途盟牌聚陰離子纖維素鈉鹽(PAC)是白色或微黃色的粉末,無(wú)毒、無(wú)味,它可以溶解于水中,有很好的耐熱穩定性和耐鹽性,抗菌性強,低粘型PAC是一種高品質(zhì)、低分子量、低粘度的纖維素聚合物,高粘型PAC是一種高品質(zhì)、高分子量、高粘度的纖維素聚合物。用該產(chǎn)品配制的泥漿流體具有良好的降失水性、抑制性、較高的耐溫性。廣泛應用于石油鉆井,特別是鹽水井和海洋石油鉆井。
??一、在石油、天然氣鉆探、掘井等工程領(lǐng)域的應用
??鉆井液與完井液技術(shù)是石油鉆井工程的重要組成部分,它在確保安全、優(yōu)質(zhì)及快速鉆井中起著(zhù)關(guān)鍵性的作用。作為一類(lèi)用來(lái)調整鉆井液與完井液性能的處理劑,纖維素衍生物的主要作用是體現降濾失和增粘方面。
??一般認為,聚陰離子纖維素降濾失機理主要是:通過(guò)在鉆井液粘土顆粒表面形成吸附溶劑化層提高體系的聚結穩定性;通過(guò)對粘土細顆粒的保護作用阻礙粘土細顆粒粘結變大;通過(guò)提高濾液的粘度和堵孔作用降低泥餅的滲透性。
??聚陰離子纖維素在所有水基鉆井液中易分散,從淡水直至飽和鹽水鉆井液均可適用。在低固相和無(wú)固相鉆井液中,能夠顯著(zhù)地降低濾失量并減薄泥餅厚度,并對頁(yè)巖水化有較強的抑制作用。與常規工藝生產(chǎn)的CMC相比,PAC有以下特點(diǎn):
??a. 取代度高、取代均勻、透明度高、可控制粘度和降失水量;
??b. 適合淡水、海水或飽和鹽水的任何水基泥漿;
??c. 用該產(chǎn)品配制的泥漿具有良好的降失水性、擬制性和耐高溫的特性;
??d. 用該產(chǎn)品配制的泥漿具有流變性,
??e. 能在高鹽介質(zhì)中抑制粘土和頁(yè)巖的分散和膨脹,從而使井壁污染得到控制;
??f. 穩定軟土結構,防止由于水位上升引起的井壁崩塌;
??g. 在井鉆通過(guò)巖面時(shí),減緩泥漿中鉆削固體的堆積;
??h. 抑制鉆管中的紊流度,使回流系統保持最小的壓力損失;
??i. 使泥漿能夠提高造漿量,降低濾失量;
??p. 能穩定泥漿泡沫。
??所以說(shuō),PAC作為抑制劑和降失水劑較理想,由PAC配置的泥漿流體在高鹽的介質(zhì)中(一價(jià)鹽)抑制黏土和頁(yè)巖的分散和膨脹,控制井壁的污染。另外利用PAC配置成泥漿修井液是低固相的,不至于因固體阻止生產(chǎn)層的滲透能力,即不破壞生產(chǎn)層;且濾失水量少,即抗失水能力強,進(jìn)入生產(chǎn)層的水量少,可以避免水的進(jìn)入因乳狀液阻塞而形成水鎮現象??梢员苊馍a(chǎn)層遭永久性毀壞,具有清潔井眼的攜帶能力。
??纖維素羧甲基化后產(chǎn)物取代基—CH2COONa基團在葡萄糖環(huán)基上的分布越均勻,整個(gè)大分子鏈上有更多的結構單元易于水化,泥漿中的反離子對纖維素羧甲基化后產(chǎn)物的聚離子的電荷中和作用就越少,大分子鏈的擴張程度更大,更有利水化,發(fā)揮對泥漿的保護作用。 由于聚陰離子纖維素PAC取代均勻、抗溫抗鹽性好,在復雜的環(huán)境中粘度穩定,有較高的失水控制力,能夠長(cháng)期控制鉆井液的流變性,充分發(fā)揮其應有的功能。通常產(chǎn)物的取代度越大,分布越均勻,大分子在溶液中能夠更大程度地擴張,更有利于水化,也更有利于提升它對泥漿的保護作用。降失水與降粘劑一般用低粘度PAC。按API失水儀測定降失水量方法,對PAC進(jìn)行了測定。采用API失水儀,在0.7Mpa壓力下進(jìn)行測試,見(jiàn)表19。
??二、“途盟”牌聚陰離子纖維素鈉鹽(PAC)的特性
??(1)適合用于從淡水到飽和鹽水的任何泥漿
??(2)低粘型PAC能有效減少濾失量,且不顯著(zhù)增加體系粘液,尤其是高固含量系統。
??(3)高粘型PAC造漿量高,降濾失作用明顯。尤其適用于低固相泥漿和無(wú)固相鹽水泥漿。
??(4)PAC配制的泥漿流體能在高鹽介質(zhì)中抑制粘土和頁(yè)巖的分散和膨脹,從而使井壁污染得到控制。
??(5)優(yōu)良的泥漿鉆井液和修井液,也是高效的壓裂液。
??三、“途盟”牌聚陰離子纖維素鈉鹽(PAC)的應用
??(1)PAC在鉆井液中的應用
??PAC作為抑制劑和降失水劑是很理想的,PAC配制的泥漿流體能在高鹽介質(zhì)中抑制粘土和頁(yè)巖的分散和膨脹,從而使井壁污染得到控制。由于PAC比CMC具有反應均勻性好、取代度高、透明度好、耐鹽和耐熱性能卓越,所以由OCMA標準測得較高的造漿量(PAC-HV)和較低的濾失水量(PAC-LV)。
??(2)PAC在修井液中的應用
??用PAC配制的修井液是低固相的,不至于因固體而阻塞生產(chǎn)層的滲透能力,不會(huì )損害生產(chǎn)層;而且具有低的失水量,使進(jìn)入生產(chǎn)層的水量減少,而進(jìn)入的水會(huì )因乳狀液阻塞而形成水鎮現象。
??用PAC配制的修井液提供了其它修井液所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn);
??保護生產(chǎn)層免遭永久性的損害;
??具有清潔井眼的攜帶能力,而且維護井眼的工作量減少;
??具有抵抗水和泥沙滲入的能力,而且很少起泡;
??能儲存或井與井之間轉用,比一般泥漿修井液成本低;
??(3)PAC在壓裂液中的作用
??用PAC配制的壓裂液能耐2%KCL溶液(配制壓裂液時(shí)必須加)和溶解性好。使用方便,可以現場(chǎng)配制,而且成膠速度快,攜沙能力強。在低滲透壓的地層中使用,其壓裂效果更為卓越。
PAC-HV的鉆井液性能指標:
項目 | APY濾失量,ml | YP值,Pa |
指標 | 基漿 | 225±20 | 0.5—1.0 |
濃度,5.8g/L | ≤20.0 | ≥2.0 |
濃度,8.6g/L | ≤15.0 | ≥9.0 |
濃度,11.5g/L | ≤10.0 | ≥19.0 |
PAC-LV的鉆井液性能指標:
項目 | APY濾失量,ml | YP值,Pa |
指標 | 基漿 | 240±20 | 1.0-2.0 |
濃度,5.8g/L≤ | 25.0 | 0.50 |
濃度,8.6g/L≤ | 15.0 | 1.0 |
濃度,11.5g/L≤ | 10.0 | 1.5 |
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表19. PAC降失水測定結果
指標 | 淡水泥漿 | 海水泥漿 | 40%NaCl泥漿 |
濃度(%) | 0.05 | 0.10 | 0.15 | 0.20 | 0.40 | 0.60 | 0.10 | 0.30 | 0.50 |
失水量(mL) | 11.6 | 8.2 | 7.2 | 16 | 11.6 | 11.6 | 183.4 | 28.6 | 10.6 |
??如此好的失水量降低結果,是一般CMC根本達不到的。
??抗溫性 通常是通過(guò)測試產(chǎn)品在淡水泥漿熱處理前后的失水變化值:抗鹽性
??造漿量 除了適合用作降濾失劑,聚陰離子纖維素還可用作低固相和無(wú)固相鉆井液的增粘劑,提高由于缺乏固相(造漿粘土)而降低的懸浮力和攜帶力。與普通工藝生產(chǎn)的CMC相比,PAC在海水或鹽水有較高的粘度。普通CMC由于取代的不均勻, 在外界因素(鹽陽(yáng)離子)作用, 導致粘度降低明顯。造漿量是指每噸泥漿-羧甲基化產(chǎn)物配成表觀(guān)粘度為15cp溶液的體積數。通常只針對CMC-HV或 PAC-HV,具體計算式為:造漿量=1000/C(m3/T)
??在蒸餾水、海水、鹽水中的造漿量按照DFCP-7規定的方法進(jìn)行測定。部分中、外產(chǎn)品在蒸餾水、海水、鹽水中的造漿量見(jiàn)表20。
樣品 | 蒸餾水(m3/T) | 海水(m3/T) | 飽和鹽水(m3/T) |
PAC-1 | 527.0 | 227.8 | 333.3 |
PAC- 2 | 400.0 | 244.0 | 294.0 |
PAC- 3 | 294.0 | 212.9 | 244.1 |
PAC -4 | 370.4 | 256.4 | 344.8 |
PAC- 5 | 500.0 | 263.1 | 333.3 |
DALCel | 550.0 | 300.2 | 479.1 |
Bayer | 500.0 | 280.2 | 360.6 |
CMC | 285.7 | 166.7 | 140.8 |
以上數據按照OCMA DFCP-7 方法測定。由表可以看出,PAC在海水、飽和鹽水漿液中的造漿量明顯優(yōu)于CMC
| 理化指標 |
型號 | 表觀(guān)粘度 | 濾失量 | 純度(%) | 取代度(DS) | 水分(%) |
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PAC-HV1 | ≥35 | ≤23 | ≥75.0 | ≥0.90 | ≤10 |
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PAC-HV2 | ≥50 | ≤26 | ≥95.0 | ≥0.90 | ≤10 |
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PAC-HV3 | ≥60 | ≤18 | ≥98.0 | ≥0.95 | ≤10 |
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PAC-LV1 | ≤20 | ≤13 | ≥75.0 | ≥0.90 | ≤10 |
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PAC-LV2 | ≤40 | ≤12 | ≥95.0 | ≥0.90 | ≤10 |
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PAC-LV3 | ≤30 | ≤11 | ≥98.0 | ≥0.90 | ≤10 |
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CMC-HV | ≥30 | / | ≥70.0 | ≥0.95 | ≤10 |
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CMC-LV | ≤90 | ≤10 | ≥70.0 | ≥0.90 | ≤10 |
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