آشنایی با پلی آنیونیک سلولز

آشنایی با پلی آنیونیک سلولز

مواد افزودنی مورد استفاده در عملیات حفاری چاه‌های نفت بسیار متنوع و با ساختمان شیمیائی پیچیده، یکی از پرمصرف‌ترین مواد شیمیائی در صنعت نفت بوده و اکثراً وارداتی و بعضی نیز تولید داخل می‌باشند و سالیانه هزینه‌ی بالایی جهت تأمین این مواد صرف می‌گردد.
با توجه به مراتب فوق انتخاب و استفاده بهینه از مواد مناسب در عملیات حفاری باعث تقلیل هزینه‌ها و سرعت در عملیات خواهد بود.
در عملیات حفاری سیاله‌ها (گل‌ها) از نظر خواص شیمیائی و رئولوژیک از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می‌باشند و انتخاب مناسب مواد شیمیائی و افزودنی جهت ساخت سیاله‌های پایه آبی و پایه روغنی می‌توانند در انجام وظایف مهم سیاله‌ها نقش بسزایی داشته باشند:

وظایف مهم سیاله‌های‌حفاری(گل حفاری)
1- تثبیت‌کننده لایه‌های مختلف با ایجاد تعادل فشار مناسب در لایه‌ها
۲- تشکیل لایه غیرقابل نفوذ با ایجاد (cake) در دیواره چاه جهت جلوگیری از ریزش
۳- معلق نگه‌داشتن مواد کنده‌شده در حفاری و انتقال آن از ته چاه به سطح زمین به کمک مواد چسبنده در ترکیبات گل حفاری
4- خنک و روان نمودن مته و لوله‌های حفاری و متحمل شدن قسمتی از وزن لوله‌های حفاری و لوله‌های جداره چاه
۵- جلوگیری از خوردگی ادوات و لوله‌های حفاری به‌ وسیله مواد ضد خوردگی
6- داشتن حداقل تأثيرات سوء روی طبقات مختلف چاه
7- داشتن کیفیت رهاسازی ذرات کنده‌شده حفاری به ‌منظور استفاده مجدد

مواد افزودنی به گل حفاری
CMC LOW – VIS
نوعی سدیم کربوکسی متیل سلولز با ویسکوزیته پایین است برای کنترل و کاهش هرزروی سیال (گل حفاری) در سیالات پایه آبی از نوع آب شیرین، شور، آهکی و گچدار مورد استفاده قرار گرفته و به آسانی در آب حل می‌شود. به صورت پودر بی‌بو، سفیدرنگ مایل به زرد یا خاکستری می‌باشد. رنگ مایل به زرد یا خاکستری می باشد

CMC HI-VIS
نوعی سدیم کربوکسی متیل سلولز با ویسکوزیته بالا بوده که برای افزایش لزجیت و گرانروی ظاهری سیالات پایه آبی حفاری مورد استفاده دارد. معمولاً کیفیت کنترل هرزروی سیال این ماده شیمیائی چشم‌گیر نیست. پودر بی‌بو سفیدرنگ مایل به زرد یا خاکستری می‌باشد.

XC-Polymer
XC-polymer (Xanthan GUM) نوعی پلیمر بیولوژیکی با وزن مولکولی سنگین است که از تخمیر پلی‌ساکاریدها به‌ وسیله باکتری XANTHOMONAS COMPESTRIS به دست می‌آید و به عنوان کاهنده هرزروی سیال در دوغاب سیمان حفاری آب‌نمک اشباع شده مورد استفاده قرار می‌گیرد و گرانروی ظاهری دوغاب سیمان حفاری را زیاد می‌کند. به صورت پودر کرم‌رنگ تا قهوه‌ای مایل به زرد بوده و تا دمای ۲۵۰ درجه فارنهایت کاربرد دارد.

STARCH (C6H10O5)n
نشاسته از خانواده کربوهیدرات‌ها بوده و نظیر سلولز از زنجیری بلند، شامل واحدهای گلوکوز که با پیوندهای آلفا-گلوکوبیرانوز به هم وصل شده‌اند، پدید آمده است. نشاسته، حاوی آمیلوز است که در آب انحلال‌پذیر است و در اثر تغلیظ به صورت رسوبی انحلال ناپذیر درمی‌آید. همچنین شامل آمیلوپکتین، چسبناک و لزج است. در صنعت نفت نشاسته ذرت یا نشاسته سیب‌زمینی تحت شرایط مختلفی با ترکاندن آمیلوز باعث فعال شدن آمیلو پکتین آن شده و با تأثیر بسیار کم در ویسکوزیته، برای کاهش هرزروی در سیالات پایه آبی حفاری از نوع آب شور و یا آب نمک اشباع شده و گل آهکی با PH بالا بکار می‌رود. نشاسته تا ۲۵۰ درجه فارنهایت پایداری گرمائی داشته و از ۷۳% پلیمرهای شاخ‌دار آمیلوپکتین (branchedpolymer Amylopectin) و ۲۷% پلیمرهای خطی آمیلوز
(Amylose Linear Polymer) تشکیل شده و هر دو از پلیمرهای غیر یونی بوده لذا با الکترولیت‌ها مداخله و واکنش متقابلی ندارند.

ماده شیمیایی PAC
Poly Anionic Cellulose
PAC ماده افزودنی گل حفاری با پایه آبی یک ماده شیمیائی سلولزی بوده و به دلیل داشتن خواص چندجانبه اخیراً جایگزین موادی مانند CMC – HV CMC – LV و XC-Polymer و Starch در عملیات حفاری در کشورهای پیشرفته شده و از نقطه نظر اقتصادی مصرف این ماده به مراتب ارزان‌تر و از جنبه عملیاتی نیز به دلایل خواص چندجانبه حائز اهمیت است.
PAC به دلیل دارا بودن مشخصات فیزیکی و شیمیائی پایه سلولزی اصلاح‌شده، از نقطه‌نظر عملکرد و خواص، هم خاصیت کنترل گرانروی (Viscosity Improver) و هم از نقطه نظر کنترل‌کننده افت صافی (Fluid Los-Control) و عامل روانکاری، می‌تواند جایگزین مناسبی برای موادی که به‌ صورت جداگانه دارای هر کدام از این خواص هستند بوده باشد. PAC به دلیل ساختمان فیزیکی مخصوص و متمایز از نشاسته و CMC دارای خواصی چون پایداری در دمای بالا
(High Temperature Stability) و بازدارنده ریزش رس مطبق(Shale Inhibitor) می‌باشد.

خلاصه‌ای از ویژگی‌ها PAC
PAC پلیمری خالص با وزن مولکولی سنگین و تکنولوژی بالا بوده و برای محیط زیست مضر نمی‌باشد و کاملاً با نیازهای امروز و فردای صنعت مطابقت می‌کند و با ویسکوزیته و گرانروی مختلف از درجه کم (low) تا بالاترین درجه (Extremely High) ساخته می‌شود تا بتواند شرایط مختلف حفاری را با ویژگی‌ها ذیل تأمین کند:
کنترل‌کننده افت صافی در آب شیرین، آب دریا، آب KCl و آب نمکی اشباع و تشکیل پوسته و لایه نازك صافی
* قابل انعطاف
* افزایش بازده گرانروی
* کاربرد در PH مختلف
* با غلظت کم و مقرون به صرفه جهت کنترل افت صافی در گل حفاری با پایه آبی
* به دلیل مقاومت در مقابل میکروارگانیسم‌ها نیازی به باکتری کش‌ها (Biocides) و مواد نگه‌دارنده دیگر جهت جلوگیری از فاسدشدن نیست.
* تسریع در عملیات حفاری با بازده بالا
* تمیز نگه‌داشتن چاه
*تثبیت‌کننده‌‌‌لایه‌های‌حساس و آسیب‌پذیررسی
* مقاوم در برابر حرارت
* دوستدار محیط زیست(Environmentally Friendly) بوده و سمی نیست.
* به آسانی در گل حفاری با پایه آبی متفرق و پراکنده می‌شود.
* مقرون‌به‌صرفه بودن به دلیل داشتن خواص چندجانبه
* افزایش لزجیت و گرانروی ظاهری سیالات پایه آبی حفاری
* کنترل هرزروی سیالات
* سازگار در شرایط نمکی خیلی بالا
* کنترل فشار

مشخصات ظاهریPAC
* PAC به صورت پودر سفیدرنگ مایل به کرم و بدون هیچ‌گونه ناخالصی خارجی معمولاً با دو درجه‌بندی ذیل ساخته می‌شود:
– معمولی (Regular Pac)
– با ویسکوزیته پایین
(Low Viscosity Pac)
* Regular Pac پلیمر سلولزی با بازده بالا بوده که جهت افزایش گرانروی، کاهش هرزروی سیال (گل حفاری و تثبیت‌کننده رس مطبق (Shale stabilizer) استفاده می‌شود و با سرعت و به آسانی در گل حفاری پایه آب شیرین تا آب نمک اشباع متفرق و پخش می‌شود.
Regular Pac تهیه‌ی گل حفاری با چگالی کم و با خاصیت ریالوژیک مطلوب (علم جریان و تغییر شکل ماده) وکنترل افت صافی مناسب را حتی در مقدار کم نیز ممکن ساخته و پایداری و سازگاری عالی در انواع آب‌های نمکی که دارای یون‌های مختلف دو ظرفیتی نظیر و (غيراز یون‌های یک ظرفیتی و ) را دارد و تا ۳۸۰ درجه فارنهایت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
* Low Viscosity Paco پلیمری است که جهت کاهش هرزروی گل حفاری و بازدارنده رس مطبق (شیل) استفاده می‌شود و به آسانی در گل حفاری به پایه آب شیرین تا آب اشباع نمکی متفرق و پراکنده می‌شود و تا درجه حرارت ۳۰۰ درجه فارنهایت پایدار می‌باشد. در صورتی که افت صافی بیشتر مدنظر باشد می‌توان ترکیبی از دو نمونهPAC فوق‌الذکر را بدون افزایش ویسکوزیته مورد استفاده قرار داد.
بازده
درصد کمی از Polyanionic Cellulose در گل حفاری بازده بالایی را به دنبال دارد. یک تن از PAC در حدود ۲۸۰۰ بشکه گل حفاری در آب شیرین با ویسکوزیته ۱۵ centipoise را تولید خواهد کرد.

سازندگان
با توجه به خواص چندجانبه PAC در عملیات حفاری و مقرون‌به‌صرفه بودن آن و نیاز صنعت نفت، سازندگان مواد شیمیائی و حفاری تولید این محصول را در برنامه خود قرار داده‌اند که معروف‌ترین آن‌ها به شرح ذیل می‌باشد:
1. Lamberti
2. Baker Hughes
3. Akzo Nobel
4. Schlumberger
5. Bayer
بسته‌بندی معمولاً درکیسه‌های ۲۵کیلوئی چند لایه کاغذی با یک لایه داخلی.p.e حمل می‌گردد.

برای دریافت فایل کامل مقاله روی پلی آنیونیک سلولز کلیک نمایید.