โพลีเมอร์ประจุบวกสำหรับอิมัลชันการแตกหักของกรด: เกลือและความร้อน

อ อิมัลชันการแตกหักของกรด (HCl ที่เป็นอิมัลชันโดยทั่วไปในเฟสไฮโดรคาร์บอนภายนอก) มักถูกเลือกเพื่อชะลอปฏิกิริยาของกรด-หิน ปรับปรุงการกระจายตัวของการกัดกร่อน และเพิ่มความยาวการแตกหักที่มีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ในอ่างเก็บน้ำที่มีความเค็มสูงและอุณหภูมิสูง โหมดความล้มเหลวสองโหมดจะมีอิทธิพลเหนือการประเมินหลังงานเป็นประจำ: ดินเหนียวบวม และ การอพยพของอนุภาค (ละเอียด) .

ความเสี่ยงเหล่านี้เพิ่มขึ้นเมื่อการก่อตัวของของแข็งที่ละลายในน้ำเกลือ (TDS) อยู่ใน  150,000–250,000 มก./ลิตร ช่วงและอุณหภูมิคงที่ของก้นหลุมคือ 140–180°ซ เนื่องจากอิมัลชันและสารเติมแต่งต้องเผชิญกับความเครียดจากความร้อนที่สูงขึ้น และดินเหนียว/ละเอียดสามารถเคลื่อนที่ได้โดยการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของความแรงของไอออนิกและ pH ในระหว่างการสัมผัสกรดและการรั่วไหล

ปัญหาทั่วไปที่พบหลังการรักษา

• การคัดกรองตั้งแต่เนิ่นๆ หรือแรงกดดันในการรักษาที่เพิ่มขึ้นแม้จะมีอัตราคงที่ (บ่งชี้ถึงการเชื่อมค่าปรับหรือการอุดตันใกล้หลุมเจาะ)
• ผลผลิตหลัง frac ต่ำกว่าที่คาดในแนวดินเหนียว (การบวมและการกระจายตัวลดการซึมผ่านที่มีประสิทธิภาพ)
• การลดลงอย่างรวดเร็วหลังการทำความสะอาดครั้งแรก (การระดมค่าปรับจะกระจายและอุดรูพรุนบริเวณปลายน้ำอีกครั้ง)

แนวทางบรรเทาผลกระทบเชิงปฏิบัติคือการรวมเอา ประจุบวกโพลิเมอร์ ออกแบบมาเพื่อ ทนต่อเกลือและทนความร้อน โดยเฉพาะเพื่อป้องกันการบวมของดินเหนียวและจำกัดการเคลื่อนย้ายของอนุภาคในระหว่างและหลังการสัมผัสกรด

▶ วิธีที่โพลีเมอร์ประจุบวกทำให้ดินเหนียวคงตัวและควบคุมละเอียดได้อย่างไร

ดินเหนียว (โดยเฉพาะชั้นผสมสเมกไทต์/อิลไลต์) และค่าปรับจำนวนมากมีประจุพื้นผิวเป็นลบสุทธิ ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด การแลกเปลี่ยนไอออนและการละลายอาจรบกวนเคมีของพื้นผิว และเพิ่มความเสี่ยงในการกระจายตัว โพลีเมอร์ประจุบวกที่เลือกอย่างเหมาะสมจะดูดซับบนพื้นผิวที่มีประจุลบ และให้ความเสถียรโดยการดึงดูดด้วยไฟฟ้าสถิตและการปรับเปลี่ยนประจุของพื้นผิว

กลไกหลักที่เกี่ยวข้องกับอิมัลชันการแตกหักของกรด

• การยับยั้งการบวมของดินเหนียว: หมู่ประจุบวกจะครอบครองพื้นที่แลกเปลี่ยนและลดการดูดซึมน้ำ/การขยายตัวในระหว่างที่เกิดแรงกระแทกของไอออนิกที่เกิดจากการรั่วไหลของกรดและการไหลย้อนกลับของน้ำเกลือที่ตามมา
• ค่าปรับ: การดูดซับจะสร้างชั้นโพลีเมอร์บาง ๆ ที่เพิ่มการยึดเกาะของอนุภาคและเกรน ซึ่งลดความน่าจะเป็นที่จะหลุดออกภายใต้การไล่ระดับด้วยความเร็วสูงและความดัน
• การควบคุมการกระจายตัว: แรงผลักที่ลดลง (มักสังเกตได้ว่ามีศักย์ซีตาที่มีขนาดต่ำกว่า) จะจำกัดการเคลื่อนตัวของเกล็ดเลือดจากดินเหนียว

ในทางปฏิบัติ ตัวเลือกที่ดีที่สุดจะรักษาการดูดซับและประสิทธิภาพไว้ แม้ว่าจะสัมผัสกับกรดเข้มข้นก็ตาม (โดยทั่วไป เอชซีแอล 15–28% โดยน้ำหนักในการออกแบบการกระตุ้นหลายๆ แบบ) และน้ำเกลือที่มีความเข้มข้นไดวาเลนต์ (Ca ² /มก ² ) ที่สามารถปิดการใช้งานเคมีที่อ่อนแอกว่าได้

“ความทนทานต่อเกลือและทนความร้อน” ควรหมายถึงอะไรในข้อกำหนดเฉพาะ

สำหรับแอปพลิเคชันนี้ "ความทนทานต่อเกลือและความต้านทานความร้อน" ไม่ควรถือเป็นภาษาทางการตลาด โดยจำเป็นต้องแมปกับเกณฑ์การยอมรับที่วัดได้ในน้ำเกลือและสภาวะอุณหภูมิที่ตรงกับความเป็นจริงในหลุมเจาะของงาน

เป้าหมายประสิทธิภาพเชิงปฏิบัติที่จะขอจากซัพพลายเออร์หรือตรวจสอบภายในองค์กร

หากผลิตภัณฑ์ไม่สามารถบรรลุเป้าหมายเหล่านี้พร้อมกันได้ ผลิตภัณฑ์อาจทำงานได้ในตะแกรงในห้องปฏิบัติการน้ำจืด แต่ล้มเหลวภายใต้ความเค็มหรืออุณหภูมิระดับภาคสนาม สำหรับงานอิมัลชันการแตกหักของกรด จุดตัดของ ความร้อนของน้ำเกลือที่เป็นกรด เป็นพื้นที่คุณสมบัติที่สำคัญ

▶ คำแนะนำในการกำหนดสูตร: ตำแหน่งที่พอลิเมอร์ประจุบวกพอดีกับระบบกรดอิมัลซิไฟด์

ในการออกแบบกรดอิมัลชัน โดยทั่วไปโพลีเมอร์จะถูกวางตำแหน่งเป็นสารเติมแต่งควบคุมดินเหนียว/ละเอียด ซึ่งจะต้องคงประสิทธิภาพไว้แม้จะมีสารลดแรงตึงผิว สารยับยั้งการกัดกร่อน สารควบคุมเหล็ก และเฟสกรดภายในของอิมัลชัน เป้าหมายคือเพื่อรักษาการดูดซับบนพื้นผิวแร่โดยไม่ทำลายอิมัลชันหรือสร้างของแข็ง

ช่วงการจ่ายสารทั่วไปที่ใช้สำหรับการคัดกรอง (ปรับให้เข้ากับระบบของคุณ)

• เริ่มคัดกรองได้ที่ 0.1–0.5 น้ำหนัก% โพลีเมอร์ที่ใช้งานอยู่ในเฟสกรดเพื่อรักษาเสถียรภาพของดินเหนียว จากนั้นจึงปรับให้เหมาะสมตามข้อมูลคอร์ฟลอยด์หรือข้อมูลการบวมตัว
• เพิ่มปริมาณเมื่อปริมาณสเมกไทต์ ค่าปรับ หรือการรั่วไหลสูง ลดเมื่อความไวในการซึมผ่านหรือความเสี่ยงในการกักเก็บโพลีเมอร์สูง

ลำดับการผสมที่ช่วยลดความเสี่ยงที่เข้ากันไม่ได้

1. เตรียมบรรจุภัณฑ์ที่เป็นกรด (HCl บวกกับสารยับยั้งการกัดกร่อนและตัวเพิ่มความเข้มข้นตามต้องการ) และตรวจสอบความชัดเจน
2. เติมโพลีเมอร์ประจุบวกอย่างช้าๆ ด้วยความปั่นป่วนสม่ำเสมอเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดตาปลาหรือมีความเข้มข้นมากเกินไปเฉพาะที่
3. เพิ่มการควบคุมธาตุเหล็กและสารเติมแต่งพิเศษอื่นๆ หลังจากการให้ความชุ่มชื้น/การกระจายตัวของโพลีเมอร์มีความสม่ำเสมอในการมองเห็น
4. แนะนำแพ็คเกจอิมัลซิไฟเออร์และสร้างอิมัลชันการแตกหักของกรดภายใต้แรงเฉือนที่ควบคุม ตรวจสอบความเสถียรที่อุณหภูมิพื้นผิวที่คาดหวัง

จุดตรวจควบคุมคุณภาพ: หากเกิดหมอกควัน สตริงเกอร์ หรือตะกอนหลังจากการเติมโพลีเมอร์ ห้ามดำเนินการอิมัลชันจนกว่าความเข้ากันได้จะได้รับการแก้ไข (ปรับลำดับการผสม ความแรงของไอออนิก หรือการเลือกสารเติมแต่ง)

▶ โปรแกรมการประเมินห้องปฏิบัติการพร้อมผลลัพธ์ตัวอย่างที่คุณสามารถทำซ้ำได้

โปรแกรมห้องปฏิบัติการที่มีประสิทธิภาพควรพิสูจน์ว่าโพลีเมอร์ป้องกันการบวมและการเคลื่อนตัวภายใต้สภาวะของน้ำเกลือ กรด และอุณหภูมิที่เป็นตัวแทนของการบำบัด ด้านล่างนี้คือชุดการทดสอบเชิงปฏิบัติและตัวอย่างรูปแบบผลลัพธ์ (ภาพประกอบของประสิทธิภาพการยอมรับและคุณภาพ)

ตัวอย่างเมทริกซ์การคัดกรอง (ภาพประกอบ)

การตีความ: โพลีเมอร์เป็นที่ยอมรับได้เมื่อมันลดการบวม/การกระจายตัวไปพร้อมๆ กัน และรักษาความสามารถในการซึมผ่านได้โดยไม่ทำให้อิมัลชันการแตกหักของกรดที่อุณหภูมิไม่เสถียร

▶ การดำเนินการภาคสนาม: กลยุทธ์การจัดวางที่รักษาการควบคุมดินเหนียว

แม้แต่ผู้สมัครห้องปฏิบัติการที่แข็งแกร่งก็สามารถทำงานได้ต่ำกว่าหากวางไม่ถูกต้อง โพลีเมอร์ต้องสัมผัสกับพื้นผิวที่มีดินเหนียวในช่วงเวลาที่ไอออนิกและค่า pH ชั่วคราวรุนแรงที่สุด (กรดรั่วไหลและไหลกลับเร็ว) ในงานกรดอิมัลชัน การจัดวางยังได้รับอิทธิพลจากพฤติกรรมการรั่วไหลของอิมัลชันและกลยุทธ์การผัน

แนวทางปฏิบัติในการปฏิบัติงานที่มักจะปรับปรุงผลลัพธ์

• ให้โพลีเมอร์อยู่ในเฟสเดียวกันอย่างสม่ำเสมอ (โดยทั่วไปคือเฟสกรดภายใน) เพื่อหลีกเลี่ยงความผันผวนของความเข้มข้นที่อาจลดความสามารถในการทำนายการดูดซับ
• หลีกเลี่ยงการเจือจางโดยไม่ได้วางแผนด้วยน้ำที่มีความเค็มต่ำในสถานที่ การเปลี่ยนแปลงไอออนิกอย่างกะทันหันอาจเพิ่มความเสี่ยงในการกระจายตัวของดินเหนียวระหว่างการเปลี่ยนผ่าน
• ตรวจสอบความเข้มข้นของสารเติมแต่งผ่านการสอบเทียบก่อนงาน การใช้ยาเกินขนาดเป็นสาเหตุของ “ความสำเร็จในห้องปฏิบัติการ ความล้มเหลวในภาคสนาม” บ่อยครั้ง
• หากใช้พรีฟลัช ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่ได้ดึงชั้นประจุบวกออก (ตัวเว้นระยะที่มีประจุลบอย่างรุนแรงบางตัวสามารถลดการกักเก็บได้)

เมื่อวัตถุประสงค์คือการควบคุมดินเหนียวและละเอียดในแหล่งกักเก็บน้ำเค็มที่ร้อน ตัวชี้วัดความสำเร็จหลักควรเป็น การเก็บรักษาการซึมผ่านระหว่างการไหลกลับ แทนที่จะเป็นเพียงพฤติกรรมกดดันในการรักษาในระยะสั้น

▶ การแก้ไขปัญหา: การวินิจฉัยที่รวดเร็วเมื่อประสิทธิภาพไม่เป็นไปตามข้อกำหนด

ตารางด้านล่างแสดงแผนผังการวินิจฉัยในทางปฏิบัติสำหรับปัญหาทั่วไปที่พบเมื่อรวมโพลีเมอร์ประจุบวกเข้ากับอิมัลชันที่ทำให้กรดแตกร้าวภายใต้ความเค็มและอุณหภูมิสูงจัด

กฎง่ายๆ: หากอิมัลชันมีเสถียรภาพแต่ความสามารถในการซึมผ่านยังคงลดลง ให้จัดลำดับความสำคัญของประสิทธิภาพการดูดซับ (การบวม/การไหลเข้าของแกนกลาง) มากกว่าการวัดอิมัลชัน และปรับเคมีโพลีเมอร์หรือขนาดยาให้เหมาะสมอีกครั้งสำหรับแร่วิทยาของดินเหนียว

▶ รายการตรวจสอบการดำเนินงานด้านการจัดซื้อและความพร้อมของงาน

ใช้รายการตรวจสอบนี้เพื่อให้แน่ใจว่าโพลีเมอร์ประจุบวกที่เลือกรองรับได้อย่างแท้จริง อิมัลชันการแตกหักของกรด ประสิทธิภาพในอ่างเก็บน้ำที่ต้องการ ทนต่อเกลือและทนความร้อน .

• ยืนยันว่าไม่มีการตกตะกอนในน้ำเกลือที่เป็นตัวแทน (รวมถึง CaCl ₂ /มกCl ₂ ระดับ) ที่พื้นผิวและอุณหภูมิที่สูงขึ้น
• ยืนยันความคงตัวในส่วนผสมของกรดและหินชนวนสารเติมแต่ง (สารยับยั้ง การควบคุมธาตุเหล็ก ตัวทำละลายร่วม ฯลฯ)
• รันการทดสอบการกักเก็บการซึมผ่านอย่างน้อยหนึ่งครั้ง (คอร์ฟลอยด์หรือเทียบเท่า) ภายใต้อุณหภูมิที่มีความไวต่ออัตราการไหลย้อนกลับ
• ตรวจสอบความคงตัวของอิมัลชันโดยมีโพลีเมอร์รวมอยู่ด้วย (การแก่โดยร้อน การสังเกตการแยกตัว และประสิทธิภาพหลังการแก่)
• กำหนดวิธีการควบคุมคุณภาพภาคสนาม (การตรวจสอบความเข้มข้น เกณฑ์ลักษณะที่ปรากฏ และขีดจำกัดเวลาค้าง)

เมื่ออุปกรณ์ควบคุมเหล่านี้เข้าที่แล้ว จะต้องทนต่อเกลือและทนความร้อน ประจุบวกโพลิเมอร์ สามารถลดอาการบวมและการเคลื่อนตัวของค่าปรับได้อย่างมาก ช่วยให้การรักษาทำให้ใบหน้าที่แตกหักสะอาดขึ้น และการนำไฟฟ้าหลังเลิกงานมีความคงทนมากขึ้น