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聚阴离子纤维素

  聚阴离子纤维素钠盐(PAC)是白色或微黄色的粉末,无毒、无味,它可以溶解于水中,有很好的耐热稳定性和耐盐性,抗菌性强,低粘性PAC是一种高品质、低分子量、低粘度的纤维素聚合物,高粘型PAC是一种高品质、高分子量、高粘度的纤维素聚合物。用该产品配制的泥浆流体具有良好的降失水性、抑制性、较高的耐温性。广泛应用于石油钻井,特别是盐水井和海洋石油钻井。

 一、在石油、天然气钻探、掘井等工程领域的应用

     钻井液与完井液技术是石油井工程的重要组成部分,它在确保安全、优质及快速钻井中起着关键性的作用。作为一类用来调整钻井液与完井液性能的处理剂,纤维素衍生物的主要作用是体现降滤失和增粘方面。

     一般认为,聚阴离子纤维素降滤失机理主要是:通过在钻井液粘土颗粒表面形成吸附溶剂化层提高体系的聚结稳定性;通过对粘土细颗粒的保护作用阻碍粘土细颗粒粘结变大;通过提高滤液的粘度和堵孔作用降低泥饼的渗透性。

聚阴离子纤维素在所有水基钻井液中易分散,从淡水直至饱和盐水钻井液均可适用。在低固相和无故相钻井液中,能够显著地降低滤失量并减薄泥饼厚度,并对页岩水化有较强的抑制作用。与常规工艺生产的CMC相比,PAC有以下特点:

    a.取代度高、取代均匀、透明度高、可控制粘度和降水失量;

    b.适合淡水、海水或饱和盐水的任何水基泥浆;

    c.用该产品配制的泥浆具有良好的降失水性、拟制性和耐高温的特性;

d用该产品配制的泥浆具有流变性,

E.能在高盐介质中抑制粘土和页岩的分散和膨胀、从而使井壁污染得到控制;

F.稳定软土结构,防止由于水位上升引起的井壁崩塌;

G.在井钻通过岩面时,减缓泥浆中钻削固体的堆积;

H.抑制钻管中的紊流度,使回流系统保持最小的压力损失;

I.使泥浆能够提高造浆量,降低滤失量;

P.能稳定泥浆泡沫。

所以说,PAC作为抑制剂和降失水剂较理想,由PAC配制的泥浆主流体在高盐的介质中(一价盐)抑制黏土和页岩的分散和膨胀,控制井壁的污染。另外利用PAC配置成泥浆修井液是低固相的,不至于因固体阻止生产的渗透能力,即不破坏生产层;且滤失水量少,即抗失水能力强,进入生产层的水量少,可以避免水的进入因乳状液阻塞而形成水镇现象。可以避免生产层遭永久性毁坏,具有清洁井眼的携带能力。

纤维素羧甲基化后产物取代基--CH2OONa基团在葡萄糖环基上的分布越均匀,整个大分子链上有更多的结构单元易于水化,泥浆中的反离子对纤维素羧甲基化后产物的聚离子的电荷中和作用就越少,大分子链的扩张程度更大,更有利水化,发挥对泥浆的保护作用。由于聚阴离子纤维素PAC取代均匀、抗温抗盐性好,在复杂的环境中粘度稳定,有较高的失水控制力,能够长期控制钻井液的流变性,充分发挥其应有的功能。通常产物的取代度越大,分布越均匀,大分子在溶液中能够更大程度地扩张,更有利于化水,也更有利于提升它对泥浆的保护作用。降失水与降粘剂一般用低粘度PAC。按API失水仪测定降失水量方法,对PAC进行了测定。采用API失水仪,在0.7Mpa压力下进行测试。(表1

二、聚阴离子纤维素钠盐(PAC)的特性

   (1)适合用于从淡水到饱和盐水的任何泥浆

   (2)低粘型PAC能有效减少滤失量,且不显著增加体系粘液,尤其是高固含量系统。

   (3)髙粘型PAC造浆量高,降滤失作用明显。尤其适用于低固相泥浆和无固相盐水泥浆。 

   (4PAC配制的泥浆流体能在高盐介质中抑制粘土和页岩的分散和膨胀,从而使井壁污染得到控制。

   (5)优良的泥浆钻井液和修井液,也是高效的压裂液。

三、聚阴离子纤维素钠(PAC)的应用

   (1PAC在钻井液中的应用

   PAC作为抑制剂和降失水剂是很理想的,PAC配制的泥浆流体能在高盐介质中抑制粘土和页岩的分散和膨胀,从而使井壁污染得到控制。由于PACCMC具有反应均匀性好、取代度高、透明度好、耐盐和耐热性能卓越,所以由OCMA标准测得较高的造浆量(PAC-HV)和较低的滤失水量(PAC-LV).

(2) PAC在修井液中的应用

PAC配制的修井液是低固相的,不至于因固体而阻塞生产层的渗透能力,不会损害生产层;而且具有低的失水量,是进入生产层的水量减少,而进入的水会因乳液阻塞而形成水镇现象。

PAC配制的修井液提供了其它修井液所没有的优点;

保护生产层免遭永久性的损害;

具有清洁井眼的携带能力,而且维护井眼的工作量减少;

具有抵抗水和泥沙渗入的能力,而且很少起泡;

能储存或井与井之间转用,比一般泥浆修井液成本低;

   (3PAC在压裂液中的作用

    用PAC配制的压裂液能耐2%KCL溶液(配制压裂液时必须加)和溶解性好。使用方便,可以现场配制,而且成胶速度快,携沙能力强。在低渗透压的地层中使用,其压裂效果更为卓越。