Trong môi trường khoan dầu, CMC HV (carboxymethyl cellulose độ nhớt cao) và PAC HV (polyanionic cellulose độ nhớt cao) thường được sử dụng làm phụ gia dung dịch khoan, và mỗi loại cho thấy sự khác biệt đáng kể về hiệu suất và ứng dụng. Sau đây so sánh ưu và nhược điểm của hai loại này từ nhiều khía cạnh:

1. Cấu trúc hóa học và các tính chất cơ bản

CMC HV

Nó được tạo ra bằng cách carboxymethyl hóa cellulose và thuộc về cellulose anion. Nhóm carboxylmethyl trên chuỗi phân tử của nó mang lại khả năng kháng muối nhất định, nhưng mức độ thay thế tương đối thấp (thường ≤0.8), dẫn đến độ ổn định hạn chế trong môi trường nhiệt độ cao và độ mặn cao.

Ưu điểm: chi phí thấp, hiệu quả tăng độ nhớt ổn định trong môi trường nước ngọt hoặc độ mặn thấp, và có thể kiểm soát hiệu quả sự mất nước để tạo thành bánh bùn mỏng và dai.

Nhược điểm: khả năng chịu nhiệt kém (thường ≤150℃), dễ bị giảm độ nhớt và tăng mất nước trong điều kiện độ mặn cao (như nước muối bão hòa) hoặc nhiệt độ cao.

PAC HV

là một dẫn xuất polyanionic của cellulose với mức độ thay thế cao (≥0.8) và phân bố đồng đều. Nó mang một số lượng lớn các nhóm chức tích điện âm trên chuỗi phân tử, giúp cải thiện đáng kể khả năng kháng muối và chịu nhiệt độ cao.

Ưu điểm: Nó có thể duy trì độ nhớt ổn định và hiệu suất giảm mất nước trong môi trường nhiệt độ cao (lên đến 180°C trở lên) và độ mặn cao (bao gồm cả nước muối bão hòa), và đặc biệt thích hợp cho các địa tầng phức tạp (như lớp đá phiến sét và thạch cao muối).

Nhược điểm: Chi phí sản xuất cao và có thể khó kiểm soát tính chất lưu biến do tăng độ nhớt quá mức trong môi trường nước ngọt.

2. So sánh hiệu suất dung dịch khoan

2.1. Tăng độ nhớt và kiểm soát tính chất lưu biến

CMC HV

Ưu điểm: Nó có tác dụng tăng độ nhớt đáng kể trong bùn pha nước ngọt hoặc pha rắn thấp, có thể đình chỉ hiệu quả các mảnh vụn khoan, và có lực cắt ban đầu thấp, có lợi cho việc thải khí và các hạt pha rắn.

Nhược điểm: Trong điều kiện độ mặn cao hoặc nhiệt độ cao, độ nhớt dễ bị phá hủy và cần được bổ sung thường xuyên để duy trì hiệu suất.

PAC HV

Ưu điểm: Nó có thể duy trì độ nhớt cao trong môi trường có độ mặn và nhiệt độ cao, và tính chất lưu biến của nó có thể kiểm soát được. Nó có thể ức chế sự phân tán và mở rộng của đất sét và đá phiến sét và ổn định thành giếng.

Nhược điểm: Trong môi trường nước ngọt, áp suất bơm có thể tăng do tăng độ nhớt quá mức và cần kiểm soát chính xác lượng thêm vào.

2.2. Hiệu suất giảm mất nước

CMC HV

Ưu điểm: Nó có thể làm giảm hiệu quả sự mất nước trong điều kiện bình thường và tạo thành một bánh bùn đặc. Nó phù hợp cho các giếng trung bình và nông và các địa tầng không phức tạp.

Nhược điểm: Trong môi trường có độ mặn cao hoặc nhiệt độ cao, chất lượng của bánh bùn giảm và sự mất nước tăng lên. Nó cần được sử dụng kết hợp với các chất giảm mất nước khác.

PAC HV

Ưu điểm: Nó có khả năng kháng muối mạnh và vẫn có thể duy trì sự mất nước thấp trong bùn nước muối bão hòa hoặc nước biển. Bánh bùn dai và có độ thấm thấp.

Nhược điểm: Nó đắt tiền khi sử dụng một mình và hiệu suất của nó có thể giảm ở nhiệt độ cực cao (ví dụ: >200℃).

2.3. Khả năng chống cắt và chịu nhiệt

CMC HV

Ưu điểm: Hiệu suất ổn định trong điều kiện cắt tốc độ thấp, thích hợp cho các hoạt động khoan thông thường.

Nhược điểm: Độ nhớt dễ bị suy giảm trong điều kiện cắt tốc độ cao (như khoan tuabin giếng sâu) hoặc nhiệt độ cao (>150℃), đòi hỏi bảo trì thường xuyên.

PAC HV

Ưu điểm: Khả năng chống cắt mạnh, độ nhớt vẫn có thể được duy trì ở tốc độ cắt cao và khả năng chịu nhiệt tuyệt vời (lên đến 180℃), thích hợp cho các giếng sâu và siêu sâu.

Nhược điểm: Phân hủy nhiệt có thể xảy ra ở nhiệt độ cực cao (ví dụ: >200℃) và cần các polyme chịu nhiệt độ cao.

3. Kịch bản ứng dụng và hiệu quả kinh tế

CMC HV

Kịch bản áp dụng: hệ thống bùn nước ngọt hoặc độ mặn thấp, giếng trung bình và nông, địa tầng không nhiệt độ cao (ví dụ: <120℃), và các dự án có ngân sách hạn chế.

Hiệu quả kinh tế: Chi phí thấp, nhưng cần bổ sung thường xuyên và chi phí toàn diện có thể tăng lên khi sử dụng lâu dài.

PAC HV

Kịch bản áp dụng: địa tầng nhiệt độ cao và độ mặn cao (như giếng sâu, lớp thạch cao muối), giếng khí đá phiến sét, bùn nước biển và các yêu cầu ổn định thành giếng phức tạp.

Hiệu quả kinh tế: Giá đơn vị cao, nhưng liều lượng nhỏ, hiệu suất ổn định và chi phí toàn diện dài hạn tốt hơn.

4. Bảo vệ môi trường và khả năng tương thích

CMC HV

Bảo vệ môi trường: không độc hại, phân hủy sinh học tốt, nhưng việc sử dụng quy mô lớn có thể làm tăng hàm lượng chất rắn của bùn.

Khả năng tương thích: tương thích với hầu hết các phụ gia bùn gốc nước, nhưng dễ bị kết tụ trong môi trường ion canxi và magiê cao.

PAC HV

Bảo vệ môi trường: đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường quốc tế, không có cặn độc hại và phù hợp với các khu vực nhạy cảm với môi trường.

Khả năng tương thích: có khả năng tương thích tốt với muối, polyme và chất hoạt động bề mặt, đặc biệt ổn định trong hệ thống có độ mặn cao.

Tóm tắt

CMC HV: Ưu điểm là chi phí thấp và hiệu quả tăng độ nhớt nước ngọt tốt; nhược điểm là độ ổn định kém ở nhiệt độ cao và độ mặn cao, và nó phù hợp cho khoan thông thường.

PAC HV: Ưu điểm bao gồm khả năng kháng muối, chịu nhiệt độ cao và hiệu suất giảm mất nước tuyệt vời; nhược điểm bao gồm chi phí cao và phù hợp với các địa tầng phức tạp.

Trong các ứng dụng thực tế, cần có sự lựa chọn toàn diện dựa trên điều kiện địa tầng (nhiệt độ, độ mặn, thạch học), độ sâu giếng và ngân sách: CMC HV được ưu tiên cho các giếng thông thường để kiểm soát chi phí; PAC HV là một giải pháp tốt hơn cho các giếng nhiệt độ cao, độ mặn cao và giếng khí đá phiến sét, có thể cải thiện đáng kể hiệu quả hoạt động và độ ổn định thành giếng.