تفاوت ها و اصولPAC (سلولز پلی آنیونی)وCMC (سدیم کربوکسی متیل سلولز)درکاربردهای حفاری نفت
I. تفاوت درساختار مولکولی و اصول
1. CMC (سدیم کربوکسی متیل سلولز): مواد اولیه: الیاف پنبه / سلولز چوب، اصلاح شده توسط اتریفیکاسیون با اسید کلرواستیک:
درجه جایگزینی (DS): به طور کلی 0.6-0.8، توزیع ناهموار گروه های جایگزین.
چند گروه کربوکسی متیل آبدوست روی زنجیره مولکولی، آرایش پراکنده.
برای جذب آب و جذب خاک رس تنها به گروه های کربوکسیل متکی است. چارچوب مقاومت ضعیف به نمک و کلسیم
2. PAC (سلولز پلی آنیونی): یک محصول ارتقا یافته از CMC همگن و بسیار جایگزین شده که با استفاده از یک فرآیند خاص اتر شده است:
DS بزرگتر یا مساوی 0.9، برخی از محصولات{1}بالا می توانند به 1.0-1.2 برسند.
گروه های آنیونی به طور یکنواخت در امتداد زنجیره بلند سلولزی توزیع شده اند.
سفتی زنجیره مولکولی قوی تر، لایه هیدراتاسیون ضخیم تر، مقاومت در برابر شوک یونی را به طور قابل توجهی بهبود بخشید.
اساسا: PAC تصفیه شده، بسیار همگن، CMC بسیار جایگزین است. آنها مواد کاملاً متفاوتی نیستند، اما کیفیت پردازش بسیار متفاوت است.
II. مقایسه ازمکانیسم های عمل (سیستم های حفاری سیال)
1. مکانیزم برای کاهش تلفات فیلتراسیون
هر دو بر اساس یک اصل عمل می‌کنند: زنجیره‌های پلیمری پس از حل شدن در آب، روی سطح بنتونیت، برش‌های حفاری و شیل چاه جذب می‌شوند، ذرات را پل می‌کنند و آنها را فشرده می‌کنند تا یک کیک گلی متراکم و نازک تشکیل دهند و از نفوذ فاز مایع به سازند جلوگیری می‌کنند.
تفاوت در ثبات است:
CMC: هنگام مواجهه با یون‌های کلسیم، منیزیم یا سدیم، گروه‌های کربوکسیل به راحتی توسط یون‌های فلزی محافظت می‌شوند و باعث جمع شدن پلیمر می‌شوند و در نتیجه یک کیک گلی ضخیم‌تر و افزایش از دست دادن فیلتراسیون ایجاد می‌شود.
PAC: با جایگزینی یکنواخت، چندین سایت آنیونی به طور همزمان یون‌های فلزی را جذب می‌کنند و کمتر مستعد انقباض کلی می‌شوند. کیک گلی حتی در محیط‌های-پر نمک و کلسیم بالا نیز متراکم باقی می‌ماند.
2. افزایش ویسکوزیته و مکانیزم حمل پیشران
هیدراتاسیون پلیمری زنجیره های مولکولی را منبسط می کند، ویسکوزیته و نیروی برشی دینامیکی فاز مایع را افزایش می دهد و برش های مته را به حالت تعلیق در می آورد.
مولکول‌های PAC-HV قابلیت انبساط بالاتری دارند که منجر به ویسکوزیته بسیار بیشتر از CMC معمولی در همان دوز می‌شود. مولکول‌های PAC{1}}LV تحت تغییرات ویسکوزیته{2}}کنترل‌شده، تقریباً به طور کامل از دست دادن آب را کاهش می‌دهند و ضخیم شدن را به حداقل می‌رسانند.
CMC معمولی نوسانات ویسکوزیته زیادی را نشان می دهد، با کاهش سریع ویسکوزیته در آب نمک، که به راحتی منجر به ته نشین شدن ماسه در طول توقف حفاری می شود.
3. مکانیسم مهار و جلوگیری از فروپاشی شیل: پلیمرها ذرات خاک رس را محصور می کنند و از ورود مولکول های آب به لایه کریستال شیل و انبساط آن جلوگیری می کنند.
CMC دارای پوشش نازکی است که آن را مستعد جدا شدن در محیط‌های-پر نمک می‌کند.
PAC دارای جذب آنیونی یکنواخت قوی تری است که منجر به یک لایه پوشش قوی تر و مهار بهتر هیدراتاسیون شیل و لایه برداری می شود.
4. مقاومت در برابر دما و تجزیه زیستی:
مولکول های CMC معمولاً پایداری پایینی دارند و عملکرد آنها به طور قابل توجهی در بالای 120 درجه کاهش می یابد. آنها به راحتی توسط باکتری های گلی تجزیه شده و بی اثر می شوند.
PAC ساختار مولکولی منظمی دارد و تا دمای 140-160 درجه را تحمل می کند. در برابر فرسایش میکروبی مقاومت می کند و کمتر در معرض تخریب در چاه های عمیق و گردش طولانی مدت است.
III. تفاوت هادر برنامه های حفاری واقعی
1. PAC-LV (سلولز پلی آنیونی با ویسکوزیته کم-)
ویژگی ها: افزایش حداقل ویسکوزیته، متمرکز بر کنترل فیلتراسیون. در برابر آب نمک اشباع، نفوذ کلسیم و آب دریا مقاوم است.
مناسب برای: حفاری دریایی، سازندهای نمکی{{0} بالا، گل سنگین با چگالی بالا، سیالات تکمیل مخزن، و شرایط حفاری که به ویسکوزیته کم و حفاری سریع نیاز دارند.
معایب: افزایش ویسکوزیته ضعیف. هنگامی که سوسپانسیون گل ضعیف است، نیاز به افزودن صمغ زانتان و بنتونیت دارد.
2. PAC-HV (سلولز پلی آنیونی با ویسکوزیته بالا)
ویژگی ها: ویسکوزیته بالا، همراه با کاهش فیلتراسیون، ظرفیت حمل ماسه قوی-.
مناسب برای: چاه‌های خشکی با عمق متوسط، چاه‌های جهت‌دار، سازندهای کم عمق و به راحتی جمع‌شونده و مایعات حفاری مبتنی بر آب-.
هزینه-اثربخشی: ضخیم کننده کمتر اضافه شده، فرمولاسیون ساده شده.
3. CMC معمولی (درجه صنعتی/حفاری) CMC (کنترل مولکولی شیمیایی)
مزایا: ارزان، برای چاه های آب شیرین کم عمق کافی است
معایب: شوری با عملکرد بالا به شدت کاهش می یابد. خرابی سریع-درجه حرارت بالا؛ مستعد تخمیر، دوره کوتاه نگهداری گل. کیفیت کیک گل ناپایدار، مستعد ضخیم شدن، مقاومت در برابر اصطکاک بالا
مناسب برای: چاه های کم عمق آب شیرین، حفاری زمین های کشاورزی، چاه های اکتشافی کم عمق کم هزینه{{0}; به طور کلی برای چاه های دریایی، عمیق، و{1}}با شوری بالا مناسب است
IV. خلاصه ساده انتخاب
پروژه های نزدیک ساحل، خارج از کشور، چاه های آب نمک، چاه های عمیق، چاه های جهت دار → PAC ضروری است
چاه های کم عمق آب شیرین خشکی، بودجه محدود → CMC را می توان برای کاهش هزینه ها استفاده کرد
برای کنترل ویسکوزیته گل و هدررفت آب کم → PAC-LV
برای افزایش ویسکوزیته، از جمله شن و ماسه، در عین حال کنترل از دست دادن آب → PAC-HV
