در محیط های حفاری نفت،CMC HV (کربوکسی متایل سلولز با لزگی بالا)وPAC HV (سلولوز پلیانیونیک با واسکتی بالا)به طور معمول استفاده می شود، و هر یک از آنها تفاوت های قابل توجهی در عملکرد و کاربرد دارند.در ادامه مزیت ها و معایب این دو را از ابعاد متعدد مقایسه می کنیم.:

1ساختار شیمیایی و خواص اساسی

CMC HV

این ماده با کاربکسومتیلاسیون سلولز تولید می شود و متعلق به سلولز آنیونی است. گروه کاربکسومتیل در زنجیره مولکولی آن مقاومت نمک خاصی را به آن می دهد.اما درجه جایگزینی نسبتا کم است (معمولا ≤0.8) که منجر به ثبات محدود در محیط های با دمای بالا و نمک بالا می شود.

مزایا: هزینه پایین، اثر افزایش لزوم پایدار در آب شیرین یا محیط کم نمک، و می تواند به طور موثر از دست دادن فیلتر را کنترل کند تا یک کیک لجن نازک و سخت را تشکیل دهد.

معایب: مقاومت کم در برابر دمای بالا (معمولا ≤150°C) ، تمایل به کاهش لزگی و افزایش از دست دادن فیلتر در شرایط نمک بالا (مانند آب نمک اشباع شده) یا دمای بالا.

PAC HV

یک مشتق پلیانیونی از سلولوز با درجه ی بالایی از جایگزینی (≥0.8) و توزیع یکنواخت است. تعداد زیادی از گروه های کاربردی شارژ منفی را در زنجیره مولکولی دارد.که مقاومت نمک و مقاومت در برابر دمای بالا را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد.

مزایا: می تواند در محیط های با دمای بالا (تا 180 درجه سانتیگراد یا بالاتر) و محلول زیاد (از جمله آب نمک اشباع شده) ، لزوم پایدار و عملکرد کاهش از دست دادن مایع را حفظ کند.و به ویژه برای ساختارهای پیچیده (مانند لایه های گچ شیل و نمک) مناسب است..

معایب: هزینه تولید بالا است و کنترل رئولوژی ممکن است به دلیل افزایش بیش از حد واسکوسیت در محیط های آب شیرین دشوار باشد.

2مقایسه عملکرد مایعات حفاری

2.1افزایش لزوم و کنترل رئولوژی

CMC HV

مزایا: اثر قابل توجهی در افزایش لزوم در آب شیرین یا لجن فاز کم جامد دارد، می تواند به طور موثر برش های حفاری را متوقف کند و نیروی برش اولیه پایین دارد.که باعث تخلیه ذرات گاز و فاز جامد می شود.

معایب: در شرایط نمک بالا یا دمای بالا، چسبندگی به راحتی از بین می رود و برای حفظ عملکرد نیاز به پر کردن مکرر دارد.

PAC HV

مزایا: می تواند در محیط های با نمک بالا و دمای بالا لزوم بالایی را حفظ کند و رئولوژی آن قابل کنترل است.می تواند از پراکندگی و گسترش گل و شیل جلوگیری کند و چاه را ثبات دهد.

معایب: در محیط های آب شیرین، فشار پمپ ممکن است به دلیل افزایش بیش از حد واسکوسیت افزایش یابد و مقدار اضافه شدن باید به دقت کنترل شود.

2.2عملکرد کاهش از دست دادن مایعات

CMC HV

مزایا: می تواند به طور موثر از دست دادن مایع را در شرایط عادی کاهش دهد و یک کیک گل متراکم را تشکیل دهد. برای چاه های متوسط و کم عمق و تشکیلات غیر پیچیده مناسب است.

معایب: در محیط های با نمک بالا یا دمای بالا، کیفیت کیک گل کاهش می یابد و از دست دادن مایع افزایش می یابد.

PAC HV

مزایا: مقاومت قوی در برابر نمک دارد و هنوز هم می تواند از دست دادن مایع کم را در آب نمک اشباع شده یا آب دریا حفظ کند. کیک گل سخت است و نفوذ کم دارد.

معایب: هنگامی که به تنهایی استفاده می شود، گران است و عملکرد آن ممکن است در دمای بسیار بالا (مانند > 200 ° C) کاهش یابد.

2.3مقاومت در برابر برش و مقاومت در برابر دما

CMC HV

مزایا: عملکرد پایدار در شرایط کاهش سرعت، مناسب برای عملیات حفاری معمولی.

معایب: واسکوزیتی به راحتی تحت برش با سرعت بالا (مانند حفاری توربین چاه عمیق) یا دمای بالا (> 150 ° C) تخریب می شود و نیاز به نگهداری مکرر دارد.

PAC HV

مزایا: مقاومت شدید در برابر برش، لزوم هنوز هم می تواند تحت نرخ برش بالا حفظ شود و مقاومت درجه حرارت عالی (تا 180 ° C) ، مناسب برای چاه های عمیق و فوق العاده عمیق است.

معایب: تجزیه حرارتی ممکن است در دمای بسیار بالا (مانند > 200 ° C) رخ دهد و پلیمرهای مقاوم در دمای بالا مورد نیاز است.

3سناریوهای کاربرد و بهره وری اقتصادی

CMC HV

سناریوهای قابل استفاده: سیستم های آب شیرین یا کم نمک، چاه های متوسط و کم عمق، تشکیلات بدون دمای بالا (مانند <120 °C) و پروژه هایی با بودجه محدود.

بهره وری اقتصادی: هزینه کم، اما نیاز به تکمیل مکرر دارد و هزینه کلی ممکن است با استفاده طولانی مدت افزایش یابد.

PAC HV

سناریوهای قابل استفاده: تشکیلات با دمای بالا و نمک بالا (مانند چاه های عمیق، لایه های نمک-گپسوم) ، چاه های گاز شیل، گل آب دریا و الزامات پایداری چاه پیچیده.

بهره وری اقتصادی: قیمت واحد بالا است، اما دوز کوچک است، عملکرد پایدار است و هزینه جامع طولانی مدت بهتر است.

4حفاظت از محیط زیست و سازگاری

CMC HV

حفاظت از محیط زیست: غیر سمی، قابلیت تجزیه زیستی خوب، اما استفاده در مقیاس بزرگ ممکن است محتوای جامد گل را افزایش دهد.

سازگاری: سازگار با اکثر افزودنی های آب، اما به راحتی در محیط های دارای کلسیم و منیزیم بسیار زیاد است.

PAC HV

حفاظت از محیط زیست: با استانداردهای بین المللی محیط زیست مطابقت دارد، حاوی بقایای مضر نیست و برای مناطق حساس زیست محیطی مناسب است.

سازگاری: سازگاری خوبی با نمک ها، پلیمرها و مواد سطح فعال دارد، به ویژه در سیستم های زیاد نمک پایدار است.

خلاصه

CMC HV: مزایا هزینه پایین و تاثیر خوب افزایش لزوم آب شیرین است. معایب ثبات ضعیف در دمای بالا و نمک بالا است.و برای حفاری معمولی مناسب است.

PAC HV: مزایا شامل مقاومت در برابر نمک، مقاومت در برابر دمای بالا و عملکرد عالی کاهش از دست دادن مایعات است. معایب شامل هزینه بالا و مناسب بودن برای تشکیلات پیچیده است.

در کاربردهای واقعی، انتخاب جامع بر اساس شرایط تشکیل (درجه حرارت، نمک، لیتولوژی) ، عمق چاه و بودجه مورد نیاز است:CMC HV برای چاه های معمولی برای کنترل هزینه ها ترجیح داده می شود; PAC HV یک راه حل بهتر برای چاه های با دمای بالا و نمک بالا و چاه های گاز شیل است که می تواند به طور قابل توجهی بهره وری عملیاتی و ثبات چاه را بهبود بخشد.