بولي أكريلاميد في سوائل الحفر والإنجاز والأسمنت - الاستخدامات العملية والاختيار والإرشادات الميدانية

تشرح هذه المقالة إرشادات عملية تركز على الميدان لاستخدام بولي أكريلاميد (PAM) في سوائل الحفر، وسوائل الإكمال، وسوائل الأسمنت. ويغطي سبب اختيار PAM، وكيفية اختيار النوع المناسب، والجرعات النموذجية، والاختبارات المعملية التي يجب إجراؤها قبل الاستخدام الميداني، وإجراءات الخلط/الجرعات خطوة بخطوة، واستكشاف الأخطاء وإصلاحها الشائعة. وينصب التركيز على التعليمات القابلة للتنفيذ التي يمكن للمهندسين والمشرفين الميدانيين وفنيي المختبرات تطبيقها مباشرة.

لماذا يستخدم بولي أكريلاميد في سوائل الحفر

تُستخدم بوليمرات بولي أكريلاميد على نطاق واسع لأنها توفر لزوجة/انسيابية يمكن التحكم فيها، والتحكم في الترشيح، وتثبيت الصخر الزيتي، والمساعدة في إزالة المواد الصلبة دون إضافة كميات كبيرة من المواد الصلبة. يسمح وزنها الجزيئي العالي وشحنتها القابلة للضبط (أنيونية/كاتيونية/غير أيونية) للمركبين باستهداف وظائف محددة مع تقليل تلف التكوين عند اختيارها وتطبيقها بشكل صحيح.

الوظائف الأساسية في سوائل الحفر

• معدل الريولوجيا - يزيد من لزوجة القص المنخفضة لتنظيف الثقب وتعليق القطع مع السماح بسلوك القص العالي القابل للضخ.
• مخفض الترشيح / مساعد الجسر - يقلل من فقدان السوائل API/HPHT من خلال مسامات التكوين.
• تثبيت الصخر الزيتي - يربط الدقائق ويمكن أن يقلل من تورم الطين عند إقرانه بالأملاح/المثبطات المناسبة.
• مساعد الندف/التخثر - يعزز إزالة المواد الصلبة في دوائر التحكم في المواد الصلبة عند استخدامه كمندد بوليمر.

أنواع بولي أكريلاميد ومعايير الاختيار

اختر درجة PAM من خلال النظر في شحنة البوليمر، والوزن الجزيئي، وتحمل الملح وشكل الذوبان (مسحوق، مستحلب، سائل). إن مطابقة هذه الخصائص مع ظروف البئر (ملوحة التكوين، درجة الحرارة، الرقم الهيدروجيني والوظيفة المستهدفة) يؤدي إلى تحسين الأداء بشكل كبير ويقلل من خطر تلف التكوين.

استخدام بولي أكريلاميد في سوائل الحفر – إرشادات عملية

عند إضافة PAM إلى سوائل الحفر، تتمثل أهدافك عادةً في ضبط اللزوجة ذات معدل القص المنخفض (لنقل القطع)، وتقليل فقدان السوائل والمساعدة في التحكم في المواد الصلبة. اتبع التحقق من صحة المختبر أولاً؛ ثم قم بتنفيذ الجرعات الميدانية المحافظة مع المراقبة.

◀ الفحوصات المخبرية الموصى بها قبل التطبيق الميداني

• منحنى الريولوجيا (مقياس اللزوجة / مقياس الجريان) عند درجات الحرارة المستهدفة ومعدلات القص.
• اختبارات الترشيح API وHPHT مع البوليمر وبدونه.
• التوافق مع المحاليل الملحية (NaCl، KCl، CaCl₂)، ومثبطات التكلس والمواد المضافة الشائعة.
• اختبار الثبات الحراري عند درجة الحرارة الثابتة المتوقعة في قاع البئر وتاريخ القص.

◀ المبادئ التوجيهية للجرعات الميدانية

• البداية المنخفضة: تبلغ الجرعات الإضافية النموذجية لسائل الحفر 0.05-2.0 كجم/م3 (0.05-2.0 جم/لتر) اعتمادًا على الدرجة والهدف؛ تأكيد مع نتائج المختبر.
• إضافة البوليمر إلى الحفرة النشطة مع التحريض لتجنب الكتل؛ تساعد المساعدات المشتتة في الحصول على الدرجات المسحوقة.
• اترك 10-30 دقيقة من الخلط المتحكم فيه قبل إعادة اختبار الريولوجيا والترشيح.
• إذا تم استخدامه كمندد في التحكم في المواد الصلبة، فجرعته كمحلول مخفف عند تفريغ مزيل الرمل/المزيل حسب طلب البوليمر الذي يحدده المختبر.

بولي أكريلاميد في سوائل الإكمال – أفضل الممارسات

في استكمال السوائل، يتم استخدام PAM في المقام الأول للتحكم في فقدان السوائل، والمساعدة في تعليق المواد الداعمة أو المواد الصلبة أثناء وضعها، وتهيئة السائل للتثقيب والتحفيز. غالبًا ما تعطي تطبيقات الإكمال الأولوية للدرجات منخفضة المخلفات ومنخفضة الضرر في التكوين.

◀ الاختيار والتوافق لسوائل الإنجاز

• حدد الدرجات ذات الوزن الجزيئي المنخفض أو الدرجات المتحللة مائيًا بشكل خاص عندما يكون تقليل سماكة كعكة المرشح وتنظيفها أمرًا بالغ الأهمية.
• تفضل PAM غير الأيونية أو الكاتيونية منخفضة الشحن المصممة في المحاليل الملحية عالية الملوحة لتقليل هطول الأمطار وعدم التوافق مع الكاتيونات متعددة التكافؤ.
• قم بإجراء اختبارات الضرر الأساسي أو التكوين للتحقق من إمكانية التنظيف وتقليل النفاذية المتبقية.

بولي أكريلاميد في تدعيم السوائل – كيف يؤثر على سلوك الملاط

يمكن استخدام PAM في الأسمنت لتعديل ريولوجيا الملاط، وتقليل فقدان السوائل إلى التكوين أثناء التنسيب وتحسين كفاءة الإزاحة من خلال التحكم في تسييل الملاط. ومع ذلك، فإن التفاعل الكيميائي للأسمنت أمر بالغ الأهمية - لا تفترض التوافق دون اختبار.

◀ اعتبارات خاصة بالأسمنت

• التأثير على وقت السماكة: بعض درجات PAM تتسارع أو تؤخر ضبطها؛ قم دائمًا بإجراء اختبارات وقت السماكة (نمط API RP 10B-2) مع مزيج الأسمنت المختار.
• التحكم في فقدان السوائل: يمكن أن يقلل PAM من فقدان السوائل المبكر؛ تتحد مع إضافات فقدان السوائل القياسية (على سبيل المثال، النشا، LCMs الاصطناعية) كما تم التحقق من صحتها في اختبارات HPHT FL.
• التوافق مع المشتتات والمثبطات المستخدمة في ملاط ​​الأسمنت: تحقق من التفاعل الذي قد يغير كثافة الملاط أو ريولوجيته.

◀ الاختبارات المعملية والتحقق الميداني (متدرج)

يؤدي تسلسل قصير وعملي من الاختبارات إلى تقليل المفاجآت: ابدأ بتوافق الطاولة، ثم انتقل إلى محاكاة الأداء عند درجة الحرارة والملوحة المستهدفة، وأخيرًا التحقق من صحتها في ظل الظروف الديناميكية (القص/الشيخوخة).

1. اختبار الذوبان والتشتت - تأكد من عدم وجود هلام أو ترطيب بطيء.
2. خريطة الريولوجيا — قياس اللزوجة الظاهرة عند معدلات القص المنخفضة والمتوسطة والعالية (0.1–1000 ثانية⁻¹ مكافئة).
3. فقدان مرشح API وHPHT - يتم قياسه باستخدام البوليمر والسوائل الأساسية لقياس التحسن.
4. الاستقرار الحراري والقص - عمر العينات عند درجة حرارة قاع البئر الثابتة وتطبيق دورات القص.
5. اختبار التدفق الأساسي أو الضرر - للإكمال/التثبيت، قم بقياس النفاذية المتبقية بعد التعرض والتنظيف.

أفضل ممارسات الخلط والتعامل والجرعات

الخلط الصحيح يتجنب الكتل ويضمن الترطيب الكامل. اتبع إرشادات الشركة المصنعة فيما يتعلق بدرجات المسحوق مقابل درجات المستحلب واستخدم دائمًا خزان التخفيف المسبق أو خزان الترطيب عند التوصية بذلك.

• مسحوق PAM: مبلل مسبقًا أو يستخدم مذيب القص؛ أضف المسحوق ببطء إلى الماء أو الماء المالح أو الماء المغلي لمنع التكتل.
• المستحلب/المحلول PAM: يخفف إلى التركيز العامل (عادة 0.1-1% وزن/وزن لمحاليل البوليمر) قبل القياس في نظام التدوير.
• استخدم مضخات القياس المعايرة ومرشحات خط الفحص لمنع المراسلين البوليمريين وانسداد المضخة.
• تسجيل أرقام الدُفعات وعمر المحلول وظروف التخزين؛ تتمتع معظم محاليل PAM المائية بفترة صلاحية محدودة عند درجات حرارة مرتفعة.

التوافق والتفاعلات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها الشائعة

تنشأ المشاكل عادةً من عدم تطابق شحنة البوليمر مع تركيبة المحلول الملحي، أو الجرعة الزائدة، أو ضعف الترطيب. يسرد هذا القسم الأعراض والعلاجات العملية.

◀ المشكلات والإصلاحات النموذجية

• الأعراض: تزداد اللزوجة السريعة أو تتشكل. يصلح: تحقق من نوع البوليمر مقابل مستوى الأيونات المتعددة التكافؤ؛ تقليل الجرعة أو التبديل إلى درجة غير أيونية/منخفضة الشحن.
• الأعراض: تحسن طفيف أو معدوم في فقدان السوائل. يصلح: التحقق من الوزن الجزيئي (ارتفاع MW عادة ما يكون أفضل لسد)، وتأكيد التشتت المناسب ووقت الخلط الكافي.
• الأعراض: مشاكل الضخ أو المراسلين. يصلح: تأكد من التخفيف المناسب، واستخدم الشاشات المضمنة، وتحقق من توافق المضخة مع المحلول المائي.
• الأعراض: تلف التكوين أو سوء التنظيف. يصلح: استخدم درجات PAM ذات البقايا المنخفضة أو درجات السلسلة الأقصر وتأكد من أداء التنظيف الأساسي في الاختبارات المعملية.

اعتبارات البيئة والصحة والسلامة

تتميز PAM ومحاليلها عمومًا بسمية حادة منخفضة، ولكن بعض بقايا المونومر (الأكريلاميد) يمكن أن تكون ضارة. استخدم درجات المونومر المنخفضة المعتمدة لاستخدامها في حقول النفط، واتبع توصيات MSDS، وقم بإدارة التفريغ وفقًا للوائح المحلية.

• حدد التركيبات المتبقية منخفضة الأكريلاميد (توفر الشركات المصنعة مواصفات المونومر).
• توفير معدات الوقاية الشخصية عند التعامل مع المساحيق والمحاليل المركزة؛ تجنب استنشاق الغبار.
• قم بمعالجة النفايات المحتوية على البوليمر المستهلك عن طريق فصل المواد الصلبة التقليدية واتبع قواعد التفريغ البيئي الخاصة بالولاية القضائية الخاصة بك.

مرجع سريع - نطاقات الجرعة النموذجية

يلخص الجدول أدناه جرعات البداية المحافظة. تأكد دائمًا من خلال الاختبارات المعملية؛ هذه هي نقاط البداية للتحقق من مقاعد البدلاء.

قائمة مراجعة ما قبل العمل

• تأكد من درجة البوليمر الدقيقة ومحتوى المونومر مع وثائق المورد.
• إجراء اختبارات الريولوجيا وترشيح HPHT في درجات الحرارة والملوحة المخطط لها.
• قم بإعداد إجراء الخلط/التخفيف وخطة القياس بما في ذلك الطريقة الاحتياطية.
• مراقبة الخطة: قياس الريولوجيا، API/HPHT FL وأداء إزالة المواد الصلبة على فترات منتظمة.
• قم بتوصيل قواعد التعامل مع البيئة والصحة والسلامة وخطوات الاستجابة للانسكاب إلى الطاقم.

الخلاصة - يعتبر بولي أكريلاميد مادة مضافة مرنة وعالية الأداء لتطبيقات الحفر والإكمال والتثبيت عندما تتم مطابقة الدرجة والجرعة والتعامل مع ظروف البئر ويتم التحقق منها عن طريق الاختبارات المعملية. إن الجرعات الأولية المحافظة، والخلط المنضبط، ومراقبة الأداء الروتينية سوف تزيد من الفوائد وتقلل من مخاطر التكوين والتشغيل.