هيدروكسي إيثيل السليلوز, ، والمعروف عمومًا باسم HEC، يُستخدم في تطبيقات حقول النفط باعتباره بوليمرًا غير أيوني قابل للذوبان في الماء. وتتمثل وظيفته الرئيسية في زيادة اللزوجة والتحكم في التدفق في المياه العذبة ومياه البحر وأنظمة المحاليل الملحية المختلفة.
في السائل المصمم بشكل سليم، يمكن أن يُحسّن مركب HEC نقل المواد الصلبة، ويدعم تعليق مواد الدعم أو الحصى، ويقلل من مقاومة التدفق، ويوفر سلوكًا شبه بلاستيكيًا. وهو مفيد بشكل خاص في سوائل إكمال الآبار، وسوائل صيانة الآبار، وسوائل الحفر، وسوائل التكسير الملحية، وبعض سوائل دعم الإنتاج المختارة.
لا يُعد HEC حلاً شاملاً لجميع مشاكل الحفر أو إكمال الآبار. فأداؤه يعتمد على الوزن الجزيئي، والتركيز، وتكوين المحلول الملحي، ودرجة الحرارة، وتاريخ الإجهاد القصي، ومحتوى المواد الصلبة، وطريقة الخلط، والتوافق مع الإضافات الأخرى. ولذلك، من الضروري إجراء اختبارات معملية قبل استخدامه ميدانيًّا.
ما هو هيدروكسي إيثيل السليلوز؟
هيدروكسي إيثيل السليلوز هو إيثر السليلوز المنتج عن طريق إدخال مجموعات هيدروكسي إيثيل في الهيكل الأساسي للسليلوز. ويؤدي هذا التعديل إلى جعل السليلوز قابلاً للذوبان في الماء ويمنحه خصائص مفيدة في مجال التكثيف والتحكم في الخصائص الريولوجية.
HEC مادة غير أيونية. فهي لا تحمل الشحنة الكهربائية القوية التي تتميز بها مشتقات السليلوز الأنيونية مثل كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC) والسليلوز متعدد الأنيونات (PAC). وتعد هذه البنية غير الأيونية أحد الأسباب التي تجعل HEC قادرة على الحفاظ على توافقها مع العديد من محاليل الأملاح المركزة.
عندما يتم تشتيت مادة HEC وترطيبها بشكل صحيح، فإنها تشكل محلولاً لزجاً صافياً أو شبه عكر قليلاً. وعادةً ما يُظهر هذا المحلول سلوكاً شبه بلاستيكياً أو سلوكاً يتسم بانخفاض اللزوجة مع زيادة القص. ويمكن أن تتمتع هذه المادة بلزوجة عالية نسبياً في ظل قص منخفض، لكنها تصبح أسهل في الضخ مع زيادة القص.
يُعد هذا التوازن عاملاً مهمًا في سوائل حقول النفط. فالسائل يحتاج إلى لزوجة كافية عند القص المنخفض لتعليق المواد الصلبة ونقلها، ولكن لا ينبغي أن يتسبب في فقدان ضغط غير ضروري أثناء عملية الدوران.
لماذا يُعد نظام HEC مناسبًا لسوائل حقول النفط؟
التوافق مع المحلول الملحي
يُعد التحمل المالح أحد أهم الأسباب التي تدفع إلى استخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز في تطبيقات حقول النفط.
قد يفقد المُكثِّف الأيوني التقليدي قابليته للذوبان أو لزوجته عند تعرضه لتركيزات عالية من أيونات الصوديوم أو الكالسيوم أو المغنيسيوم أو الزنك أو الكلوريد أو البروميد. أما المُكثِّف HEC، فمن غير المرجح أن يتراكم لمجرد وجود أيونات الصلابة.
ويمكن تقييمه في الأنظمة التي تحتوي على كلوريد الصوديوم، وكلوريد البوتاسيوم، وكلوريد الكالسيوم، وبروميد الكالسيوم، ومحاليل الهاليدات المختلطة. وهذا يجعله مفيدًا عندما يتعين أن يجمع السائل بين الكثافة الخاضعة للتحكم والمحتوى المنخفض من المواد الصلبة.
ومع ذلك، فإن التحمل المالح لا يعني أن كل درجة من درجات HEC تتصرف بنفس الطريقة في كل محلول ملحي. فكل من نوع الملح، وكثافة المحلول الملحي، وجودة المياه، ودرجة الحرارة، ودرجة الاستبدال، وتركيز البوليمر، كلها عوامل يمكن أن تؤثر على مدة الترطيب واللزوجة النهائية.
لذلك، ينبغي إعادة إنتاج المحلول الملحي في المختبر بدلاً من استبداله بالماء العذب أثناء فحص المنتج.
التدفق شبه اللدني
عادةً ما تنخفض لزوجة محاليل HEC مع زيادة معدل القص. ويُعرف هذا بـ«التخفيف بالقص» أو «التدفق شبه اللدني».
في حالة السكون أو تحت تأثير قوة قص منخفضة، تشكل سلاسل البوليمر المائية شبكة متشابكة. وتنتج هذه الشبكة اللزوجة وتساعد على إبطاء ترسب الرمل أو الحطام الحفري أو الحصى أو غيرها من المواد العالقة.
في ظل وجود قوة قص أعلى داخل المضخات والأنابيب والفوهات ومسارات التدفق الضيقة، تصبح سلاسل البوليمر أكثر اتساقًا مع اتجاه التدفق. وتنخفض المقاومة، ويصبح تدفق السائل أسهل.
يمكن تمثيل هذا السلوك بنموذج قانون القوة:
تاو = ك × غاما^ن
في هذا النموذج،, تاو هو إجهاد القص،, غاما هو معدل القص،, K هو مؤشر الاتساق، و n هو مؤشر سلوك التدفق. وتبلغ قيمته n القيمة الأقل من 1 تشير إلى سلوك التخفيف بالقص.
يساعد هذا النموذج المهندسين على تقدير كيفية تصرف السائل في ظل ظروف دوران مختلفة. ولا يمكن لقراءة واحدة لقيمة اللزوجة أن تصف هذا السلوك بشكل كامل. بل يجب قياس خصائص الريولوجيا في ظروف القص المنخفض، والاستجابة في ظروف القص العالي، ودرجة الحرارة، وتكوّن الهلام.
تطوير محدود للجيل
يمكن لنظام HEC أن يوفر تدفقًا شبه بلاستيكيًا دون أن يترافق ذلك مع قوة هلامية عالية، كما هو الحال في بعض أنظمة التكثيف الأخرى. كما أن التكوّن المحدود للهلام قد يسهل إعادة تشغيل الدورة الدموية بعد فترة من السكون.
وهذا مفيد في عمليات إكمال الآبار وإصلاحها، حيث قد تؤدي قوة الهلام المفرطة إلى زيادة ضغط المضخة الأولي. وفي الوقت نفسه، لا يزال السائل بحاجة إلى لزوجة كافية منخفضة القص لضمان أداء وظيفة النقل.
يصف «معجم مصطلحات الطاقة» الصادر عن SLB مادة HEC بأنها مادة لزوجة للمحاليل الملحية، وسوائل التكسير الملحية،, سوائل الصيانة, ، وسوائل الإكمال، وسوائل الحفر. كما يحدد هذا البحث أن الريولوجيا شبه اللدنة التي لا تترافق مع تطور يذكر في قوة الهلام تُعد إحدى الخصائص المهمة.
سلوك فقدان السوائل
يُوصف HEC أحيانًا بأنه مادة مضافة لمكافحة فقدان السوائل، لكن هذا الادعاء يحتاج إلى سياق.
في المحاليل الملحية الصافية والعديد من السوائل المستخدمة في عمليات الحفر، يؤثر مادة HEC بشكل أساسي على الخصائص الريولوجية. وقد تؤدي اللزوجة الأعلى إلى الحد من انتقال السائل إلى التكوين القابل للنفاذ، ولكن لا ينبغي اعتبار مادة HEC تلقائيًّا نظامًا كاملاً للتحكم في الترشيح.
في الحالات التي تتطلب مراقبة صارمة لفقدان السوائل، قد تحتاج التركيبة إلى مادة مضافة مخصصة للحد من فقدان السوائل، أو جسيمات ربط، أو حبيبة متشابكة، أو معالجة أخرى مصممة خصيصًا لهذا التكوين.
في ملاط الأسمنت، يمكن أن تساعد أنواع HEC المختارة في التحكم في فقدان الماء. ويجب موازنة هذا التأثير مع لزوجة الملاط، وقابليته للضخ، وسلوك التصلب، وتطور قوة الأسمنت.
السؤال الصحيح لا يقتصر على ما إذا كانت تقنية HEC تقلل من فقدان السوائل أم لا. بل السؤال هو ما إذا كانت التركيبة الكاملة تفي بقيمة الترشيح المطلوبة في ظل الضغط ودرجة الحرارة المتوقعين.
الاستخدامات الرئيسية لنظام HEC في عمليات حقول النفط
| تشغيل حقول النفط | الوظيفة الرئيسية لشركة HEC | عوامل التصميم المهمة |
|---|---|---|
| سوائل الحفر وسوائل التعميق | التحكم في اللزوجة، نقل الحفريات، تعديل التدفق | نوع المحلول الملحي، المواد الصلبة، معدل القص، متطلبات تنظيف الحفرة |
| سوائل الإكمال | زيادة لزوجة المحاليل الملحية الشفافة، ونقل المواد الصلبة، ودعم عملية الإزاحة | كثافة السائل، ونظافته، وتوافقه مع التكوين الصخري |
| سوائل صيانة الآبار | نقل الرمل والحطام، ودعم حركة المرور والتدخل | قابلية الضخ، طريقة التنقية، الاستقرار الساكن |
| التكسير وحشو الحصى | نقل مادة الدعم أو الحصى والتحكم في الخصائص الريولوجية | بقايا البوليمر، نظام التكسير، درجة الحرارة، القص |
| سوائل التثبيت | التحكم في فقدان الماء وتعديل الخصائص الريولوجية | توافق الأسمنت، وقت التماسك، قوة الضغط |
| سوائل دعم الإنتاج | محاليل الملح المكثفة المستخدمة في أعمال التدخل أو التعبئة أو الإزاحة | تركيبة المحلول الملحي، ودرجة الحرارة، ومتطلبات التنظيف |
HEC في مجال الحفر وسوائل الحفر
يمكن استخدام مادة HEC في أنظمة حفر وأنظمة الحفر المباشر المحددة التي تعتمد على الماء لزيادة اللزوجة وتحسين نقل بقايا الحفر.
عند انخفاض قوة القص، يمكن للسائل أن يبقي الجسيمات معلقة في حالة تعليق ويساعد على دفعها نحو السطح. وعند ارتفاع قوة القص بالقرب من رأس الحفر وداخل نظام الدوران، تنخفض اللزوجة. وهذا من شأنه أن يساعد على ضخ أكثر سلاسة ويقلل من المقاومة الهيدروليكية غير الضرورية.
كما يمكن تقييم مادة HEC في سوائل كلوريد البوتاسيوم المستخدمة حول الصخر الزيتي الحساس للماء. حيث يُشكل ملح البوتاسيوم جزءًا من استراتيجية تثبيط الصخر الزيتي، بينما تتحكم مادة HEC في اللزوجة وسلوك النقل.
لا ينبغي الافتراض أن HEC وحده هو الذي يضمن استقرار كل تكوين صخري طيني. فاستقرار حفرة البئر يعتمد أيضًا على كثافة سائل الحفر، والنشاط الأيوني، والتحكم في الترشيح، والمواد الكيميائية المثبطة، والضغط، وخصائص الصخور.
تشير المراجع التقنية الحديثة إلى أن مادة HEC تُستخدم بوتيرة أقل في ملاط الحفر العام مقارنةً بمواد مثل CMC وPAC وصمغ الزانثان وغيرها من البوليمرات المستخدمة بشكل شائع في عمليات الحفر. وتكمن أهمية هذه المادة بشكل أساسي في أنظمة الحفر القائمة على المحلول الملحي، وأنظمة الحفر المباشر، وأنظمة إكمال الآبار، وأنظمة صيانة الآبار، حيث يتطلب الأمر توافقًا مع الأملاح غير الأيونية وتكوينًا محدودًا للهلام.
"Zhiwei’s" HEC لسوائل الحفر في حقول النفط يُعرض من أجل الأنظمة القائمة على المحلول الملحي التي تتطلب لزوجة،, التدفق شبه اللدني, ، ونقل المواد الصلبة، وسلوك الدوران الثابت.
شركة HEC في مجال سوائل الإكمال
يتم ضخ سائل إكمال البئر في البئر خلال العمليات النهائية قبل بدء الإنتاج. ويمكن استخدامه أثناء تركيب الشبكات، أو البطانات، أو الصمامات، أو حشوات الإغلاق، أو غيرها من معدات إكمال البئر.
تُستخدم المحاليل الملحية الصافية على نطاق واسع لأنها توفر الكثافة المطلوبة للسوائل دون إدخال كميات كبيرة من المواد الصلبة العالقة. ووفقًا لتعريف شركة SLB لسوائل إكمال الآبار، يتم عادةً ترشيح هذه السوائل بعناية لتقليل خطر دخول الجسيمات إلى المنطقة المجاورة لحفرة البئر.
يمكن لشركة HEC زيادة اللزوجة في هذه المحاليل الملحية دون الحاجة إلى الطين أو أي مادة مثخنة صلبة دائمة أخرى. ويمكن أن تسهم اللزوجة المتزايدة في تسهيل نقل الحصى، وزيادة كفاءة الإزاحة، وتحسين معالجة السوائل.
ونظرًا لأن مادة HEC تتسم بخاصية التخفيف بالقص، فإن سائل الإكمال المصمم بشكل سليم يمكن أن يوفر تعليقًا عند مستويات قص منخفضة، مع الحفاظ على قابليته للضخ أثناء عملية الدوران. كما أن تكوينه المحدود للهلام قد يساعد أيضًا في تقليل الضغط المطلوب لإعادة بدء عملية الدوران.
لا تزال حماية التكوين تعتمد على النظام بأكمله. ويجب تقييم كل من نقاء البوليمر، والمواد غير المذابة، وترشيح السوائل، واختيار مادة كاسرة التكتل، والتوافق مع مياه التكوين، وكفاءة التنظيف.
"Zhiwei’s" HEC لسوائل الإكمال مخصص لـ أنظمة المحلول الملحي الصافي التي تتطلب التحكم في اللزوجة، وتكوين هلام محدود، وإمكانية التنظيف بالحمض.
HEC في مجال سوائل صيانة الآبار
أثناء عمليات صيانة الآبار، قد يتعين على السائل أن ينقل الرمل أو الترسبات الكلسية أو نواتج التآكل أو غيرها من الحطام خارج البئر. كما قد يساعد في عمليات التحكم في البئر، والدوران، والإزاحة، والتدخل باستخدام المعدات.
يمكن لنظام HEC زيادة السعة الاستيعابية للمحلول الملحي منخفض المحتوى من المواد الصلبة أو الخالي من المواد الصلبة. ويمكن أن يساعد ذلك في نقل الحطام مع تقليل الاعتماد على الطين العالق.
يجب أن يظل سائل الصيانة HEC المناسب مستقرًا أثناء التحضير والضخ، ولكن يجب أيضًا أن يكون قابلاً للإزالة بعد انتهاء العملية. واعتمادًا على التركيبة، يمكن تقييم أنظمة التكسير الحمضية أو الإنزيمية أو المؤكسدة لتقليل اللزوجة.
لا يجب اختيار الكسارة بناءً على مدى سرعة تدميرها للبوليمر فحسب، بل يجب أيضًا أن تكون متوافقة مع خصائص المعادن، ومعادن التكوين، والمواد المرنة، ومعدات إكمال الآبار، والمتطلبات البيئية.
مركز Zhiwei HEC صفحة استخدام سوائل الصيانة يركز على لزوجة المحلول الملحي، والتدفق شبه اللدني، وقوة الهلام المحدودة، والتحكم في التعامل مع السوائل أثناء التدخل.
HEC في سوائل التكسير وحشو الحصى
يمكن استخدام مادة HEC كمُثخِّن في سوائل التكسير الملحية وكبوليمر حامل في أنظمة تعبئة الحصى المحددة.
يجب أن ينقل السائل مادة الدعم أو الحصى عبر المعدات السطحية والأنابيب والثقوب والشقوق. وتساعد اللزوجة المنخفضة الكافية عند القص على إبطاء ترسب الجسيمات. ويمكن أن يقلل سلوك التخفيف بالقص من مقاومة الضخ أثناء الحقن.
كما استُخدمت تقنية HEC في الحالات التي يُعد فيها انخفاض بقايا المواد بعد التكسير أمراً مهماً. ويمكن أن يؤدي اختيار جهاز التكسير المناسب إلى خفض الوزن الجزيئي للبوليمر بعد وضعه، وخفض لزوجة السائل، ودعم عملية التدفق العكسي.
انخفاض كمية المخلفات لا يعني عدم حدوث أي تلف في التكوين. فما زال من الممكن أن تؤثر العوامل التالية على النفاذية: البوليمر غير المذاب، والترطيب غير الكامل، ومياه الخلط الملوثة، والجرعة الزائدة، والمواد الكيميائية غير المناسبة لتفكيك البوليمر، وسوء عملية الترشيح.
تعد درجة الحرارة عاملاً حاسماً آخر. فعادةً ما تنخفض لزوجة محلول HEC التقليدي مع ارتفاع درجة الحرارة. ويعتمد الأداء في درجات الحرارة المرتفعة على نوعية المحلول، والمحلول الملحي، والتركيز، ووقت البقاء، والتعرض للأكسجين، والقوة القصية، ومجموعة عوامل التثبيت. ويجب أن يستند أي حد لدرجة الحرارة إلى اختبار يحاكي الظروف الفعلية للبئر.
HEC في مجال التثبيت
يمكن استخدام مادة HEC كمضاف للحد من فقدان المياه وتعديل الخصائص الريولوجية في بعض ملاط الأسمنت المستخدم في آبار النفط.
يمكن أن يساعد الحد من فقدان المياه غير المنضبط في الحفاظ على قوام الملاط وحماية النسبة المقصودة بين الماء والأسمنت. ويُعد هذا الأمر مهمًا عند ضخ الأسمنت عبر التكوينات القابلة للنفاذ.
يجب التحكم بدقة في درجة اللزوجة والجرعة المستخدمة من مادة HEC. فقد تؤدي الزيادة المفرطة في اللزوجة إلى ارتفاع ضغط الضخ والتأثير على عملية صب الملاط. كما قد تتفاعل مادة HEC مع المواد المشتتة، ومثبطات التصلب، ومسرعات التصلب، ومزيلات الرغوة، وغيرها من إضافات الأسمنت.
قد تكون الدرجة ذات اللزوجة الأقل أكثر ملاءمةً عندما تكون هناك حاجة إلى التحكم في فقدان الماء دون زيادة كبيرة في قوام الملاط. ويتطلب الاختيار النهائي إجراء اختبارات لفقدان السوائل، وخصائص الريولوجيا، والماء الحر، ووقت التكثيف، وقوة الضغط، والتوافق مع مصدر الأسمنت.
HEC في مجال سوائل دعم الإنتاج
كما يمكن استخدام مادة HEC في سوائل الحشو، وحبيبات التدخل، والمحاليل الملحية النقية، وغيرها من السوائل المستخدمة في محيط آبار الإنتاج.
ويتمثل دوره عادةً في التحكم في اللزوجة، والحفاظ على حالة التعليق، ودعم الإزاحة السلسة. ويمكن تعديل التركيبة وفقًا لكثافة السائل، ودرجة الحرارة المتوقعة، وحمولة المواد الصلبة، وطريقة التنظيف.
"Zhiwei’s" HEC لسوائل إنتاج النفط يصف HEC بأنه مادة لزجة غير أيونية تُستخدم في محاليل الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والبروميد المستخدمة في عمليات دعم الإنتاج.
كيفية خلط مادة HEC في سائل حقول النفط
قد يؤدي الخلط غير السليم إلى منع درجة HEC المناسبة من تحقيق الأداء المتوقع منها. فعندما يتلامس المسحوق الجاف مع الماء بسرعة كبيرة، قد يتبلور السطح الخارجي لكل جسيم أولاً ويشكل طبقة هلامية، مما يؤدي إلى حبس المادة الجافة في الداخل، مما ينتج عنه تكتلات تُعرف عادةً باسم «عيون السمكة».
وتقلل عملية الخلط الخاضعة للرقابة من هذا الخطر.
- قم بتنظيف خزان الخلط وتأكد من عدم وجود أي بقايا مواد كيميائية غير متوافقة.
- أضف الكمية المطلوبة من الماء أو المحلول الملحي المُعد مسبقًا وابدأ في الدوران المستمر.
- أضف مادة HEC ببطء عبر قادوس أو وحدة تغذية مسحوقية يمكن التحكم فيها. لا تقم بإفراغ الأكياس بالكامل مباشرةً في خزان منخفض القص.
- يجب الحفاظ على درجة كافية من التحريك لفصل الجسيمات دون إدخال كمية زائدة من الهواء.
- يجب ترك البوليمر يتشتت قبل إجراء تعديل كبير في درجة الحموضة. وقد تستخدم الأنواع المعالجة سطحياً عملية الترطيب المتأخر لتحسين التشتت الأولي.
- استمر في عملية الدوران حتى يكتمل الترطيب. قم بتسجيل وقت الخلط، ودرجة الحرارة، ودرجة الحموضة (pH)، وتركيز الملح، وظروف القص.
- قم بقياس اللزوجة بعد فترة الراحة المحددة. أضف المواد الكيميائية الأخرى بالترتيب الذي تم التحقق من صحته، وكرر اختبار الريولوجيا بعد كل إضافة مهمة.
قد يؤدي رفع درجة الحموضة أو درجة الحرارة إلى تسريع عملية الترطيب في بعض الأنظمة، ولكن لا ينبغي القيام بذلك قبل أن يتوزع المسحوق جيدًا. فقد يؤدي الترطيب السريع في المرحلة غير المناسبة إلى زيادة تكوّن الكتل.
كانت الممارسات الميدانية القديمة تستخدم أحيانًا الديزل أو مادة هيدروكربونية أخرى لترطيب مادة HEC مسبقًا. أما العمليات الحالية فينبغي أن تتبع بدلاً من ذلك تعليمات المنتج، والقواعد البيئية المحلية، ومتطلبات السلامة في الموقع. وقد يُعد المسحوق المعالج سطحيًّا، أو الملاط المعتمد من المورد، أو الناقل السائل المتوافق خيارًا أكثر أمانًا وأفضل تحكمًا.
المشاكل الشائعة والإجراءات التصحيحية
| المشكلة | السبب المحتمل | الاستجابة العملية |
|---|---|---|
| عيون السمكة أو كتل الهلام | إضافة المادة تتم بسرعة كبيرة أو أن التحريك غير كافٍ | قم بتخفيض معدل التغذية وتحسين توزيع المسحوق قبل عملية الترطيب |
| اللزوجة النهائية منخفضة جدًّا | الترطيب غير الكامل، أو الدرجة غير المناسبة، أو ارتفاع درجة الحرارة، أو عدم توافق المحلول الملحي | قم بتمديد مدة النقع وكرر الاختبار في المحلول الملحي الفعلي |
| تستمر اللزوجة في الارتفاع | لم تكن عملية الترطيب قد اكتملت عند القياس الأول | وضع إجراءات ثابتة للخلط والراحة |
| ضغط المضخة المفرط | الجرعة مرتفعة جدًّا أو أن الدرجة تحتوي على وزن جزيئي زائد | تقليل التركيز أو استخدام نوع ذي لزوجة أقل |
| ضعف تعليق المواد الصلبة | اللزوجة عند القص المنخفض غير كافية | تقييم التركيز والوزن الجزيئي والملف الريولوجي الكامل |
| تنخفض اللزوجة أثناء التخزين | التلوث الميكروبي، أو النشاط الإنزيمي، أو الأكسدة، أو التحلل الحراري | تحقق من جودة المياه واستخدم برنامج حفظ متوافقًا |
| رغوة زائدة | انجراف الهواء أو عدم التوافق مع المواد الخافضة للتوتر السطحي | ضبط ظروف الخلط وتقييم مزيل الرغوة المناسب |
| سوء عملية التنظيف | عمل القاطع غير الكامل أو التركيز المفرط للبوليمر | تحسين أداء نظام القاطع في ظروف الخزان |
تستحق جودة المياه اهتمامًا خاصًا. فقد تؤدي المياه السطحية والمياه المعاد استخدامها إلى دخول كائنات دقيقة أو إنزيمات أو مواد صلبة عالقة أو مواد كيميائية مذابة، مما يؤثر سلبًا على عملية الترطيب واستقرار التخزين.
قد يكون من الضروري استخدام مبيد حيوي أو مادة حافظة مناسبة. ويجب أن يتم الاختيار وفقًا للوائح المحلية وبعد إجراء اختبارات التوافق. وقد تؤدي إضافة مبيد حيوي بعد حدوث فقدان شديد لللزوجة إلى وقف نمو الميكروبات، لكنها قد لا تعكس مسار تدهور البوليمر.
مقارنة HEC بالبوليمرات الأخرى المستخدمة في حقول النفط
| البوليمر | الطابع الأيوني | القوة النموذجية | القيد الرئيسي |
|---|---|---|---|
| HEC | غير أيوني | التوافق مع المحلول الملحي، والتدفق شبه اللدني، والتكوّن المحدود للهلام | قدرة محدودة على التحكم المستقل في فقدان السوائل في العديد من الأنظمة الشفافة |
| CMC | أنيوني | التحكم في اللزوجة وفقدان السوائل في الطين ذي الأساس المائي | قد تتأثر الأداء بارتفاع الملوحة والصلابة |
| PAC | أنيوني | تحكم قوي في عملية الترشيح وأداء ممتاز لسوائل الحفر | يجب التحقق من درجة التوافق مع المحلول الملحي |
| صمغ الزانثان | بوليمر حيوي أنيوني | لزوجة عالية عند القص المنخفض وقدرة عالية على التعليق | يتطلب الاستقرار البيولوجي وسلوك المواد تحت قوى القص العالية التحكم |
| الغوار والغوار المعدل | غير أيونية أو معدلة | اللزوجة العالية ونقل مادة الدعم في سوائل التكسير | قد تشكل المخلفات، وعملية الترطيب، وكفاءة جهاز التكسير مصدر قلق |
غالبًا ما يتم اختيار HEC عندما يحتاج النظام إلى التوافق مع المحلول الملحي النقي وسلوك انسيابي سلس مع انخفاض اللزوجة تحت تأثير القص. وقد يُفضل استخدام CMC وPAC عندما يكون التحكم في الترشيح هو المطلب الرئيسي. ويمكن أن يوفر الزانثان تعليقًا قويًا في ظروف القص المنخفض، في حين تظل مشتقات الغوار شائعة الاستخدام في عمليات التكسير الهيدروليكي.
ينبغي أن يستند الاختيار إلى أداء السائل وليس إلى الاسم الكيميائي وحده.
اختيار درجة Zhiwei HEC لاختبار حقول النفط
Zhiwei (Jinan) New Materials Co., Ltd. توفر الشركة عدة درجات من اللزوجة من نوع HEC. بالنسبة لأنظمة حقول النفط التي تتطلب زيادة كبيرة في اللزوجة، يمكن اعتبار HEC 100K وHEC 150K خيارين أوليين للاختبار المخبري.
| درجة تشيوي | اللزوجة المنشورة | الاتجاهات المحتملة للفحص |
|---|---|---|
| HEC 100K | محلول Brookfield LV، 1% عند 25 درجة مئوية: من 3,401 إلى 5,500 ميللي باسكال·ثانية | سوائل الحفر، أو إكمال الآبار، أو صيانة الآبار، أو دعم الإنتاج التي تتطلب لزوجة عالية مع تدفق عملي |
| HEC 150K | محلول Brookfield LV، 1% عند 25 درجة مئوية: من 5,501 إلى 8,000 ميللي باسكال ثانية | أنظمة المحلول الملحي ذات الكثافة العالية التي تتطلب لزوجة أقوى في ظروف القص المنخفض ودعمًا أفضل لتعليق المواد |
Zhiwei HEC 100K وهي مادة من فئة HEC غير أيونية عالية اللزوجة. وقد صُمم هذا المنتج خصيصًا للأنظمة المائية التي تتطلب تكثيفًا قويًّا، ودعمًا للتعليق، ومناولة مستقرة.
Zhiwei HEC 150K يوفر نطاقًا أعلى من اللزوجة ويمكن تقييمه في الحالات التي تتطلب مساهمة أكبر في اللزوجة.
لا ينبغي استخدام أسماء هذه النماذج كبديل لاختبار السوائل. فالقيمة التي يتم قياسها في محلول ماء عذب 1% عند درجة حرارة 25 درجة مئوية لا يمكن أن تتنبأ بشكل مباشر بالأداء في محلول بروميد الكالسيوم المركز، أو محلول الهاليدات المختلط، أو ملاط الأسمنت الساخن، أو سائل التكسير الخاضع للقص.
قبل التوصية بنوع معين، يجب أن يتلقى المورد معلومات عن تركيبة المحلول الملحي، وكثافة السائل، والخصائص الريولوجية المستهدفة، ومنحنى درجة الحرارة، ومستوى المواد الصلبة، ومعدات الخلط، وطريقة التنظيف المطلوبة، والمواد المضافة الأخرى في التركيبة.
ينبغي أن يقارن برنامج التأهيل السليم بين الخصائص الريولوجية الأولية وتلك التي تظهر مع مرور الوقت، ووقت الترطيب، واللزوجة عند القص المنخفض، وتكوّن الهلام، وسلوك الترشيح، والاستقرار الحراري، ومقاومة التلوث، وتكوّن الرغوة، واستجابة مادة كسر الرغوة.
الأسئلة الشائعة
هل مادة HEC قابلة للذوبان في الماء المالح؟
يمكن لمادة HEC أن تذيب المواد وتزيد من لزوجة العديد من المحاليل الملحية نظرًا لكونها غير أيونية. وعادةً ما يتم تقييمها في محاليل الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والكلوريد والبروميد.
لا تزال اللزوجة النهائية ومعدل الترطيب يعتمدان على الدرجة، وتركيز الملح، ودرجة الحرارة، ودرجة الحموضة، وظروف الخلط.
هل يُستخدم مادة HEC في طين الحفر؟
يمكن استخدام مادة HEC في سوائل حفر وسوائل حفر داخلية محددة، لا سيما الأنظمة القائمة على المحلول الملحي وتلك التي تحتوي على نسبة منخفضة من المواد الصلبة. وهي ليست البوليمر الأكثر شيوعًا في جميع أنواع سوائل الحفر التقليدية.
قد تكون مادة CMC وPAC والزانثان والنشا والمواد المضافة الأخرى أكثر ملاءمةً عندما يكون المطلب الرئيسي هو التحكم في الترشيح، أو تثبيط الطين الصخري، أو الحصول على خصائص ريولوجية مختلفة.
هل يقلل نظام HEC من فقدان السوائل؟
قد تقلل مادة HEC من حركة السوائل من خلال تأثيرها على اللزوجة، ويمكن أن تساعد بعض الأنواع المختارة في التحكم في فقدان الماء في ملاط الأسمنت. ومع ذلك، في العديد من المحاليل الملحية الصافية، لا ينبغي اعتبارها مادة مضافة مستقلة تمامًا للحد من فقدان السوائل.
قد يظل من الضروري استخدام نظام مخصص للتحكم في عملية الترشيح.
لماذا يُعد HEC مادة مفيدة في سوائل إكمال الآبار؟
يمكن لـ HEC تكثيف المحاليل الملحية الشفافة دون إضافة الطين أو أي مادة صلبة معلقة دائمة أخرى. كما يوفر تدفقًا شبه بلاستيكيًا، ويساعد على نقل المواد الصلبة، ويمكنه الحفاظ على تطور محدود للهلام خلال فترات السكون.
ويمكن لهذه الخصائص أن تدعم عمليات الضخ والإزاحة ونقل الحصى، فضلاً عن عمليات التنظيف اللاحقة.
هل يمكن استخدام تقنية HEC في الآبار ذات درجات الحرارة المرتفعة؟
يمكن تصنيع مادة HEC للاستخدام في درجات حرارة مرتفعة، لكن لزوجتها تنخفض عادةً مع ارتفاع درجة الحرارة. ويعتمد الأداء على مدة التعرض، وتركيبة المحلول الملحي، والوزن الجزيئي، وقوة القص، والأكسجين، ومجموعة المواد المثبتة.
يجب تحديد الحد الفعلي لدرجة الحرارة من خلال اختبارات الشيخوخة والريولوجيا التي تحاكي ظروف البئر.
كيف يمكن الوقاية من تكوّن الكتل في القلب؟
أضف المسحوق ببطء إلى السائل المتحرك مع الاستمرار في التقليب المستمر. اترك الجسيمات تتشتت قبل تسريع عملية الترطيب عن طريق تغيير درجة الحموضة أو إضافة مادة كيميائية أخرى.
كما يمكن لدرجة HEC ذات الترطيب المتأخر أو المعالجة السطحية أن تقلل من تكوّن عيون السمكة.
ما هي المعلومات التي يحتاجها مورد HEC؟
يحتاج المورد إلى معرفة نوع السائل، والتركيب الكامل للمحلول الملحي، والكثافة، واللزوجة المستهدفة، ودرجة حرارة التشغيل، ومحتوى المواد الصلبة، وإجراءات الخلط، والمواد المضافة الأخرى، ومتطلبات التنظيف.
لا يكفي تقديم درجة اللزوجة المطلوبة فقط لتقديم توصية موثوقة.
الخاتمة
يُقدَّر استخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز في تطبيقات حقول النفط بشكل أساسي لطبيعته غير الأيونية، وتوافقه مع المحاليل الملحية، وتدفقه شبه اللدني، وقدرته على زيادة اللزوجة دون حدوث تكوّن مفرط للهلام.
ويمكن أن يستخدم في سوائل الحفر وسوائل الحفر الداخلية، ومحاليل الملح الخاصة بإكمال الآبار، وسوائل صيانة الآبار، وأنظمة التكسير وحشو الحصى، وملاط الأسمنت، وسوائل دعم الإنتاج. ويتغير دوره المحدد وفقًا للتركيبة.
ينبغي اختيار نظام HEC كجزء من نظام سوائل متكامل. فكل من التركيب الكيميائي للمحلول الملحي، ودرجة الحرارة، وقوة القص، ومتطلبات الترشيح، ومكافحة الميكروبات، وعملية التنظيف، والتوافق مع التكوين الصخري، كلها عوامل تؤثر على النتيجة.
يوفر طرازا Zhiwei HEC 100K وHEC 150K نقاط انطلاق عملية لفحص سوائل حقول النفط عالية اللزوجة. وينبغي أن يستند الاختيار النهائي إلى الفحوصات المخبرية في ظل ظروف ميدانية تمثيلية.