La cellulose polyanionique (PAC) est principalement utilisée comme réducteur de perte de fluide, renforçateur de viscosité et régulateur rhéologique dans le fluide de forage.Cet article décrit brièvement les principaux indices physiques et chimiques du CAP, tels que la viscosité, la rhéologie, l'uniformité de substitution, la pureté et le rapport de viscosité du sel, combinés aux indices d'application dans le fluide de forage.
La structure moléculaire unique du PAC lui confère d'excellentes performances d'application dans l'eau douce, l'eau salée, l'eau de mer et l'eau salée saturée.Lorsqu'il est utilisé comme réducteur de filtrat dans le fluide de forage, le PAC a une capacité efficace de contrôle de la perte d'eau et le gâteau de boue formé est mince et résistant.En tant que viscosifiant, il peut rapidement améliorer la viscosité apparente, la viscosité plastique et la force de cisaillement dynamique du fluide de forage, et améliorer et contrôler la rhéologie de la boue.Ces propriétés d'application sont étroitement liées aux indices physiques et chimiques de leurs produits.
1. Viscosité PAC et son application dans le fluide de forage
La viscosité PAC est la caractéristique de la solution colloïdale formée après dissolution dans l'eau.Le comportement rhéologique de la solution PAC a une influence importante sur son application.La viscosité du CAP est liée au degré de polymérisation, à la concentration de la solution et à la température.D'une manière générale, plus le degré de polymérisation est élevé, plus la viscosité est élevée ;La viscosité a augmenté avec l'augmentation de la concentration en PAC ;La viscosité de la solution diminue avec l'augmentation de la température.Le viscosimètre NDJ-79 ou Brookfield est généralement utilisé pour tester la viscosité dans les indices physiques et chimiques des produits PAC.La viscosité des produits PAC est contrôlée en fonction des exigences de l'application.Lorsque le PAC est utilisé comme agent collant ou régulateur rhéologique, un PAC à haute viscosité est généralement requis (le modèle de produit est généralement pac-hv, pac-r, etc.).Lorsque le PAC est principalement utilisé comme réducteur de perte de fluide et n'augmente pas la viscosité du fluide de forage ou ne modifie pas la rhéologie du fluide de forage utilisé, des produits PAC à faible viscosité sont nécessaires (les modèles de produits sont généralement pac-lv et pac-l).
Dans l'application pratique, la rhéologie du fluide de forage est liée à : (1) la capacité du fluide de forage à transporter les déblais de forage et à nettoyer le puits de forage ;(2) force de lévitation ;(3) Effet stabilisant sur la paroi du puits ;(4) Conception d'optimisation des paramètres de forage.La rhéologie du fluide de forage est généralement testée par un viscosimètre rotatif à 6 vitesses : 600 tr/min, 300 tr/min, 200 tr/min, 100 tr/min et 6 tr/min.3 lectures RPM sont utilisées pour calculer la viscosité apparente, la viscosité plastique, la force de cisaillement dynamique et la force de cisaillement statique, qui reflètent la rhéologie du PAC dans le fluide de forage.Dans le même cas, plus la viscosité du PAC est élevée, plus la viscosité apparente et la viscosité plastique sont élevées, et plus la force de cisaillement dynamique et la force de cisaillement statique sont élevées.
En outre, il existe de nombreux types de fluides de forage à base d'eau (tels que le fluide de forage d'eau douce, le fluide de forage de traitement chimique, le fluide de forage de traitement au calcium, le fluide de forage salin, le fluide de forage d'eau de mer, etc.), de sorte que la rhéologie du PAC dans différents systèmes de fluide de forage est différent.Pour les systèmes de fluides de forage spéciaux, il peut y avoir un écart important dans l'évaluation de l'impact sur la fluidité du fluide de forage uniquement à partir de l'indice de viscosité du PAC.Par exemple, dans le système de fluide de forage d'eau de mer, en raison de la teneur élevée en sel, bien que le produit ait une viscosité élevée, le faible degré de substitution du produit conduira à la faible résistance au sel du produit, entraînant un effet d'augmentation de viscosité médiocre du produit en cours d'utilisation, ce qui entraîne une faible viscosité apparente, une faible viscosité plastique et une faible force de cisaillement dynamique du fluide de forage, ce qui entraîne une faible capacité du fluide de forage à transporter les déblais de forage, ce qui peut entraîner un collage dans de graves cas.
2. Degré de substitution et uniformité du PAC et de ses performances d'application dans le fluide de forage
Le degré de substitution des produits PAC est généralement supérieur ou égal à 0,9.Cependant, en raison des différents besoins des différents fabricants, le degré de substitution des produits PAC est différent.Ces dernières années, les sociétés de services pétroliers ont continuellement amélioré les exigences de performance des applications des produits PAC, et la demande de produits PAC à haut degré de substitution augmente.
Le degré de substitution et l'uniformité du CAP sont étroitement liés au rapport de viscosité du sel, à la résistance au sel et à la perte de filtration du produit.Généralement, plus le degré de substitution du PAC est élevé, meilleure est l'uniformité de la substitution et meilleurs sont le rapport de viscosité du sel, la résistance au sel et la filtration du produit.
Lorsque le PAC est dissous dans une solution de sel inorganique à électrolyte fort, la viscosité de la solution diminue, ce qui entraîne ce que l'on appelle l'effet de sel.Les ions positifs ionisés par le sel et - coh2coo - L'action du groupe anion H2O réduit (voire élimine) l'homoélectricité sur la chaîne latérale de la molécule PAC.En raison d'une force de répulsion électrostatique insuffisante, la chaîne moléculaire PAC s'enroule et se déforme, et certaines liaisons hydrogène entre les chaînes moléculaires se rompent, ce qui détruit la structure spatiale d'origine et réduit spécifiquement la viscosité de l'eau.
La résistance au sel du PAC est généralement mesurée par le rapport de viscosité du sel (SVR).Lorsque la valeur SVR est élevée, PAC montre une bonne stabilité.Généralement, plus le degré de substitution est élevé et meilleure est l'uniformité de la substitution, plus la valeur SVR est élevée.
Lorsque le CAP est utilisé comme réducteur de filtrat, il peut s'ioniser en anions multivalents à longue chaîne dans le fluide de forage.Les groupes hydroxyle et éther oxygène dans sa chaîne moléculaire forment des liaisons hydrogène avec l'oxygène à la surface des particules de viscosité ou forment des liaisons de coordination avec Al3 + sur le bord de rupture de liaison des particules d'argile, de sorte que le PAC peut être adsorbé sur l'argile ;L'hydratation de plusieurs groupes carboxylate de sodium épaissit le film d'hydratation à la surface des particules d'argile, empêche l'agrégation des particules d'argile en grosses particules en raison de la collision (protection de la colle), et plusieurs fines particules d'argile seront adsorbées sur une chaîne moléculaire de PAC à en même temps pour former une structure de réseau mixte couvrant l'ensemble du système, afin d'améliorer la stabilité d'agrégation des particules de viscosité, protéger le contenu des particules dans le fluide de forage et former un gâteau de boue dense, réduire la filtration.Plus le degré de substitution des produits PAC est élevé, plus la teneur en carboxylate de sodium est élevée, meilleure est l'uniformité de la substitution et plus le film d'hydratation est uniforme, ce qui rend plus fort l'effet de protection du gel du PAC dans le fluide de forage, donc plus évident l'effet de la réduction de la perte de liquide.
3. Pureté du CAP et son application dans le fluide de forage
Si le système de fluide de forage est différent, le dosage de l'agent de traitement du fluide de forage et de l'agent de traitement est différent, de sorte que le dosage de PAC dans différents systèmes de fluide de forage peut être différent.Si le dosage de PAC dans le fluide de forage est spécifié et que le fluide de forage a une bonne rhéologie et une bonne réduction de la filtration, cela peut être réalisé en ajustant la pureté.
Dans les mêmes conditions, plus la pureté du CAP est élevée, meilleures sont les performances du produit.Cependant, la pureté du CAP avec de bonnes performances de produit n'est pas nécessairement élevée.L'équilibre entre les performances et la pureté du produit doit être déterminé en fonction de la situation réelle.
4. Performances d'application de la protection antibactérienne et environnementale PAC dans le fluide de forage
Dans certaines conditions, certains micro-organismes provoquent la décomposition du PAC, en particulier sous l'action de la cellulase et du pic d'amylase, entraînant la rupture de la chaîne principale du PAC et la formation de sucre réducteur, le degré de polymérisation diminue et la viscosité de la solution diminue. .La capacité anti-enzymatique du PAC dépend principalement de l'uniformité de la substitution moléculaire et du degré de substitution.Le PAC avec une bonne uniformité de substitution et un haut degré de substitution a une meilleure performance anti-enzyme.En effet, la chaîne latérale liée par des résidus de glucose peut empêcher la décomposition enzymatique.
Le degré de substitution du PAC est relativement élevé, de sorte que le produit a de bonnes performances antibactériennes et ne produira pas d'odeur putride due à la fermentation en cours d'utilisation, il n'est donc pas nécessaire d'ajouter des conservateurs spéciaux, ce qui est propice à la construction sur site.
Parce que le PAC est non toxique et inoffensif, il n'a aucune pollution pour l'environnement.De plus, il peut être décomposé dans des conditions microbiennes spécifiques.Par conséquent, il est relativement facile de traiter les CAP dans les déchets de fluide de forage et il est sans danger pour l'environnement après traitement.Par conséquent, le PAC est un excellent additif de fluide de forage pour la protection de l'environnement.
Heure de publication : 18 mai 2021