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水ベースの掘削流体におけるポリアニオン性セルロース (PAC) の適用

ポリアニオン性セルロース (PAC) は、主に掘削流体の流体損失低減剤、増粘剤、およびレオロジー調整剤として使用されます。この論文では,掘削流体における適用指標と組み合わせて,粘度,レオロジー,置換均一性,純度,および塩粘度比などのPACの主な物理的および化学的指標を簡単に説明する。
PAC のユニークな分子構造により、淡水、塩水、海水、飽和塩水で優れた適用性能を発揮します。掘削液のろ液低減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です。増粘剤として、掘削流体の見かけの粘度、塑性粘度、および動的せん断力を迅速に改善し、泥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 粘度と掘削流体への応用

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、および温度に関連しています。一般的に、重合度が高いほど粘度が高くなります。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、アプリケーションの要件に従って制御されます。PAC を粘着付与剤またはレオロジー調整剤として使用する場合、通常、高粘度の PAC が必要です (製品モデルは通常、pac-hv、pac-r などです)。PAC が主に流体損失低減剤として使用され、掘削流体の粘度を増加させたり、使用中の掘削流体のレオロジーを変更したりしない場合は、低粘度の PAC 製品が必要です (製品モデルは通常 pac-lv および pac-l です)。
実際の適用では、掘削流体のレオロジーは以下に関連しています。(2) 浮上力;(3)立坑壁の安定化効果;(4) 掘削パラメータの最適化設計。掘削流体のレオロジーは通常、6 速回転粘度計 (600 rpm、300 rpm、200 rpm、100 rpm、および 6 rpm) によってテストされます。3 RPM の読み取り値を使用して、見かけの粘度、塑性粘度、動的せん断力、および静的せん断力を計算します。これらは、掘削液中の PAC のレオロジーを反映しています。同じ場合、PACの粘度が高いほど、見かけの粘度と塑性粘度が高くなり、動的せん断力と静的せん断力が大きくなります。
さらに、多くの種類の水ベースの掘削流体 (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、塩類掘削流体、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。掘削流体システムは異なります。特別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、大きな偏差が生じる可能性があります。たとえば、海水掘削流体システムでは、塩分が多いため、製品の粘度は高くなりますが、製品の置換度が低いと、製品の耐塩性が低くなり、粘度上昇効果が低下します。その結果、掘削液の見かけの粘度、塑性粘度、および動的せん断力が低くなり、掘削液の掘削切削物を運ぶ能力が低下し、深刻な状況での固着につながる可能性があります。ケース。

2.PACの置換度と均一性および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製品のアプリケーション性能要件を継続的に改善しており、置換度の高い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、およびろ過損失と密接に関連しています。一般に、PAC の置換度が高いほど、置換の均一性が高くなり、製品の塩粘度比、耐塩性、ろ過性が向上します。
PAC を強電解質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 分子の側鎖のホモ電気性が低下します (または除去さえされます)。静電反発力が不足すると、PAC 分子鎖がカールして変形し、分子鎖間の水素結合の一部が壊れ、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、置換の均一性が高いほど、SVR 値は高くなります。
PAC をろ液還元剤として使用すると、掘削流体中で長鎖の多価陰イオンにイオン化できます。分子鎖の水酸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 + と配位結合を形成し、PAC を粘土に吸着させることができます。複数のカルボン酸ナトリウム基が水和することで粘土粒子表面の水和膜が厚くなり、衝突による粘土粒子同士の凝集を防ぎ(接着剤保護)、複数の微細な粘土粒子がPACの分子鎖に吸着します。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、掘削流体中の粒子の内容を保護し、密な泥ケーキを形成し、ろ過を減らします。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高くなり、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のゲル保護効果がより強くなります。明らかな流体損失低減の効果。

3. PAC の純度と掘削流体への応用

掘削流体システムが異なる場合、掘削流体処理剤と処理剤の投与量が異なるため、異なる掘削流体システムでのPACの投与量は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、掘削液が良好なレオロジーとろ過低減を備えている場合、純度を調整することで達成できます。
同じ条件下で、PAC の純度が高いほど、製品の性能が向上します。しかし、製品性能の良いPACの純度は必ずしも高くありません。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 抗菌および環境保護の適用性能

特定の条件下では、特にセルラーゼとピークアミラーゼの作用下で、一部の微生物がPACを分解させ、PAC主鎖の破壊と還元糖の形成を引き起こし、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。良好な置換均一性と置換度の高い PAC は、抗酵素性能が優れています。これは、グルコース残基によって連結された側鎖が酵素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、抗菌性能が高く、実際の使用では発酵による腐敗臭が発生しないため、特別な防腐剤を追加する必要がなく、現場での建設に役立ちます。
PAC は無毒で無害であるため、環境への汚染はありません。さらに、特定の微生物条件下で分解することができます。したがって、掘削廃液中の PAC の処理は比較的容易であり、処理後の環境に無害です。したがって、PAC は優れた環境保護掘削流体添加剤です。


投稿時間: 2021 年 5 月 18 日