เซลลูโลสโพลีแอนไอโอนิก (PAC) ส่วนใหญ่ใช้เป็นตัวลดการสูญเสียของเหลว ตัวเพิ่มความหนืด และตัวควบคุมรีโอโลยีในของเหลวเจาะ บทความนี้จะอธิบายดัชนีทางกายภาพและเคมีหลักของ PAC เช่น ความหนืด รีโอโลยี ความสม่ำเสมอของการทดแทน ความบริสุทธิ์ และอัตราส่วนความหนืดของเกลือ ร่วมกับดัชนีการใช้งานในของเหลวเจาะ
โครงสร้างโมเลกุลที่เป็นเอกลักษณ์ของ PAC ทำให้แสดงประสิทธิภาพการใช้งานที่ยอดเยี่ยมในน้ำจืด น้ำเกลือ น้ำทะเล และน้ำเกลืออิ่มตัว เมื่อใช้เป็นตัวลดปริมาณสารกรองในของเหลวเจาะ PAC จะสามารถควบคุมการสูญเสียน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเค้กโคลนที่เกิดขึ้นจะบางและเหนียว ในฐานะของสารเพิ่มความหนืด PAC สามารถปรับปรุงความหนืดที่ชัดเจน ความหนืดเชิงพลาสติก และแรงเฉือนแบบไดนามิกของของเหลวเจาะได้อย่างรวดเร็ว และปรับปรุงและควบคุมรีโอโลยีของโคลน คุณสมบัติการใช้งานเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับดัชนีทางกายภาพและทางเคมีของผลิตภัณฑ์
1. ความหนืดของ PAC และการประยุกต์ใช้ในของเหลวเจาะ
ความหนืดของ PAC เป็นลักษณะเฉพาะของสารละลายคอลลอยด์ที่เกิดขึ้นหลังจากละลายในน้ำ พฤติกรรมการไหลของสารละลาย PAC มีอิทธิพลสำคัญต่อการใช้งาน ความหนืดของ PAC เกี่ยวข้องกับระดับของการโพลีเมอไรเซชัน ความเข้มข้นของสารละลาย และอุณหภูมิ โดยทั่วไป ยิ่งระดับของการโพลีเมอไรเซชันสูงขึ้น ความหนืดก็จะยิ่งสูงขึ้น ความหนืดจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของ PAC ที่เพิ่มขึ้น ความหนืดของสารละลายจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น NDJ-79 หรือเครื่องวัดความหนืด Brookfield มักใช้ในการทดสอบความหนืดในดัชนีทางกายภาพและเคมีของผลิตภัณฑ์ PAC ความหนืดของผลิตภัณฑ์ PAC จะถูกควบคุมตามข้อกำหนดการใช้งาน เมื่อใช้ PAC เป็นตัวทำให้เหนียวหรือตัวควบคุมการไหลของสารละลาย PAC ที่มีความหนืดสูงมักจะจำเป็น (รุ่นผลิตภัณฑ์มักเป็น pac-hv, pac-r เป็นต้น) เมื่อ PAC ถูกใช้เป็นหลักในฐานะตัวลดการสูญเสียของเหลว และไม่ได้เพิ่มความหนืดของของเหลวเจาะหรือเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของของเหลวเจาะที่ใช้อยู่ จำเป็นต้องใช้ผลิตภัณฑ์ PAC ที่มีความหนืดต่ำ (โดยทั่วไปแล้วรุ่นผลิตภัณฑ์จะเป็น pac-lv และ pac-l)
ในทางปฏิบัติ รีโอโลยีของของเหลวเจาะจะเกี่ยวข้องกับ: (1) ความสามารถของของเหลวเจาะในการรับเศษวัสดุเจาะและทำความสะอาดหลุมเจาะ (2) แรงยก (3) เอฟเฟกต์การทำให้ผนังเพลามีเสถียรภาพ (4) การออกแบบการปรับให้เหมาะสมของพารามิเตอร์การเจาะ โดยทั่วไป รีโอโลยีของของเหลวเจาะจะได้รับการทดสอบด้วยเครื่องวัดความหนืดแบบหมุน 6 สปีด ได้แก่ 600 รอบต่อนาที 300 รอบต่อนาที 200 รอบต่อนาที 100 รอบต่อนาที และ 6 รอบต่อนาที การอ่านค่า 3 รอบต่อนาทีจะใช้ในการคำนวณความหนืดปรากฏ ความหนืดพลาสติก แรงเฉือนแบบไดนามิก และแรงเฉือนสถิต ซึ่งสะท้อนถึงรีโอโลยีของ PAC ในของเหลวเจาะ ในกรณีเดียวกัน ยิ่งความหนืดของ PAC สูงขึ้น ความหนืดปรากฏและความหนืดพลาสติกก็จะสูงขึ้น และแรงเฉือนแบบไดนามิกและแรงเฉือนสถิตก็จะมากขึ้น
นอกจากนี้ ยังมีของเหลวสำหรับเจาะที่เป็นน้ำหลายชนิด (เช่น ของเหลวสำหรับเจาะน้ำจืด ของเหลวสำหรับเจาะที่ผ่านการบำบัดด้วยสารเคมี ของเหลวสำหรับเจาะที่ผ่านการบำบัดด้วยแคลเซียม ของเหลวสำหรับเจาะที่เป็นเกลือ ของเหลวสำหรับเจาะที่เป็นน้ำทะเล เป็นต้น) ดังนั้นคุณสมบัติการไหลของ PAC ในระบบของเหลวสำหรับเจาะแต่ละระบบจึงแตกต่างกัน สำหรับระบบของเหลวสำหรับเจาะแบบพิเศษ อาจมีความเบี่ยงเบนอย่างมากในการประเมินผลกระทบต่อความลื่นไหลของของเหลวสำหรับเจาะจากดัชนีความหนืดของ PAC เท่านั้น ตัวอย่างเช่น ในระบบของเหลวสำหรับเจาะน้ำทะเล เนื่องจากมีปริมาณเกลือสูง แม้ว่าผลิตภัณฑ์จะมีความหนืดสูง แต่การทดแทนผลิตภัณฑ์ในระดับต่ำจะทำให้ผลิตภัณฑ์มีความต้านทานเกลือต่ำ ส่งผลให้ความหนืดต่ำ ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์มีผลกระทบเพิ่มขึ้นในกระบวนการใช้งาน ส่งผลให้ความหนืดที่ชัดเจนต่ำ ความหนืดเชิงพลาสติกต่ำ และแรงเฉือนแบบไดนามิกต่ำของของเหลวสำหรับเจาะ ส่งผลให้ของเหลวสำหรับเจาะมีความสามารถในการรับเศษวัสดุสำหรับเจาะได้ไม่ดี ซึ่งอาจนำไปสู่การติดขัดในกรณีที่ร้ายแรง
2. ระดับการทดแทนและความสม่ำเสมอของ PAC และประสิทธิภาพการใช้งานในของเหลวเจาะ
ระดับการทดแทนของผลิตภัณฑ์ PAC โดยทั่วไปจะมากกว่าหรือเท่ากับ 0.9 อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความต้องการที่แตกต่างกันของผู้ผลิตแต่ละราย ระดับการทดแทนของผลิตภัณฑ์ PAC จึงแตกต่างกัน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทผู้ให้บริการด้านน้ำมันได้ปรับปรุงข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพการใช้งานของผลิตภัณฑ์ PAC อย่างต่อเนื่อง และความต้องการผลิตภัณฑ์ PAC ที่มีระดับการทดแทนสูงก็เพิ่มมากขึ้น
ระดับการทดแทนและความสม่ำเสมอของ PAC มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอัตราส่วนความหนืดของเกลือ ความต้านทานต่อเกลือ และการสูญเสียการกรองของผลิตภัณฑ์ โดยทั่วไป ยิ่งระดับการทดแทนของ PAC สูงขึ้น ความสม่ำเสมอของการทดแทนก็จะดีขึ้น และอัตราส่วนความหนืดของเกลือ ความต้านทานต่อเกลือ และการกรองของผลิตภัณฑ์ก็จะดีขึ้นด้วย
เมื่อ PAC ถูกละลายในสารละลายเกลืออนินทรีย์อิเล็กโทรไลต์เข้มข้น ความหนืดของสารละลายจะลดลง ส่งผลให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าเอฟเฟกต์เกลือ ไอออนบวกที่แตกตัวเป็นไอออนโดยเกลือและ -coh2coo - การกระทำของกลุ่มไอออน H2O ทำให้ความต่างศักย์ไฟฟ้าในโซ่ข้างของโมเลกุล PAC ลดลง (หรือแม้กระทั่งกำจัด) เนื่องจากแรงผลักไฟฟ้าสถิตที่ไม่เพียงพอ โซ่โมเลกุล PAC จึงม้วนงอและเสียรูป และพันธะไฮโดรเจนบางส่วนระหว่างโซ่โมเลกุลจะแตก ซึ่งจะทำลายโครงสร้างเชิงพื้นที่เดิมและลดความหนืดของน้ำโดยเฉพาะ
โดยทั่วไปความต้านทานต่อเกลือของ PAC จะวัดจากอัตราส่วนความหนืดของเกลือ (SVR) เมื่อค่า SVR สูง PAC จะมีเสถียรภาพที่ดี โดยทั่วไป ยิ่งระดับการทดแทนสูงขึ้นและมีการทดแทนที่สม่ำเสมอมากขึ้น ค่า SVR ก็จะสูงขึ้น
เมื่อใช้ PAC เป็นตัวลดปริมาณของเหลวที่กรองได้ มันสามารถแตกตัวเป็นไอออนที่มีประจุลบหลายตัวในสายยาวของของเหลวเจาะได้ กลุ่มออกซิเจนไฮดรอกซิลและอีเธอร์ในสายโมเลกุลของมันสร้างพันธะไฮโดรเจนกับออกซิเจนบนพื้นผิวของอนุภาคที่มีความหนืดหรือสร้างพันธะประสานกับ Al3 + บนขอบแตกพันธะของอนุภาคดินเหนียว ทำให้สามารถดูดซับ PAC บนดินเหนียวได้ การเติมน้ำของกลุ่มโซเดียมคาร์บอกซิเลตหลายกลุ่มทำให้ฟิล์มน้ำบนพื้นผิวของอนุภาคดินเหนียวหนาขึ้น ป้องกันการรวมตัวกันของอนุภาคดินเหนียวเป็นอนุภาคขนาดใหญ่เนื่องจากการชนกัน (การป้องกันกาว) และอนุภาคดินเหนียวละเอียดหลายอนุภาคจะถูกดูดซับบนสายโมเลกุลของ PAC ในเวลาเดียวกันเพื่อสร้างโครงสร้างเครือข่ายผสมที่ครอบคลุมทั้งระบบ เพื่อปรับปรุงเสถียรภาพการรวมตัวของอนุภาคที่มีความหนืด ปกป้องเนื้อหาของอนุภาคในของเหลวเจาะและสร้างเค้กโคลนหนาแน่น ลดการกรอง ยิ่งระดับการทดแทนผลิตภัณฑ์ PAC สูงขึ้นเท่าใด ปริมาณโซเดียมคาร์บอกซิเลตก็จะสูงขึ้นเท่านั้น ความสม่ำเสมอของการทดแทนก็จะดีขึ้น และฟิล์มไฮเดรชั่นก็จะสม่ำเสมอมากขึ้น ซึ่งทำให้ผลการปกป้องเจลของ PAC ในของเหลวสำหรับเจาะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น ดังนั้น ผลของการลดการสูญเสียของเหลวก็จะยิ่งเห็นได้ชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น
3. ความบริสุทธิ์ของ PAC และการประยุกต์ใช้ในของเหลวเจาะ
หากระบบของเหลวเจาะแตกต่างกัน ปริมาณสารบำบัดของเหลวเจาะและสารบำบัดก็จะแตกต่างกัน ดังนั้น ปริมาณ PAC ในระบบของเหลวเจาะที่แตกต่างกันก็อาจแตกต่างกันได้ หากกำหนดปริมาณ PAC ในของเหลวเจาะและของเหลวเจาะมีคุณสมบัติการไหลและการลดการกรองที่ดี ก็สามารถทำได้โดยการปรับความบริสุทธิ์
ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ยิ่ง PAC มีความบริสุทธิ์สูงเท่าไร ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ก็จะดีขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม PAC ที่มีความบริสุทธิ์สูงนั้นไม่ได้หมายความว่าจะต้องสูงเสมอไป ความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์และความบริสุทธิ์จะต้องพิจารณาตามสถานการณ์จริง
4. ประสิทธิภาพการใช้งานของ PAC ในการป้องกันแบคทีเรียและสิ่งแวดล้อมในของเหลวเจาะ
ภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง จุลินทรีย์บางชนิดจะทำให้ PAC สลายตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้การกระทำของเซลลูเลสและอะไมเลสสูงสุด ส่งผลให้โซ่หลักของ PAC แตกหักและเกิดการสร้างน้ำตาลรีดิวซ์ ระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชันลดลง และความหนืดของสารละลายลดลง ความสามารถในการต่อต้านเอนไซม์ของ PAC ขึ้นอยู่กับความสม่ำเสมอของการแทนที่โมเลกุลและระดับของการแทนที่เป็นหลัก PAC ที่มีความสม่ำเสมอของการแทนที่ที่ดีและระดับการแทนที่สูงจะมีประสิทธิภาพในการต่อต้านเอนไซม์ที่ดีกว่า นั่นเป็นเพราะโซ่ข้างเคียงที่เชื่อมกันด้วยกากกลูโคสสามารถป้องกันการสลายตัวของเอนไซม์ได้
ระดับการทดแทนของ PAC ค่อนข้างสูง ดังนั้นผลิตภัณฑ์จึงมีประสิทธิภาพในการต่อต้านแบคทีเรียที่ดีและจะไม่เกิดกลิ่นเน่าเหม็นเนื่องจากการหมักในระหว่างการใช้งานจริง จึงไม่จำเป็นต้องเติมสารกันบูดพิเศษ ซึ่งเอื้อต่อการก่อสร้างในสถานที่
เนื่องจาก PAC ไม่มีพิษและไม่เป็นอันตราย จึงไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ ยังสามารถสลายตัวได้ภายใต้สภาวะที่มีจุลินทรีย์เฉพาะ ดังนั้น จึงค่อนข้างง่ายในการบำบัด PAC ในของเหลวขุดเจาะเสีย และไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมหลังการบำบัด ดังนั้น PAC จึงเป็นสารเติมแต่งของเหลวขุดเจาะที่ช่วยปกป้องสิ่งแวดล้อมได้ดีเยี่ยม
เวลาโพสต์ : 18 พฤษภาคม 2564