La celulosa polianiónica (PAC) se utiliza principalmente como reductor de pérdida de fluido, potenciador de la viscosidad y regulador reológico en fluidos de perforación.Este artículo describe brevemente los principales índices físicos y químicos de PAC, como la viscosidad, la reología, la uniformidad de sustitución, la pureza y la relación de viscosidad de la sal, combinados con los índices de aplicación en el fluido de perforación.
La estructura molecular única de PAC hace que muestre un excelente rendimiento de aplicación en agua dulce, agua salada, agua de mar y agua salada saturada.Cuando se utiliza como reductor de filtrado en el fluido de perforación, el PAC tiene una capacidad de control eficiente de la pérdida de agua y la torta de lodo que se forma es delgada y resistente.Como viscosificador, puede mejorar rápidamente la viscosidad aparente, la viscosidad plástica y la fuerza de corte dinámica del fluido de perforación, y mejorar y controlar la reología del lodo.Estas propiedades de aplicación están estrechamente relacionadas con los índices físicos y químicos de sus productos.
1. Viscosidad PAC y su aplicación en fluido de perforación
La viscosidad PAC es la característica de la solución coloidal formada después de disolverse en agua.El comportamiento reológico de la solución PAC tiene una influencia importante en su aplicación.La viscosidad del PAC está relacionada con el grado de polimerización, la concentración de la solución y la temperatura.En términos generales, cuanto mayor sea el grado de polimerización, mayor será la viscosidad;La viscosidad aumentó con el aumento de la concentración de PAC;La viscosidad de la solución disminuye con el aumento de la temperatura.El viscosímetro NDJ-79 o Brookfield se usa generalmente para probar la viscosidad en los índices físicos y químicos de los productos PAC.La viscosidad de los productos PAC se controla de acuerdo con los requisitos de la aplicación.Cuando se utiliza PAC como agente de pegajosidad o regulador reológico, generalmente se requiere PAC de alta viscosidad (el modelo de producto suele ser pac-hv, pac-r, etc.).Cuando el PAC se usa principalmente como reductor de pérdida de fluido y no aumenta la viscosidad del fluido de perforación ni cambia la reología del fluido de perforación en uso, se requieren productos PAC de baja viscosidad (los modelos de productos suelen ser pac-lv y pac-l).
En la aplicación práctica, la reología del fluido de perforación está relacionada con: (1) la capacidad del fluido de perforación para transportar los recortes de perforación y limpiar el pozo;(2) fuerza de levitación;(3) Efecto estabilizador en la pared del pozo;(4) Diseño de optimización de parámetros de perforación.La reología del fluido de perforación generalmente se prueba con un viscosímetro rotatorio de 6 velocidades: 600 rpm, 300 rpm, 200 rpm, 100 rpm y 6 rpm.Las lecturas de 3 RPM se utilizan para calcular la viscosidad aparente, la viscosidad plástica, la fuerza de corte dinámica y la fuerza de corte estática, que reflejan la reología del PAC en el fluido de perforación.En el mismo caso, cuanto mayor sea la viscosidad de PAC, mayor será la viscosidad aparente y la viscosidad plástica, y mayor será la fuerza de corte dinámico y la fuerza de corte estático.
Además, hay muchos tipos de fluidos de perforación a base de agua (como fluidos de perforación de agua dulce, fluidos de perforación de tratamiento químico, fluidos de perforación de tratamiento de calcio, fluidos de perforación salinos, fluidos de perforación de agua de mar, etc.), por lo que la reología de PAC en diferentes sistemas de fluidos de perforación es diferente.Para sistemas de fluidos de perforación especiales, puede haber una gran desviación al evaluar el impacto en la fluidez del fluido de perforación solo del índice de viscosidad de PAC.Por ejemplo, en el sistema de fluidos de perforación de agua de mar, debido al alto contenido de sal, aunque el producto tiene una alta viscosidad, el bajo grado de sustitución del producto conducirá a la baja resistencia a la sal del producto, lo que dará como resultado un efecto de aumento de la viscosidad deficiente. del producto en el proceso de uso, lo que da como resultado una viscosidad aparente baja, una viscosidad plástica baja y una fuerza de corte dinámica baja del fluido de perforación, lo que da como resultado una capacidad deficiente del fluido de perforación para transportar los recortes de perforación, lo que puede conducir a la adherencia en serio casos.
2. Grado de sustitución y uniformidad de PAC y rendimiento de su aplicación en fluido de perforación
El grado de sustitución de los productos PAC suele ser mayor o igual a 0,9.Sin embargo, debido a las diferentes necesidades de varios fabricantes, el grado de sustitución de los productos PAC es diferente.En los últimos años, las empresas de servicios petroleros han mejorado continuamente los requisitos de rendimiento de las aplicaciones de los productos PAC, y la demanda de productos PAC con un alto grado de sustitución va en aumento.
El grado de sustitución y la uniformidad del PAC están estrechamente relacionados con la relación de viscosidad de la sal, la resistencia a la sal y la pérdida por filtración del producto.En general, cuanto mayor sea el grado de sustitución de PAC, mejor será la uniformidad de sustitución y mejor será la relación de viscosidad de la sal, la resistencia a la sal y la filtración del producto.
Cuando el PAC se disuelve en una solución de sal inorgánica de electrolito fuerte, la viscosidad de la solución disminuirá, lo que dará como resultado el llamado efecto salino.Los iones positivos ionizados por la sal y - coh2coo - La acción del grupo aniónico H2O reduce (o incluso elimina) la homoelectricidad en la cadena lateral de la molécula PAC.Debido a la fuerza de repulsión electrostática insuficiente, la cadena molecular del PAC se enrolla y deforma, y se rompen algunos enlaces de hidrógeno entre las cadenas moleculares, lo que destruye la estructura espacial original y reduce específicamente la viscosidad del agua.
La resistencia a la sal del PAC generalmente se mide por la relación de viscosidad de la sal (SVR).Cuando el valor de SVR es alto, PAC muestra una buena estabilidad.En general, cuanto mayor sea el grado de sustitución y mejor la uniformidad de la sustitución, mayor será el valor de SVR.
Cuando el PAC se usa como reductor de filtrado, puede ionizarse en aniones multivalentes de cadena larga en el fluido de perforación.Los grupos de oxígeno hidroxilo y éter en su cadena molecular forman enlaces de hidrógeno con el oxígeno en la superficie de las partículas de viscosidad o forman enlaces de coordinación con Al3 + en el borde de ruptura del enlace de las partículas de arcilla, de modo que el PAC se puede adsorber en la arcilla;La hidratación de múltiples grupos de carboxilato de sodio espesa la película de hidratación en la superficie de las partículas de arcilla, previene la agregación de partículas de arcilla en partículas grandes debido a la colisión (protección del pegamento), y múltiples partículas finas de arcilla se adsorberán en una cadena molecular de PAC en al mismo tiempo para formar una estructura de red mixta que cubre todo el sistema, a fin de mejorar la estabilidad de agregación de las partículas de viscosidad, proteger el contenido de partículas en el fluido de perforación y formar una torta de lodo denso, reducir la filtración.Cuanto mayor sea el grado de sustitución de los productos PAC, mayor será el contenido de carboxilato de sodio, mejor será la uniformidad de la sustitución y más uniforme será la película de hidratación, lo que hace que sea más fuerte el efecto de protección del gel de PAC en el fluido de perforación, por lo que más obvio el efecto de la reducción de la pérdida de líquido.
3. Pureza del PAC y su aplicación en fluido de perforación
Si el sistema de fluido de perforación es diferente, la dosificación del agente de tratamiento del fluido de perforación y el agente de tratamiento son diferentes, por lo que la dosificación de PAC en diferentes sistemas de fluido de perforación puede ser diferente.Si se especifica la dosificación de PAC en el fluido de perforación y el fluido de perforación tiene una buena reología y reducción de filtración, se puede lograr ajustando la pureza.
En las mismas condiciones, cuanto mayor sea la pureza de PAC, mejor será el rendimiento del producto.Sin embargo, la pureza de PAC con un buen rendimiento del producto no es necesariamente alta.El equilibrio entre el rendimiento y la pureza del producto debe determinarse de acuerdo con la situación real.
4. Rendimiento de la aplicación de protección ambiental y antibacteriana PAC en fluido de perforación
Bajo ciertas condiciones, algunos microorganismos causarán la descomposición del PAC, especialmente bajo la acción de la celulasa y el pico de amilasa, lo que resultará en la fractura de la cadena principal del PAC y la formación de azúcar reductor, el grado de polimerización disminuirá y la viscosidad de la solución disminuirá. .La capacidad antienzimática de PAC depende principalmente de la uniformidad de sustitución molecular y el grado de sustitución.PAC con buena uniformidad de sustitución y alto grado de sustitución tiene un mejor rendimiento antienzimático.Esto se debe a que la cadena lateral unida por residuos de glucosa puede evitar la descomposición de la enzima.
El grado de sustitución de PAC es relativamente alto, por lo que el producto tiene un buen rendimiento antibacteriano y no producirá un olor pútrido debido a la fermentación en el uso real, por lo que no es necesario agregar conservantes especiales, lo que favorece la construcción en el sitio.
Debido a que PAC no es tóxico e inofensivo, no contamina el medio ambiente.Además, puede descomponerse bajo condiciones microbianas específicas.Por lo tanto, es relativamente fácil tratar el PAC en el fluido de perforación residual y es inofensivo para el medio ambiente después del tratamiento.Por lo tanto, PAC es un excelente aditivo de fluido de perforación de protección ambiental.
Hora de publicación: 18-may-2021