پلی آکریل آمید در سیالات حفاری، تکمیل و سیمان کاری - کاربردهای عملی، انتخاب و دستورالعمل های میدانی

این مقاله راهنمای عملی و میدانی را برای استفاده از پلی آکریل آمید (PAM) در سیالات حفاری، سیالات تکمیل و سیالات سیمان توضیح می دهد. چرایی انتخاب PAM، نحوه انتخاب نوع مناسب، دوزهای معمول، آزمایش‌های آزمایشگاهی که باید قبل از استفاده در میدان انجام دهید، روش‌های اختلاط/دوز گام به گام و عیب‌یابی رایج را پوشش می‌دهد. تاکید بر دستورالعمل‌های عملی است که مهندسان، سرپرستان میدانی و تکنسین‌های آزمایشگاه می‌توانند مستقیماً آن را اعمال کنند.

چرا از پلی آکریل آمید در سیالات حفاری استفاده می شود؟

پلیمرهای پلی آکریل آمید به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند زیرا ویسکوزیته / رئولوژی کنترل شده، کنترل فیلتراسیون، تثبیت شیل و کمک به حذف مواد جامد را بدون افزودن مقادیر زیادی جامد ارائه می دهند. وزن مولکولی بالا و بار قابل تنظیم (آنیونی/کاتیونی/غیر یونی) به فرمول‌سازها اجازه می‌دهد تا عملکردهای خاصی را هدف قرار دهند و در عین حال آسیب سازند را در صورت انتخاب و اعمال مناسب به حداقل برسانند.

توابع اولیه در سیالات حفاری

• اصلاح کننده رئولوژی - ویسکوزیته کم برش را برای تمیز کردن سوراخ و تعلیق قلمه ها افزایش می دهد و در عین حال رفتار برش بالا قابل پمپاژ را امکان پذیر می کند.
• کاهش دهنده فیلتراسیون / کمک پل زدن - از دست دادن مایع API/HPHT از طریق فضاهای منافذ تشکیل را کاهش می دهد.
• تثبیت شیل - ریزدانه ها را متصل می کند و می تواند تورم خاک رس را در صورت جفت شدن با نمک ها / بازدارنده های مناسب کاهش دهد.
• فلوکولانت/کمک منعقد کننده - هنگامی که به عنوان فلوکولانت پلیمری استفاده می شود، باعث حذف جامدات در مدارهای کنترل جامدات می شود.

انواع پلی آکریل آمید و معیارهای انتخاب

درجه PAM را با در نظر گرفتن بار پلیمری، وزن مولکولی، تحمل نمک و شکل حلالیت (پودر، امولسیون، مایع) انتخاب کنید. تطبیق این خواص با شرایط خوب (شوری سازند، دما، pH و عملکرد هدف) عملکرد را تا حد زیادی بهبود می بخشد و خطر آسیب سازند را کاهش می دهد.

استفاده از پلی آکریل آمید در سیالات حفاری - راهنمایی عملی

هنگام افزودن PAM به سیالات حفاری، هدف شما معمولا تنظیم ویسکوزیته با نرخ برش پایین (برای حمل قلمه)، کاهش اتلاف سیال و کمک به کنترل جامدات است. ابتدا اعتبار سنجی آزمایشگاه را دنبال کنید. سپس دوز میدانی محافظه کارانه را با نظارت اجرا کنید.

▶ بررسی های آزمایشگاهی توصیه شده قبل از کاربرد میدانی

• منحنی رئولوژی (ویسکومتر / رئومتر) در دماهای هدف و نرخ برش.
• تست های فیلتراسیون API و HPHT با و بدون پلیمر.
• سازگاری با آب نمک (NaCl، KCl، CaCl2)، بازدارنده های رسوب و افزودنی های رایج.
• تست پایداری حرارتی در دمای استاتیکی و تاریخچه برشی ته چاله مورد انتظار.

▶ دستورالعمل دوز میدانی

• شروع کم: دوز افزایشی معمولی مایع حفاری بسته به درجه و هدف 0.05-2.0 کیلوگرم بر متر مکعب (0.05-2.0 گرم در لیتر) است. با نتایج آزمایشگاهی تایید کنید
• برای جلوگیری از ایجاد توده، پلیمر را با هم زدن به گودال فعال اضافه کنید. کمک های پخش کننده به نمرات پودری کمک می کند.
• قبل از آزمایش مجدد رئولوژی و فیلتراسیون، 10 تا 30 دقیقه اختلاط کنترل شده را بگذارید.
• اگر به‌عنوان لخته‌ساز در کنترل مواد جامد استفاده می‌شود، به‌ازای نیاز پلیمری تعیین‌شده توسط آزمایشگاه، به‌عنوان محلول رقیق‌شده در ترشحات سنگ‌زدا/دسیلتر مصرف کنید.

پلی آکریل آمید در مایعات تکمیلی - بهترین روش ها

در سیالات تکمیلی، PAM عمدتاً برای کنترل از دست دادن مایع، کمک به تعلیق مواد یا جامدات در حین قرار دادن، و برای آماده سازی سیال برای سوراخ کردن و تحریک استفاده می شود. برنامه های تکمیل اغلب درجه های کم پسماند و کم تشکیل با آسیب را در اولویت قرار می دهند.

▶ انتخاب و سازگاری برای سیالات تکمیل

• هنگامی که به حداقل رساندن ضخامت کیک فیلتر و پاکسازی آن بسیار مهم است، گریدهای با وزن مولکولی کم یا هیدرولیز شده خاص را انتخاب کنید.
• برای کاهش بارش و ناسازگاری با کاتیون‌های چند ظرفیتی، PAM کاتیونی غیریونی یا کم‌بار را در آب نمک‌های تکمیلی با شوری بالا ترجیح دهید.
• آزمایشات هسته یا آسیب سازند را برای تأیید پتانسیل پاکسازی و کاهش نفوذپذیری باقیمانده انجام دهید.

پلی آکریل آمید در سیالات سیمانی - چگونه بر رفتار دوغاب تأثیر می گذارد

PAM را می توان در سیمان کاری برای اصلاح رئولوژی دوغاب، کاهش اتلاف سیال در شکل گیری در حین قرار دادن و بهبود کارایی جابجایی با کنترل تیکسوتروپی دوغاب استفاده کرد. با این حال، تعامل شیمی سیمان بسیار مهم است - بدون آزمایش، سازگاری را فرض نکنید.

▶ ملاحظات خاص سیمان کاری

• تأثیر بر زمان ضخیم شدن: برخی از گریدهای PAM تسریع یا کند می شوند. همیشه آزمایش های زمان ضخیم شدن (سبک API RP 10B-2) را با مخلوط سیمان انتخابی انجام دهید.
• کنترل از دست دادن مایعات: PAM می تواند از دست دادن مایعات اولیه را کاهش دهد. با افزودنی های استاندارد از دست دادن مایعات (به عنوان مثال، نشاسته، LCM های مصنوعی) همانطور که در تست های HPHT FL تایید شده است، ترکیب شود.
• سازگاری با دیسپرس کننده ها و کندکننده های مورد استفاده در دوغاب سیمان: بررسی کنش متقابل که ممکن است چگالی دوغاب یا رئولوژی را تغییر دهد.

▶ تست آزمایشگاهی و تایید میدانی (مرحله ای)

یک توالی کوتاه و عملی از آزمایش‌ها باعث کاهش شگفتی‌ها می‌شود: با سازگاری رومیزی شروع کنید، سپس به شبیه‌سازی عملکرد در دما و شوری هدف ادامه دهید، در نهایت در شرایط دینامیکی (برشی/پیری) اعتبارسنجی کنید.

1. تست حلالیت و پراکندگی - عدم ژل شدن یا هیدراتاسیون کند را تأیید کنید.
2. نقشه رئولوژی - ویسکوزیته ظاهری را در نرخ های برش کم، متوسط ​​و بالا (0.1-1000 s-1 معادل) اندازه گیری کنید.
3. از دست دادن فیلتر API و HPHT - اندازه گیری با پلیمر و سیال پایه برای تعیین کمیت بهبود.
4. پایداری حرارتی و برشی - نمونه‌ها را در دمای استاتیکی ته چاله پیر می‌کند و سیکل‌های برشی را اعمال می‌کند.
5. آزمایش جریان هسته یا آسیب - برای تکمیل/سیمان کردن، نفوذپذیری باقیمانده را پس از قرار گرفتن در معرض و تمیز کردن اندازه گیری کنید.

بهترین شیوه های مخلوط کردن، جابجایی و دوز

اختلاط مناسب از ایجاد توده جلوگیری می کند و هیدراتاسیون کامل را تضمین می کند. دستورالعمل های سازنده را برای گریدهای پودر در مقابل امولسیون دنبال کنید و همیشه در صورت توصیه از قبل از رقیق سازی یا مخزن هیدراتاسیون استفاده کنید.

• پودر PAM: از قبل خیس یا از حل کننده برشی استفاده کنید. پودر را به آرامی به آب هم زده یا آب نمک اضافه کنید تا از جمع شدن آن جلوگیری شود.
• امولسیون/محلول PAM: قبل از اندازه گیری در سیستم گردش خون تا غلظت کار (معمولاً 0.1-1٪ وزنی بر وزن برای محلول های پلیمری) رقیق می شود.
• از پمپ های اندازه گیری کالیبره شده و فیلترهای چک لاین برای جلوگیری از بندکشی های پلیمری و انسداد پمپ استفاده کنید.
• ثبت شماره دسته، سن محلول و شرایط نگهداری؛ بیشتر محلول های PAM هیدراته در دماهای بالا ماندگاری محدودی دارند.

سازگاری، تعاملات و عیب یابی رایج

مشکلات معمولاً از عدم تطابق بار پلیمری در مقابل ترکیب آب نمک، مصرف بیش از حد، یا هیدراتاسیون ضعیف ناشی می‌شوند. این بخش علائم و درمان های عملی را فهرست می کند.

▶ مشکلات معمولی و رفع

• علامت: ویسکوزیته سریع افزایش می یابد یا ژل می شود. رفع: نوع پلیمر در مقابل سطح یون چند ظرفیتی را بررسی کنید. دوز را کاهش دهید یا به درجه غیریونی/کم شارژ تغییر دهید.
• علامت: بهبود کم یا بدون بهبود از دست دادن مایعات. رفع: وزن مولکولی را بررسی کنید (مگاوات بالاتر معمولاً برای پل زدن بهتر است)، پراکندگی مناسب و زمان اختلاط کافی را تأیید کنید.
• علامت: مشکلات پمپاژ یا استرینگرها. رفع: از رقیق شدن مناسب اطمینان حاصل کنید، از صفحه نمایش های درون خطی استفاده کنید و سازگاری پمپ با محلول هیدراته را بررسی کنید.
• علامت: آسیب سازند یا پاکسازی ضعیف. رفع: از PAM با باقیمانده کمتر یا نمرات زنجیره کوتاه‌تر استفاده کنید و عملکرد پاکسازی هسته را در آزمایش‌های آزمایشگاهی تأیید کنید.

ملاحظات زیست محیطی، بهداشت و ایمنی

PAM و محلول های آن عموماً سمیت حاد کمی دارند، اما برخی از باقی مانده های مونومر (اکریلامید) می توانند مضر باشند. برای استفاده از میدان نفتی از نمرات کم مونومر تأیید شده استفاده کنید، توصیه‌های MSDS را دنبال کنید و تخلیه را طبق مقررات محلی مدیریت کنید.

• فرمولاسیون باقیمانده با آکریل آمید کم را انتخاب کنید (تولید کنندگان مشخصات مونومر را ارائه می دهند).
• هنگام کار با پودرها و محلول های غلیظ PPE ارائه دهید. اجتناب از استنشاق گرد و غبار
• زباله های مصرف شده حاوی پلیمر را با جداسازی جامدات معمولی درمان کنید و از قوانین تخلیه محیطی برای حوزه قضایی خود پیروی کنید.

مرجع سریع - محدوده دوز معمولی

جدول زیر دوزهای اولیه محافظه کارانه را خلاصه می کند. همیشه با تست های آزمایشگاهی تایید کنید. اینها نقاط شروعی برای تأیید روی نیمکت هستند.

چک لیست قبل از کار

• درجه دقیق پلیمر و محتوای مونومر را با مستندات تامین کننده تأیید کنید.
• تست های رئولوژی و فیلتراسیون HPHT را در دماها و شوری های برنامه ریزی شده انجام دهید.
• روش اختلاط/رقیق سازی و طرح اندازه گیری شامل روش پشتیبان تهیه کنید.
• نظارت بر طرح: رئولوژی، API/HPHT FL و عملکرد حذف مواد جامد را در فواصل منظم اندازه گیری کنید.
• قوانین مدیریت EHS و مراحل واکنش نشت را به خدمه منتقل کنید.

نتیجه‌گیری - پلی آکریل آمید یک افزودنی انعطاف‌پذیر و با کارایی بالا برای کاربردهای حفاری، تکمیل و سیمان‌کاری زمانی است که درجه، دوز و جابجایی با شرایط خوب مطابقت داشته باشد و با آزمایش‌های آزمایشگاهی تأیید شود. دوز اولیه محافظه کارانه، اختلاط منظم، و نظارت بر عملکرد معمول، مزایا را به حداکثر می رساند و خطرات تشکیل و عملیاتی را به حداقل می رساند.