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Aplicação de celulose polianiônica (PAC) em fluido de perfuração à base de água

A celulose polianiônica (PAC) é usada principalmente como redutor de perda de fluido, intensificador de viscosidade e regulador reológico em fluido de perfuração.Este trabalho descreve brevemente os principais índices físicos e químicos do PAC, como viscosidade, reologia, uniformidade de substituição, pureza e razão de viscosidade do sal, combinados com os índices de aplicação em fluido de perfuração.
A estrutura molecular única do PAC faz com que ele mostre excelente desempenho de aplicação em água doce, água salgada, água do mar e água salgada saturada.Quando usado como redutor de filtrado no fluido de perfuração, o PAC tem uma capacidade eficiente de controle de perda de água e a torta de lama formada é fina e resistente.Como viscosificante, pode melhorar rapidamente a viscosidade aparente, a viscosidade plástica e a força de cisalhamento dinâmica do fluido de perfuração, além de melhorar e controlar a reologia da lama.Essas propriedades de aplicação estão intimamente relacionadas aos índices físicos e químicos de seus produtos.

1. Viscosidade do PAC e sua aplicação em fluido de perfuração

A viscosidade do PAC é a característica da solução coloidal formada após a dissolução em água.O comportamento reológico da solução de PAC tem uma influência importante na sua aplicação.A viscosidade do PAC está relacionada com o grau de polimerização, concentração da solução e temperatura.De um modo geral, quanto maior o grau de polimerização, maior a viscosidade;A viscosidade aumentou com o aumento da concentração de PAC;A viscosidade da solução diminui com o aumento da temperatura.O viscosímetro NDJ-79 ou Brookfield é geralmente usado para testar a viscosidade nos índices físicos e químicos dos produtos PAC.A viscosidade dos produtos PAC é controlada de acordo com os requisitos de aplicação.Quando o PAC é usado como agente de aderência ou regulador reológico, geralmente é necessário PAC de alta viscosidade (o modelo do produto é geralmente pac-hv, pac-r, etc.).Quando o PAC é usado principalmente como redutor de perda de fluido e não aumenta a viscosidade do fluido de perfuração ou altera a reologia do fluido de perfuração em uso, são necessários produtos PAC de baixa viscosidade (os modelos de produto são geralmente pac-lv e pac-l).
Na aplicação prática, a reologia do fluido de perfuração está relacionada com: (1) a capacidade do fluido de perfuração de transportar cascalhos de perfuração e limpar o poço;(2) Força de levitação;(3) Efeito estabilizador na parede do poço;(4) Projeto de otimização dos parâmetros de perfuração.A reologia do fluido de perfuração é normalmente testada por viscosímetro rotativo de 6 velocidades: 600 rpm, 300 rpm, 200 rpm, 100 rpm e 6 rpm.As leituras de 3 RPM são usadas para calcular a viscosidade aparente, viscosidade plástica, força de cisalhamento dinâmica e força de cisalhamento estática, que refletem a reologia do PAC no fluido de perfuração.No mesmo caso, quanto maior a viscosidade do PAC, maior a viscosidade aparente e a viscosidade plástica, e maior a força de cisalhamento dinâmica e a força de cisalhamento estática.
Além disso, existem muitos tipos de fluidos de perfuração à base de água (como fluido de perfuração de água doce, fluido de perfuração de tratamento químico, fluido de perfuração de tratamento de cálcio, fluido de perfuração salino, fluido de perfuração de água do mar, etc.), de modo que a reologia do PAC em diferentes sistemas de fluido de perfuração é diferente.Para sistemas de fluido de perfuração especiais, pode haver um grande desvio na avaliação do impacto na fluidez do fluido de perfuração apenas do índice de viscosidade do PAC.Por exemplo, no sistema de fluido de perfuração de água do mar, devido ao alto teor de sal, embora o produto tenha alta viscosidade, o baixo grau de substituição do produto levará à baixa resistência ao sal do produto, resultando no baixo efeito de aumento da viscosidade do produto no processo de uso, resultando na baixa viscosidade aparente, baixa viscosidade plástica e baixa força de cisalhamento dinâmica do fluido de perfuração, resultando na baixa capacidade do fluido de perfuração de transportar cascalhos de perfuração, o que pode levar à aderência em graves casos.

2. Grau de substituição e uniformidade do PAC e seu desempenho de aplicação no fluido de perfuração

O grau de substituição dos produtos PAC é geralmente maior ou igual a 0,9.No entanto, devido às diferentes necessidades de vários fabricantes, o grau de substituição dos produtos PAC é diferente.Nos últimos anos, as empresas de serviços de petróleo melhoraram continuamente os requisitos de desempenho de aplicação dos produtos PAC, e a demanda por produtos PAC com alto grau de substituição está aumentando.
O grau de substituição e a uniformidade do PAC estão intimamente relacionados com a razão de viscosidade do sal, resistência ao sal e perda de filtração do produto.Geralmente, quanto maior o grau de substituição de PAC, melhor a uniformidade de substituição e melhor a razão de viscosidade do sal, resistência ao sal e filtração do produto.
Quando o PAC é dissolvido em solução salina inorgânica com eletrólito forte, a viscosidade da solução diminui, resultando no chamado efeito salino.Os íons positivos ionizados pelo sal e - coh2coo - A ação do grupo ânion H2O reduz (ou até elimina) a homoeletricidade na cadeia lateral da molécula de PAC.Devido à força de repulsão eletrostática insuficiente, a cadeia molecular do PAC se enrola e se deforma, e algumas ligações de hidrogênio entre as cadeias moleculares se quebram, o que destrói a estrutura espacial original e reduz especificamente a viscosidade da água.
A resistência ao sal do PAC é geralmente medida pela razão de viscosidade do sal (SVR).Quando o valor de SVR é alto, o PAC apresenta boa estabilidade.Geralmente, quanto maior o grau de substituição e melhor a uniformidade de substituição, maior o valor de SVR.
Quando o PAC é usado como redutor de filtrado, ele pode se ionizar em ânions multivalentes de cadeia longa no fluido de perfuração.Os grupos hidroxila e éter oxigênio em sua cadeia molecular formam ligações de hidrogênio com oxigênio na superfície das partículas de viscosidade ou formam ligações de coordenação com Al3+ na borda de quebra de ligação das partículas de argila, de modo que o PAC pode ser adsorvido na argila;A hidratação de vários grupos carboxilato de sódio engrossa o filme de hidratação na superfície das partículas de argila, evita a agregação de partículas de argila em partículas grandes devido à colisão (proteção de cola), e várias partículas finas de argila serão adsorvidas em uma cadeia molecular de PAC em ao mesmo tempo para formar uma estrutura de rede mista cobrindo todo o sistema, de modo a melhorar a estabilidade de agregação de partículas de viscosidade, proteger o conteúdo de partículas no fluido de perfuração e formar torta de lama densa, reduzir a filtração.Quanto maior o grau de substituição dos produtos de PAC, maior o teor de carboxilato de sódio, melhor a uniformidade de substituição e mais uniforme o filme de hidratação, o que torna mais forte o efeito de proteção do gel do PAC no fluido de perfuração, portanto, mais óbvio o efeito da redução da perda de fluido.

3. Pureza do PAC e sua aplicação em fluido de perfuração

Se o sistema de fluido de perfuração for diferente, a dosagem de agente de tratamento de fluido de perfuração e agente de tratamento são diferentes, portanto, a dosagem de PAC em diferentes sistemas de fluido de perfuração pode ser diferente.Se a dosagem de PAC no fluido de perfuração for especificada e o fluido de perfuração tiver boa reologia e redução de filtração, isso pode ser alcançado ajustando a pureza.
Nas mesmas condições, quanto maior a pureza do PAC, melhor o desempenho do produto.No entanto, a pureza do PAC com bom desempenho do produto não é necessariamente alta.O equilíbrio entre o desempenho do produto e a pureza precisa ser determinado de acordo com a situação real.

4. Desempenho de aplicação do antibacteriano PAC e proteção ambiental no fluido de perfuração

Sob certas condições, alguns micro-organismos causarão o decaimento do PAC, especialmente sob a ação da celulase e do pico de amilase, resultando na fratura da cadeia principal do PAC e na formação de açúcar redutor, o grau de polimerização diminui e a viscosidade da solução diminui .A capacidade antienzimática do PAC depende principalmente da uniformidade de substituição molecular e do grau de substituição.PAC com boa uniformidade de substituição e alto grau de substituição tem melhor desempenho antienzimático.Isso ocorre porque a cadeia lateral ligada por resíduos de glicose pode impedir a decomposição da enzima.
O grau de substituição do PAC é relativamente alto, portanto, o produto tem um bom desempenho antibacteriano e não produzirá cheiro pútrido devido à fermentação no uso real, portanto, não há necessidade de adicionar conservantes especiais, o que é propício à construção no local.
Por ser atóxico e inofensivo, o PAC não causa poluição ao meio ambiente.Além disso, pode ser decomposto sob condições microbianas específicas.Portanto, é relativamente fácil tratar PAC em fluido de perfuração residual e é inofensivo ao meio ambiente após o tratamento.Portanto, o PAC é um excelente aditivo de fluido de perfuração de proteção ambiental.


Horário da postagem: 18 de maio de 2021