Kationos polimer savas repesztő emulzióhoz: só és hő
An savas repesztő emulzió (általában emulgeált HCl külső szénhidrogén fázisban) gyakran a sav-kőzet reakció lassítására, a maratási eloszlás javítására és a hatékony repedési hossz meghosszabbítására választják ki. A magas sótartalmú és magas hőmérsékletű tározókban azonban rutinszerűen két meghibásodási mód dominál a munka utáni értékelésben: agyagduzzanat és részecske (finom) vándorlás .
Ezek a kockázatok megnőnek, ha a sóoldat teljes oldott szilárdanyag-tartalma (TDS) van benne 150 000–250 000 mg/L tartomány és a fenéklyuk statikus hőmérséklete az 140-180°C , mert az emulziók és adalékok nagyobb hőterhelésnek vannak kitéve, és az agyag/finomság mobilizálható az ionerősség és a pH gyors változásaival a savval való érintkezés és a szivárgás során.
Tipikus problémák a kezelés után
- Korai szűrés vagy növekvő kezelési nyomás a stabil sebesség ellenére (a finomszemcsék áthidalását vagy a kút közeli eltömődését jelzi).
- A vártnál alacsonyabb frac utáni termelékenység agyagtartalmú csíkokban (duzzadás és diszperzió csökkenti a hatékony permeabilitást).
- Gyors csökkenés a kezdeti tisztítás után (a mozgósított finomszemcsék újraeloszlanak és újra eltömítik a pórustorokat az áramlás irányában).
Gyakorlati hatáscsökkentési megközelítés az a kationos polimer számára tervezték sótűrés és hőállóság , kifejezetten az agyagduzzadás megelőzésére és a részecskék migrációjának korlátozására a savexpozíció alatt és után.
▶ Hogyan stabilizálja a kationos polimer az agyagot és szabályozza a finomszemcséket
Az agyagok (különösen a szmektit/illit kevert rétegek) és sok finom anyag nettó negatív felületi töltést hordoznak. Savas környezetben az ioncsere és az oldódás megzavarhatja a felületi kémiát, növelve a diszperziós kockázatot. A megfelelően kiválasztott kationos polimer adszorbeálódik a negatív töltésű felületeken, és stabilizálja az elektrosztatikus vonzást és a felületi töltés módosítását.
A savas repesztő emulzióval kapcsolatos elsődleges mechanizmusok
- Agyagduzzadás gátlása: A kationos csoportok cserehelyeket foglalnak el, és csökkentik a vízfelvételt/tágulást a savszivárgás és az azt követő sóoldat-visszaáramlás által okozott ionos sokkok során.
- Finom rögzítés: az adszorpció vékony polimer réteget képez, amely növeli a részecske-szemcse adhéziót, csökkentve a leválás valószínűségét nagy sebesség és nyomás gradiens esetén.
- Diszperzió szabályozás: a csökkent taszító erők (gyakran kisebb zéta-potenciálként figyelhetők meg) korlátozzák az agyaglemezkék deflokkulációját.
A gyakorlatban a legjobb jelöltek megtartják az adszorpciót és a teljesítményt még akkor is, ha koncentrált savnak vannak kitéve (általában 15-28% HCl tömeg szerint számos stimulációs tervben) és kétértékű sóoldatban (Ca 2 /Mg 2 ), amely deaktiválhatja a gyengébb vegyszereket.
Mit jelent a „sótolerancia és hőállóság” az előírásokban?
Ennél az alkalmazásnál a „sótolerancia és hőállóság” nem tekinthető marketingnyelvnek; mérhető elfogadási kritériumokat kell feltérképeznie sóoldatban és hőmérsékleti körülmények között, amelyek megfelelnek a munka mélységi valóságának.
Gyakorlati teljesítménycélok a beszállítóktól kérhető vagy házon belül érvényesítendő
| Attribútum | Javasolt céltartomány | Miért számít | Tipikus ellenőrző teszt |
|---|---|---|---|
| Sóoldat kompatibilitás | Nincs csapadék 150 000-250 000 mg/L TDS-ben kétértékű vegyületekkel | A csapadék eltömítheti a pórusokat és destabilizálhatja az emulziókat | Palackteszt (24 óra) környezeti és emelt hőmérsékleten |
| Hőstabilitás | ≥80% aktivitása megmarad 2-4 óra után 150-180°C-on | A fúrólyukban való tartózkodási idő nyírása lebonthatja a polimereket | Öregítési teszt statikus vagy gördülő körülmények között |
| Sav kompatibilitás | Stabil 15-28% HCl-ben inhibitorokkal/vaskontrollal | A nem kompatibilis keverékek gélesedhetnek, szétválhatnak vagy elveszíthetik adszorpcióját | Blend stabilitási viszkozitás megfigyelése az idő múlásával |
| Az agyag stabilizálási hatékonysága | ≥70% duzzanat csökkenése a kezeletlen kiindulási értékhez képest | Közvetlenül kapcsolódik a permeabilitás megőrzéséhez | Lineáris duzzadási / diszperziós index tesztek |
Ha a termék nem tudja egyszerre teljesíteni ezeket a célokat, előfordulhat, hogy édesvízi laboratóriumi képernyőkön is működik, de meghibásodik a terepi sótartalom vagy hőmérséklet alatt. Savas repesztő emulziós munkáknál a metszéspontja savas sóoldat hő a kritikus minősítési tér.
▶ Formulációs útmutató: ahol a kationos polimer illeszkedik egy emulgeált-sav rendszerbe
Az emulgeált savas kialakításban a polimert általában agyag/finom szabályozó adalékként helyezik el, amelynek hatékonynak kell maradnia a felületaktív anyagok, a korróziógátlók, a vasszabályozó szerek és az emulzió belső savas fázisa ellenére. A cél az adszorpció fenntartása ásványi felületeken anélkül, hogy az emulzió megtörne vagy szilárd anyagok keletkeznének.
A szűréshez használt tipikus adagolási ablak (rendszeréhez igazítva)
- A vetítés megkezdése: 0,1–0,5 tömeg% aktív polimer a savas fázisban az agyag stabilizálására, majd optimalizálja a mag elöntési vagy duzzadási adatok alapján.
- Növelje az adagot, ha a szmektittartalom, a finomszemcsék terhelése vagy a szivárgás magas; csökkenti, ha a permeabilitás érzékenysége vagy a polimer visszatartási kockázata magas.
Keverési sorrend, amely csökkenti az inkompatibilitás kockázatát
- Készítse elő a savcsomagot (HCl plusz korróziógátló és szükség szerint erősítő), és ellenőrizze az átlátszóságot;
- Lassan adjuk hozzá a kationos polimert folyamatos keverés közben, hogy elkerüljük a halszemet vagy a helyi túlkoncentrációt;
- Adjon hozzá vaskontroll és egyéb speciális adalékanyagokat, miután a polimer hidratálása/diszperziója vizuálisan egységes lett;
- Helyezze be az emulgeáló csomagot, és szabályozott nyírás mellett készítse el a savas repesztő emulziót; a stabilitás érvényesítése a várható felületi hőmérsékleten;
Minőségellenőrzési pont: ha a polimer hozzáadása után homály, húrok vagy üledékek jelennek meg, ne folytassa az emulgeálást, amíg a kompatibilitás meg nem oldódik (módosítsa a keverési sorrendet, az ionerősséget vagy az adalékanyag kiválasztását).
▶ Laboratóriumi kiértékelő program példaeredményekkel, amelyeket megismételhet
Egy robusztus laboratóriumi programnak bizonyítania kell, hogy a polimer megakadályozza a duzzadást és a migrációt sóoldat, sav és a kezelésre jellemző hőmérsékleti körülmények között. Az alábbiakban egy gyakorlati tesztkészlet és egy példa-eredményminta található (az elfogadás-minőségi teljesítmény szemléltetése).
Példa szűrési mátrix (szemléltető)
| Teszt | Állapot | Kezeletlen alapvonal | Kationos polimerrel |
|---|---|---|---|
| Lineáris duzzadás | 200 000 mg/l TDS sóoldat, 24 óra | 75%-a duzzad | 12% duzzad |
| Diszperziós index | 15% HCl érintkezés, majd sóoldat | Magas zavarosság | Alacsony zavarosság |
| A Coreflood megbírságolja a migrációt | 150°C, nagy sebességű sóoldat visszaáramlás | 40% perm visszatartás | 85%-os perm visszatartás |
| Emulzióstabilitás (vizuális) | 150°C-on érlelés, 2 óra | Fázis szétválasztás | Nincs elválasztás |
Értelmezés: a polimer akkor elfogadható, ha egyidejűleg csökkenti a duzzadást/diszperziót, és megőrzi az áteresztőképességet anélkül, hogy a savas repesztő emulzió hőmérsékleten destabilizálódna.
▶ Terepen történő végrehajtás: az agyagszabályozást megőrző elhelyezési stratégiák
Még egy erős laboratóriumi jelölt is alulteljesíthet, ha rosszul helyezik el. A polimernek abban az időszakban kell érintkeznie az agyagtartalmú felületekkel, amikor az ionos és pH-tranziensek a legsúlyosabbak (savszivárgás és korai visszafolyás). Az emulgeált savas munkáknál az elhelyezést az emulzió szivárgási viselkedése és az elterelési stratégia is befolyásolja.
Működési gyakorlatok, amelyek általában javítják az eredményeket
- Tartsa a polimert folyamatosan ugyanabban a fázisban (általában a belső savas fázisban), hogy elkerülje a koncentrációváltozásokat, amelyek csökkenthetik az adszorpció kiszámíthatóságát.
- Kerülje a nem tervezett hígítást alacsony sótartalmú vízzel a helyszínen; a hirtelen ioneltolódások növelhetik az agyag diszperziós kockázatát az átmenetek során.
- Ellenőrizze az adalékanyag-koncentrációkat a munka előtti kalibrációval; az aluladagolás gyakori oka a „laboratóriumi sikernek, a terepi kudarcnak”.
- Ha előöblítést használ, ügyeljen arra, hogy az ne eltávolítsa a kationos réteget (néhány erősen anionos távtartó csökkentheti a visszatartást).
Ha a cél az agyag és a finomszemcsék ellenőrzése forró, sós tározókban, az elsődleges sikermutatónak permeabilitás megtartása a visszaáramlás során nem pedig csak a nyomásviselkedés rövid távú kezelése.
▶ Hibaelhárítás: gyors diagnózis, ha a teljesítmény nem megfelelő
Az alábbi táblázat gyakorlati diagnosztikai térképet ad azokra a gyakori problémákra vonatkozóan, amelyek akkor fordulnak elő, amikor egy kationos polimert savas rétegrepesztő emulzióba integrálnak extrém sótartalom és hőmérséklet mellett.
| Megfigyelt probléma | Valószínű oka | Korrekciós intézkedés |
|---|---|---|
| Keverés után köd vagy üledék | Nem kompatibilis a kétértékű sóoldattal, az inhibitor csomaggal vagy a keverési sorrenddel | Módosítsa a sorrendet (a polimer korábban), csökkentse az ionos sokkot, vagy cserélje ki az ütköző adalékot |
| Jó emulzióstabilitás, gyenge tisztítás | A polimer nem éri el az agyagzónákat az eltérítés vagy a szivárgáseloszlás miatt | Módosítsa a színpad kialakítását, vagy adjon hozzá célzott agyagszabályozási fokozatot, ahol a legnagyobb a szivárgás |
| Munka utáni bírsággyártás | Aluladagolás, elégtelen érintkezési idő vagy termikus bomlás | Növelje az adagot a laboratóriumban igazolt ablakon belül; érvényesítse az öregedést max hőmérsékleten |
| A nyomásinstabilitás kezelése | Az emulzió instabilitása hőmérsékleten vagy szilárdanyag képződés | Ellenőrizze újra az emulziócsomagot; futtasson forró cellás stabilitási teszteket teljes adalékanyaggal |
Ökölszabály: ha az emulzió stabil, de a permeabilitás továbbra is összeomlik, akkor az adszorpciós hatékonyságot (duzzadás/mageláradás) helyezze előtérbe az emulzió mérőszámaival szemben, és optimalizálja újra a polimer kémiáját vagy az adagolást az agyagásványtanhoz.
▶ Megvalósítási ellenőrző lista a beszerzéshez és a munkára való felkészültséghez
Használja ezt az ellenőrző listát, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a kiválasztott kationos polimer valóban támogatja savas repesztő emulzió teljesítményt igénylő tározókban sótűrés és hőállóság .
- Erősítse meg, hogy a reprezentatív sóoldatban (beleértve a CaCl-t is) nincs csapadék 2 /MgCl 2 szintek) felszíni és megemelt hőmérsékleten.
- Erősítse meg a stabilitást a pontos savkeverékben és adalékanyagban (inhibitor, vaskontroll, kölcsönös oldószer stb.).
- Futtasson le legalább egy permeabilitás-megtartási tesztet (coreflood vagy azzal egyenértékű) hőmérsékleten, visszaáramlási sebesség érzékenységgel.
- Érvényesítse az emulzió stabilitását polimerrel (forró öregítés, elválasztás megfigyelése és öregedés utáni teljesítmény).
- Határozzon meg egy terepi minőségellenőrzési módszert (koncentráció ellenőrzése, megjelenési kritériumok és tartási időkorlátok).
Ha ezek a vezérlők a helyükön vannak, sótűrő, hőálló kationos polimer jelentősen csökkentheti a duzzanatot és a finom kivándorlást, segítve a kezelést tisztább törési arc és tartósabb munka utáni vezetőképesség elérésében.
