CMC для буровых растворов: контроль водоотдачи и реологии в нефтегазовой отрасли

В мире бурения нефти и газа, где ставки высоки, система бурового раствора является источником жизненной силы операции. Если грязь не справится, скважина выйдет из строя. Такие проблемы, как обрушение скважины, прихват трубы или повреждение пласта, могут стоить миллионы долларов из-за простоя.

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и ее высокоэффективный аналог полианионная целлюлоза (ПАЦ) являются отраслевыми стандартами для контроля этих рисков. Они действуют как «почки» илистой системы, регулируя потерю жидкости, и как «мышцы», вынося шлам на поверхность.

Однако неглубокая береговая скважина имеет совершенно иные потребности, чем глубокая морская буровая установка. Выбор неправильного сорта может привести к термическому разложению или осаждению солей. В этом руководстве подробно описано, как выбрать точные характеристики CMC для ваших условий бурения.

1. Критическая роль КМЦ в буровых растворах

КМЦ – это не просто загуститель; это многофункциональная добавка, определенная стандартами API (Американского института нефти).

A. Контроль потерь жидкости (снижение фильтрации)

• Механизм: КМЦ образует тонкую, прочную и низкопроницаемую фильтровальную корку на стенках скважины.

• Преимущество: Это предотвращает проникновение жидкой фазы бурового раствора (фильтрата) в пласт, что может вызвать набухание сланца и нестабильность ствола скважины.

B. Реология и очистка отверстий

• Механизм: высоковязкая КМЦ (КМЦ-HV) обеспечивает псевдопластическую вязкость (утончение при сдвиге).

• Преимущество:

  • Во время бурения: буровой раствор разжижается, чтобы снизить давление насоса и максимизировать скорость проникновения (ROP).

  • Во время остановки: Грязь сгущается, удерживая черенки, не позволяя им оседать и вызывать «застревание трубы».

C. Ингибирование сланцев

• Преимущество: КМЦ покрывает химически активные частицы глины (сланца), инкапсулируя их, предотвращая гидратацию и диспергирование. Это жизненно важно для бурения чувствительных глинистых пластов.

(Просмотрите наши оценки по стандарту API на нашем Список продуктов карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) .)

2. Ключевые факторы выбора: соответствие раствора скважине

При закупке КМЦ инженеры должны проанализировать скважинные условия.

Фактор 1: HV и LV (требования к вязкости)

• CMC-HV (высокая вязкость): используется, когда необходимо повысить вязкость для очистки скважины и снизить потери жидкости. Идеально подходит для растворов с низким содержанием твердых частиц.

• CMC-LV (низкая вязкость): используется, когда вам строго необходимо снизить потери жидкости без значительного увеличения вязкости бурового раствора. Это имеет решающее значение для буровых растворов высокой плотности, вязкость которых уже высока из-за твердых частиц.

Фактор 2: Сопротивление соли (на суше или на море)

• Пресноводные растворы: Стандартный CMC работает эффективно и экономически выгоден.

• Грязь с соленой водой/рассолом: стандартный КМЦ разрушается при высокой солености.

  • Решение: используйте PAC (полианионную целлюлозу) или CMC с высоким содержанием DS . Они имеют более высокую степень замещения, что делает их устойчивыми к электролитам (ионам солей). Они сохраняют свою реологию даже в насыщенном рассоле.

Фактор 3: Термическая стабильность

• Проблема: чем глубже скважины, тем выше температура. Стандартный CMC начинает разлагаться при температуре около 120°C (248°F), теряя вязкость.

• Решение: Для скважин с высоким давлением и высокой температурой (HPHT) требуются специализированные термостойкие марки или смеси синтетических полимеров. Однако для большинства стандартных лунок достаточно КМЦ высокой чистоты.

3. Тематические исследования: эффективность работы на местах

Пример 1: Морской соляной купол

• Проблема: оператор бурения на море столкнулся с массивным соляным куполом. Стандартный КМЦ, используемый в секции пресной воды, сразу же флокулировал при попадании в соль, вызывая резкое увеличение потери жидкости.

• Решение: Инженер по буровым растворам перешел на Unionchem PAC-LV (полианионная целлюлоза низкой вязкости)..

• Результат: PAC поддерживал контроль водоотдачи ниже 10 мл (тест API), несмотря на насыщенную соляную среду, предотвращая нестабильность сланца без резкого повышения реологии.

Пример 2: Оптимизация затрат на наземные буровые установки

• Задача: наземная буровая установка для бурения мелководных скважин необходима для снижения затрат на буровой раствор. Премиум PAC был излишним для благоприятных условий.

• Решение: переход на технический класс CMC-HV..

• Результат: Продукт обеспечил достаточную очистку скважин и образование фильтрационной корки за 60% стоимости предыдущей добавки, что идеально соответствует экономическим требованиям проекта.

Вывод: точность в грязевой яме

На нефтяном месторождении не существует универсальной присадки. Выбор между Standard CMC, CMC-LV или Premium PAC полностью зависит от вашей геологии, источника воды и бюджета. Правильный выбор обеспечивает стабильную калибровочную скважину, эффективную транспортировку шлама и, в конечном итоге, успешное завершение скважины.

В Unionchem мы поставляем полный спектр эфиров целлюлозы для нефтяных месторождений, которые производятся в соответствии со спецификациями API 13A или превосходят их..

Обеспечьте безопасность бурения операции. Ознакомьтесь с нашими Спецификации CMC для нефти и газа или запросите цену на оптовую поставку.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: В чем разница между CMC и PAC при бурении?

Ответ: PAC (полианионная целлюлоза) по существу представляет собой высокочистую версию КМЦ с высоким содержанием замещения. PAC обеспечивает превосходные характеристики в средах с соленой/соленой водой и лучшую термическую стабильность. КМЦ более экономически эффективен для применения в пресной воде.

Вопрос 2: Что означает «API 13A» для CMC?

Ответ: API 13A — это международный стандарт, установленный Американским институтом нефти для материалов для буровых растворов. Он определяет минимальные требования к потерям жидкости и вязкости. Продукция Unionchem разработана в соответствии с этими строгими стандартами.

В3: Когда мне следует использовать CMC-LV вместо CMC-HV?

О: Используйте CMC-LV (низкая вязкость), если раствор уже достаточно густой (из-за глин или утяжелителей), но потеря жидкости все еще велика. Это уменьшает фильтрацию, не делая буровой раствор непригодным для перекачивания. Используйте CMC-HV , когда вам нужно увеличить вязкость для транспортировки шлама.

Вопрос 4: Является ли CMC экологически безопасным при сбросе в море?

Ответ: Да, КМЦ — это нетоксичный биоразлагаемый полимер, полученный из натуральной целлюлозы. Во многих юрисдикциях он обычно классифицируется как PLONOR (не представляет риска или не представляет никакого риска), что делает его более безопасным, чем синтетические полимеры, для выбросов в окружающую среду.