Katyonik kırılma sıvısı sürtünme azaltıcı

Katyonik sürtünme azaltıcıların uygulanabilir koşulları, rezervuar özellikleri, kırılma sıvısı sistemleri, inşaat teknikleri ve çevresel gerekliliklerle birlikte kapsamlı bir şekilde değerlendirilmelidir. Temel amaç, katyonik grupların özel fonksiyonlarından ve sürtünme azaltıcı verimliliğin kararlılığından yararlanarak karmaşık senaryolara uyum sağlamaktır. 

Uygulanabilir özel koşullar aşağıdaki gibidir: 

1. Rezervuar Jeolojik Koşulları 

1). Kil Mineralleri Açısından Zengin Rezervuarlar

Özellikle rezervuarda genleşen killer (montmorillonit, illit - smektit karışık tabaka) veya kolayca hareket eden ince parçacıklar (kaolinit, klorit) bulunduğunda, kil içeriği %5'in altında olan kumtaşı rezervuarları için geçerlidir. 

Sebep: Katyonik gruplar, elektrostatik adsorpsiyon yoluyla kil şişmesini engelleyebilir ve dağılmış parçacıkları sabitleyerek, kırılma sıvısının rezervuara zarar veren "su hassasiyetini azaltabilir ve sürtünme azaltıcı işleviyle sinerjik bir koruma oluşturabilir. 

2). Yüksek Tuzluluklu Oluşumlar

Toplam formasyon suyu tuzluluğu 10⁴ mg/L'nin üzerinde olan (özellikle Ca²⁺ ve Mg²⁺ gibi iki değerlikli iyonlar içeren) rezervuarlar için geçerlidir, örneğin tuzlar arası petrol ve gaz rezervuarları ve kıyısal fasiyesli kumtaşı. 

Sebep: Katyonik sürükleme azaltıcı moleküler zincirinin pozitif yüklü grupları tuz-iyon kalkanlamasından daha az etkilenir ve yüksek tuzlu bir ortamda uzun süreli bir durumu koruyabilir, sürükleme azaltma verimliliğini koruyabilir (yüksek tuzlu koşullarda anyonik sürükleme azaltıcının " sarmal ve arıza " probleminden daha üstündür). 

3). Düşük Geçirgenlikli Rezervuarlar 

10 mD'den küçük matris geçirgenliğine sahip kaya gazı ve sıkı petrol rezervuarları gibi sıkı rezervuarlara uygulanabilir. 

Sebep: Düşük geçirgenliğe sahip rezervuarlar, gözenek tıkanıklığına karşı daha hassastır. Katyonik sürtünme azaltıcının çift işlevi olan ""anti - şişme + sürtünme azaltma", çatlayan sıvı filtratının istilasından kaynaklanan geçirgenlik hasarını azaltabilir ve rezervuarın iletkenliğini koruyabilir. 

2. Kırılma Akışkanı Sistemlerinin Özellikleri 

1). Su Bazlı Kırılma Sıvısı Sistemleri 

Bu, yalnızca kırılma sıvıları (lineer jeller, çapraz bağlı jeller, kaygan su vb. dahil) için su bazlı sürtünme azaltıcıya uygulanabilir ve yağ bazlı veya alkol bazlı kırılma sıvılarına uygulanamaz. 

Sebep: Katyonik sürtünme azaltıcının polimer zincirlerinin, sürtünme azaltıcı etkiyi gösterebilmeleri için sulu çözeltide çözünmeleri ve uzamaları gerekir. Yağ fazı ortamı, moleküler zincirlerin kıvrılmasına veya çökelmesine neden olur. 

2). Çoklu Katkı Maddeleri İçeren Karmaşık Sistemler

Çapraz bağlayıcılar (boraks, organik zirkonyum gibi), jel kırıcılar (persülfatlar, enzimler gibi), bakterisitler ve diğer katkı maddeleri ile birleştirilmiş kırılma sıvısı sistemleri için sürtünme azaltıcı olarak uygulanabilir. 

Gerekçe: Katyonik sürtünme azaltıcının diğer katkı maddeleriyle uyumlu olması gerekir (örneğin jel çapraz bağlanmasına müdahale etmemesi ve jel kırıcı tarafından erken bozunmaması gibi). Moleküler tasarımdan sonra, karmaşık formülasyonlara uyum sağlayabilir ve süreç boyunca kararlılığını koruyabilir. 3. Yapım Tekniği Gereksinimleri 

1). Uzun yatay kesit veya derin kuyu kırılması

Yatay kesit uzunluğu > 1000 m olan yatay kuyulara veya düşey derinliği > 3000 m olan derin kuyu kırılmalarına uygulanabilir. 

Sebep: Uzun yatay kesit/derin kuyu boyunca sürtünme direnci yüksektir (sürtünme direnci kaybı, toplam pompa basıncının %30-50'sine ulaşabilir). Katyonik sürtünme azaltımı, türbülanslı sürtünme direncini %40-70 oranında düşürerek pompa basıncı kaybını azaltır ve kırılma sıvısının, tasarlanan yer değiştirmeye göre her bir kırık kümesine eşit şekilde girmesini sağlar. 

2). Yüksek Deplasmanlı İnşaat Senaryoları 

İnşaat yer değiştirmesi > 10 m³/dak olan büyük ölçekli kırılmalara (hacimsel kırılma gibi) uygulanabilir. 

Sebep: Yüksek yer değiştirmelerde, akışkanın türbülans yoğunluğu daha yüksektir ve sürtünmeyi azaltma ihtiyacı daha acildir. Katyonik sürtünme azaltıcının uzun zincirli molekülleri, girdapları daha etkili bir şekilde bastırabilir ve düşük sürtünme direnci durumunu koruyabilir. 

4. Çevresel ve İstikrar Gereksinimleri 

1). Orta ve Yüksek Sıcaklık Rezervuarları (Sıcaklığa Dayanıklı Modifikasyon Gerektiren) Geleneksel ürünler, ≤ 120℃'lik rezervuarlar için uygundur. Sıcaklığa dayanıklı modifikasyonlardan (aromatik halkalar ve heterosiklik gruplar eklenmesi gibi) sonra, 120-180℃'lik yüksek sıcaklık rezervuarlarına uygulanabilirler. 

Sebep: Yüksek sıcaklıklar polimer zincirlerinin termo-oksidatif bozunmasına neden olabilir. Isı direncini artırmak ve moleküler zincir kırılması nedeniyle sürtünme azaltıcı akışkan verimliliğinin azalmasını önlemek için moleküler tasarım gereklidir. 

2. Düşük pH veya Nötr Kırılma Sıvısı Ortamları 

pH değeri 5 -9 olan akışkan sistemlerinin kırılmasında sürtünme azaltıcı kullanımı uygundur. Kuvvetli asidik (pH < 3) veya kuvvetli alkali (pH > 11) bir ortam, katyonik grupların bozulmasına (aminlerin dengesiz protonlanması gibi) neden olabilir. 

Özet 

Kırma sıvısı sürtünme azaltıcıları için katyonik sürtünme azaltıcıların temel uygulanabilir mantığı şudur: d"sürükleme azaltma ihtiyacı temelinde, d"rezervuarın şişme önleyici/tuz direncine ihtiyaç duyduğu senaryolarla örtüştürülür. Optimum uygulama senaryosu şudur: genleşen killer içeren yüksek tuzluluk ve düşük geçirgenlikli bir rezervuar, uzun yatay kesitli ve yüksek deplasmanlı kırma inşaatı için kırma sıvısı için sürtünme azaltıcı kullanılması ve rezervuar sıcaklığının sıcaklık dayanım aralığında olması.