ポリアニオン性セルロース (PAC) は、主に掘削液の流体損失低減剤、粘度向上剤、レオロジー調整剤として使用されます。 この論文では、粘度、レオロジー、置換均一性、純度、塩粘度比などの PAC の主要な物理的および化学的指標を、掘削液での応用指標と組み合わせて簡単に説明します。
PAC は独特の分子構造により、淡水、海水、海水、飽和食塩水において優れた使用性能を発揮します。 掘削液の濾過液減少剤として使用すると、PAC は効率的な水分損失制御能力を持ち、形成される泥ケーキは薄くて丈夫になります。 増粘剤として、掘削液の見掛け粘度、塑性粘度、動的せん断力を迅速に改善し、泥水のレオロジーを改善および制御できます。 これらの用途特性は、製品の物理的および化学的指標と密接に関連しています。
1. PAC 粘度と掘削液への応用
PAC粘度は、水に溶解した後に形成されるコロイド溶液の特性です。 PAC 溶液のレオロジー挙動は、その用途に重要な影響を与えます。 PAC の粘度は、重合度、溶液濃度、温度に関係します。 一般に、重合度が高くなるほど粘度は高くなりますが、重合度が高くなるほど粘度は高くなります。 粘度は、PAC 濃度の増加とともに増加しました。 溶液の粘度は温度の上昇とともに低下します。 NDJ-79 またはブルックフィールド粘度計は、通常、PAC 製品の物理的および化学的指標の粘度をテストするために使用されます。 PAC 製品の粘度は、用途の要件に応じて制御されます。 PAC を粘着付与剤やレオロジー調整剤として使用する場合、通常は高粘度の PAC が必要になります (製品モデルは通常 pac-hv、pac-r など)。 PAC が主に流体損失低減剤として使用され、掘削液の粘度を上昇させたり、使用中の掘削液のレオロジーを変化させたりしない場合、低粘度の PAC 製品が必要になります (製品モデルは通常 pac-lv および pac-l)。
実際の応用では、掘削液のレオロジーは次のことに関連します。(1) 掘削液が掘削材を運び、坑井を洗浄する能力。 （２）浮上力。 (3) シャフト壁の安定化効果。 (4) 掘削パラメータの最適化設計。 掘削液のレオロジーは、通常、600 rpm、300 rpm、200 rpm、100 rpm、および 6 rpm の 6 速度回転粘度計によってテストされます。 3 RPM の測定値は、掘削液中の PAC のレオロジーを反映する見掛け粘度、塑性粘度、動的せん断力、静的せん断力の計算に使用されます。 同じ場合、PAC の粘度が高いほど、見掛け粘度および塑性粘度が高くなり、動的せん断力および静的せん断力が大きくなります。
さらに、水ベースの掘削流体には多くの種類（淡水掘削流体、化学処理掘削流体、カルシウム処理掘削流体、塩水掘削流体、海水掘削流体など）があるため、PACのレオロジーはさまざまです。掘削液システムは異なります。 特殊な掘削流体システムの場合、PAC の粘度指数のみから掘削流体の流動性への影響を評価すると、大きな誤差が生じる可能性があります。 例えば、海水掘削液系では、塩分が多く含まれているため、製品の粘度は高いものの、置換度が低いと製品の耐塩性が低くなり、増粘効果が劣ります。使用過程で製品の粘度が低下し、その結果、掘削液の見掛け粘度、プラスチック粘度、および動的せん断力が低下し、その結果、掘削液の掘削切粉を運ぶ能力が低下し、深刻な固着につながる可能性があります。ケース。
2.PACの置換度・均一性と掘削液への適用性能
PAC 製品の置換度は通常 0.9 以上です。 ただし、さまざまなメーカーのニーズが異なるため、PAC 製品の代替度は異なります。 近年、石油サービス会社は PAC 製品の用途性能要件を継続的に改善しており、高度な代替性を備えた PAC 製品の需要が高まっています。
PAC の置換度と均一性は、製品の塩粘度比、耐塩性、ろ過損失と密接な関係があります。 一般に、ＰＡＣの置換度が高いほど、置換の均一性が向上し、生成物の塩粘度比、耐塩性および濾過性が向上する。
PAC を強電解質の無機塩溶液に溶解すると、溶液の粘度が低下し、いわゆる塩効果が生じます。 塩によってイオン化された陽イオンと -coh2coo - H2O 陰イオン基の作用により、PAC 分子の側鎖の等電性が減少します (または除去されます)。 静電反発力が不十分であるため、PAC 分子鎖はカールして変形し、分子鎖間の水素結合の一部が切断され、元の空間構造が破壊され、特に水の粘度が低下します。
PAC の耐塩性は通常、塩粘度比 (SVR) によって測定されます。 SVR 値が高い場合、PAC は良好な安定性を示します。 一般に、置換度が高く、置換の均一性が良好であるほど、SVR 値は高くなります。
PAC を濾液還元剤として使用すると、掘削液中で長鎖の多価アニオンにイオン化する可能性があります。 分子鎖中のヒドロキシル酸素基とエーテル酸素基は、粘性粒子の表面で酸素と水素結合を形成するか、粘土粒子の結合切断端で Al3+ と配位結合を形成するため、PAC は粘土に吸着されます。 複数のカルボン酸ナトリウム基が水和することにより、粘土粒子表面の水和膜が厚くなり、衝突による粘土粒子の大きな粒子への凝集（接着剤保護）が防止され、複数の微細な粘土粒子がPACの分子鎖上に吸着されます。同時にシステム全体を覆う混合ネットワーク構造を形成し、粘性粒子の凝集安定性を向上させ、掘削液中の粒子の含有量を保護し、緻密な泥ケーキを形成し、濾過を減らします。 PAC製品の置換度が高いほど、カルボン酸ナトリウムの含有量が多くなり、置換の均一性が向上し、水和膜がより均一になり、掘削液中のPACのゲル保護効果が強くなります。流体損失の減少効果が明らかです。
3. PAC の純度と掘削液への応用
掘削流体システムが異なる場合、掘削流体処理剤および処理剤の投与量も異なるため、異なる掘削流体システムにおけるPACの投与量も異なる場合があります。 掘削液中の PAC の投与量が指定されており、掘削液のレオロジーと濾過低減が良好な場合、純度を調整することでこれを達成できます。
同じ条件下では、PAC の純度が高いほど、製品の性能が向上します。 しかし、製品性能に優れたPACの純度は必ずしも高いとは限りません。 製品の性能と純度のバランスは、実際の状況に応じて決定する必要があります。
4. 掘削液における PAC の抗菌および環境保護の適用性能
特定の条件下では、一部の微生物が PAC の分解を引き起こし、特にセルラーゼとピークアミラーゼの作用下で PAC 主鎖の破壊と還元糖の形成が起こり、重合度が低下し、溶液の粘度が低下します。 。 PAC の抗酵素能力は主に分子置換の均一性と置換度に依存します。 置換均一性が良く、置換度が高い PAC は、より優れた抗酵素性能を持っています。 これは、グルコース残基によって結合された側鎖が酵素の分解を防ぐことができるためです。
PACの置換度が比較的高いため、抗菌性能に優れ、実際の使用においても発酵による腐敗臭が発生しないため、特別な防腐剤を添加する必要がなく、現場施工に適しています。
PACは無毒無害なので環境を汚染しません。 さらに、特定の微生物条件下では分解される可能性があります。 したがって、掘削廃液中のPACの処理は比較的容易であり、処理後は環境に無害です。 したがって、PAC は優れた環境保護掘削液添加剤です。
投稿時間: 2021 年 5 月 18 日