرات رس تشکیل می‌دهند، به طوری که PAC می‌تواند روی خاک رس جذب شود.هیدراتاسیون چندین گروه کربوکسیلات سدیم، لایه هیدراتاسیون روی سطح ذرات رس را ضخیم می کند، از تجمع ذرات رس به ذرات بزرگ در اثر برخورد جلوگیری می کند (محافظت از چسب)، و چندین ذرات ریز خاک رس روی یک زنجیره مولکولی PAC جذب می شوند. در همان زمان برای تشکیل یک ساختار شبکه مخلوط که کل سیستم را پوشش می دهد، به منظور بهبود پایداری تجمع ذرات ویسکوزیته، محافظت از محتوای ذرات در مایع حفاری و تشکیل کیک گل متراکم، کاهش فیلتراسیون.هرچه درجه جایگزینی محصولات PAC بیشتر باشد، محتوای کربوکسیلات سدیم بیشتر باشد، یکنواختی جایگزینی بهتر است و لایه هیدراتاسیون یکنواخت تر است، که باعث می شود اثر محافظتی ژل PAC در سیال حفاری قوی تر باشد، بنابراین بیشتر اثر کاهش از دست دادن مایعات آشکار است.
3. خلوص PAC و کاربرد آن در سیال حفاری
اگر سیستم سیال حفاری متفاوت باشد، دوز عامل تصفیه سیال حفاری و عامل تصفیه متفاوت است، بنابراین دوز PAC در سیستم های مختلف سیال حفاری ممکن است متفاوت باشد.اگر دوز PAC در سیال حفاری مشخص شده باشد و سیال حفاری دارای رئولوژی و کاهش فیلتراسیون خوبی باشد، می توان با تنظیم خلوص به آن دست یافت.
در شرایط یکسان، هرچه خلوص PAC بیشتر باشد، عملکرد محصول بهتر است.با این حال، خلوص PAC با عملکرد خوب محصول لزوما بالا نیست.تعادل بین عملکرد و خلوص محصول باید با توجه به وضعیت واقعی تعیین شود.
4. عملکرد کاربرد آنتی باکتریال PAC و حفاظت از محیط زیست در سیال حفاری
در شرایط خاصی، برخی از میکروارگانیسم ها باعث پوسیدگی PAC به خصوص تحت اثر سلولاز و پیک آمیلاز می شوند که در نتیجه شکستگی زنجیره اصلی PAC و تشکیل قند احیاکننده، درجه پلیمریزاسیون کاهش می یابد و ویسکوزیته محلول کاهش می یابد. .توانایی ضد آنزیمی PAC عمدتاً به یکنواختی جانشینی مولکولی و درجه جانشینی بستگی دارد.PAC با یکنواختی جانشینی خوب و درجه جانشینی بالا عملکرد ضد آنزیمی بهتری دارد.این به این دلیل است که زنجیره جانبی متصل شده توسط باقی مانده های گلوکز می تواند از تجزیه آنزیم جلوگیری کند.
درجه جایگزینی PAC نسبتاً بالا است، بنابراین محصول عملکرد ضد باکتریایی خوبی دارد و به دلیل تخمیر در استفاده واقعی بوی گندیده ای تولید نمی کند، بنابراین نیازی به افزودن مواد نگهدارنده خاصی نیست که برای ساخت و ساز در محل مناسب است.
از آنجایی که PAC غیر سمی و بی ضرر است، هیچ آلودگی برای محیط زیست ندارد.علاوه بر این، می توان آن را تحت شرایط میکروبی خاص تجزیه کرد.بنابراین، تصفیه PAC در مایع حفاری زباله نسبتا آسان است و پس از تصفیه برای محیط زیست بی ضرر است.بنابراین، PAC یک افزودنی سیال حفاری حفاظت از محیط زیست عالی است.
زمان ارسال: مه-18-2021