کاربردهای Surfactant Gemini در سیستم مایع حفاری مبتنی بر آب چیست؟

سورفاکتانتهای جمینی ، یک کلاس نسبتاً جدید از سورفاکتانت ها ، در سالهای اخیر به دلیل ساختارهای مولکولی منحصر به فرد و خواص برتر در مقایسه با سورفاکتانتهای زنجیره ای معمولی ، مورد توجه قابل توجهی قرار گرفته اند. من به عنوان تأمین کننده سورفاکتانت های جمینی ، من هیجان زده ام که کاربردهای مختلف این مواد قابل توجه در سیستم های مایع حفاری مبتنی بر آب را کشف کنم.

1. مقدمه ای برای سورفاکتانتهای جمینی

سورفاکتانتهای جمینی از دو گروه سر آبگریز و دو دم آبگریز تشکیل شده توسط یک فضا در گروه های سر یا در نزدیکی گروه ها تشکیل شده است. این ساختار منحصر به فرد آنها را با غلظت میسل بحرانی پایین تر (CMC) ، فعالیت سطح بالاتر و حلالیت بهتر در آب در مقایسه با سورفاکتانتهای سنتی ، درون آن قرار می دهد. این خصوصیات باعث می شود آنها برای طیف گسترده ای از برنامه ها ، از جمله سیستم های مایع حفاری مبتنی بر آب ، بسیار مناسب باشند.

2. اصلاح رئولوژیکی

یکی از کارکردهای اصلی یک مایع حفاری ، حفظ خصوصیات رئولوژیکی مناسب است. رئولوژی به مطالعه جریان و تغییر شکل مواد اشاره دارد. در یک سیستم مایع حفاری مبتنی بر آب ، خواص رئولوژیکی باید با دقت کنترل شود تا از برداشتن قلمه های کارآمد ، پایداری چاه و گردش مناسب مایعات اطمینان حاصل شود.

سورفاکتانتهای جمینی می توانند به عنوان اصلاح کننده های رئولوژیکی مؤثر عمل کنند. آنها می توانند روی سطح ذرات رس در مایع حفاری جاذب شوند. هنگامی که به سیستم اضافه می شود ، دمهای آبگریز سورفاکتانتهای جمینی با مناطق غیر قطبی ذرات رس در تعامل هستند ، در حالی که گروه های سر آبگریز به مرحله آبی گسترش می یابند. این فرآیند جذب می تواند بار سطح و نیروهای ذرات بین ذرات رس را تغییر دهد.

به عنوان مثال ، در برخی موارد ، سورفاکتانتهای جمینی می توانند باعث ایجاد ذرات رس یک ساختار شبکه با ثبات تر شوند. این ساختار شبکه می تواند ویسکوزیته و نقطه عملکرد مایع حفاری را با نرخ برشی پایین افزایش دهد ، که برای تعلیق قلمه در هنگام استراحت گردش مفید است. با نرخ برشی بالا ، مانند زمانی که مایعات از طریق مته پمپ می شوند ، ساختار شبکه می تواند تجزیه شود و اجازه می دهد تا مایعات راحت تر جریان یابد و فشار پمپاژ را کاهش دهد.

علاوه بر این ، در مقایسه با سورفاکتانتهای سنتی ، سورفاکتانتهای جمینی می توانند در غلظت های پایین تر به تغییرات رئولوژیکی مورد نظر دست یابند. این به دلیل فعالیت سطح بالاتر آنها و توانایی جذب قوی تر است. این نه تنها هزینه مواد افزودنی مایع حفاری را کاهش می دهد بلکه اثرات منفی بالقوه بر سایر خصوصیات مایع حفاری را به حداقل می رساند.

3 مهار شیل

شیل ها سنگهای رسوبی هستند که سرشار از مواد معدنی رس هستند. هنگام حفاری در سازندهای شیل ، آب موجود در مایع حفاری می تواند با شیل در تعامل باشد و باعث تورم و تجزیه آن می شود. این تورم شیل می تواند به بی ثباتی چاه ، حوادث لوله گیر و افزایش هزینه های حفاری منجر شود.

سورفاکتانتهای جمینی می توانند به عنوان مهار کننده های مؤثر شیل عمل کنند. ساختار مولکولی منحصر به فرد آنها به آنها اجازه می دهد تا به فضاهای لایه ای از مواد معدنی رس در شیل نفوذ کنند. گروه های سر آبگریز از سورفاکتانتهای جمینی می توانند با سطوح بار منفی لایه های رس در تعامل باشند ، در حالی که دم های آبگریز می توانند یک سد آبگریز تشکیل دهند. این سد مانع از ورود مولکول های آب به فضاهای لایه ای می شود و در نتیجه تورم شیل را کاهش می دهد.

علاوه بر این ، جذب شدید سورفاکتانتهای جمینی بر روی سطح شیل نیز می تواند انرژی سطح شیل را کاهش دهد و باعث می شود که با مایع حفاری واکنش نشان دهد. برخی از مطالعات نشان داده اند که سورفاکتانتهای جمینی می توانند عملکرد مهار شیل را در مقایسه با مهار کننده های سنتی به طور قابل توجهی بهبود بخشند. به عنوان مثال ، در آزمایشات آزمایشگاهی ، هنگام استفاده از یک مایع حفاری مبتنی بر آب که حاوی نوع خاصی از سورفاکتانت جمینی است ، میزان بازیابی شیل (درصد شیل که پس از غوطه ور شدن در مایع حفاری دست نخورده باقی می ماند) می تواند بسیار بالاتر از مایع با مهار کننده سنتی باشد.

4. تثبیت امولسیون

در برخی از سیستم های مایع حفاری مبتنی بر آب ، ممکن است امولسیون ها تشکیل شوند. امولسیون ها مخلوط دو مایع غیرقابل نفوذ ، به طور معمول روغن و آب هستند. از امولسیون ها می توان برای تقویت روانکاری مایعات حفاری ، کاهش اصطکاک بین رشته مته و چاه و بهبود راندمان حفاری کلی استفاده کرد.

سورفاکتانتهای جمینی می توانند به عنوان تثبیت کننده امولسیون عالی عمل کنند. فعالیت سطح بالای آنها باعث می شود که در رابط روغن - آب جذب شوند و یک فیلم بین سطحی پایدار تشکیل دهند. دو گروه سر آبگریز و دو دم آبگریز از سورفاکتانتهای جمینی می توانند به طور موثری تنش سطحی بین فازهای روغن و آب را کاهش دهند.

گروه فاصله در سورفاکتانت جمینی نیز نقش مهمی در تثبیت امولسیون دارد. این می تواند بر تراکم بسته بندی و انعطاف پذیری فیلم سطحی تأثیر بگذارد. یک فضا چاه طراحی شده می تواند منجر به امولسیون پایدار با اندازه قطرات کوچکتر و مقاومت بهتر در برابر همبستگی شود. به عنوان مثال ،propoxylated ethoxylated 2 4 7 9 tetramethyl 5 decyne 4 7 diol، نوعی از جمینی - مانند افزودنی ، گزارش شده است که امولسیون خوبی دارد - خاصیت تثبیت کننده در سیستم های مایع حفاری مبتنی بر آب.

5. روغن کاری

روغن کاری یکی دیگر از جنبه های مهم سیستم مایع حفاری مبتنی بر آب است. اصطکاک بین رشته مته و چاه می تواند باعث گشتاور و کشش بیش از حد شود که می تواند منجر به سایش زودرس بیت مته ، کاهش سرعت حفاری و افزایش مصرف انرژی شود.

سورفاکتانتهای جمینی می توانند روانکاری مایع حفاری را بهبود بخشند. آنها می توانند یک فیلم روان کننده بر روی سطح رشته مته و چاه چاه تشکیل دهند. دمهای آبگریز سورفاکتانتهای جمینی می توانند بر روی سطح فلزی رشته مته و سطح سنگ چاه چاه جاذب شوند ، در حالی که گروه های سر آبگریز یک لایه هیدراته تشکیل می دهند. این لایه هیدراته می تواند تماس مستقیم بین سطوح را کاهش دهد ، بنابراین اصطکاک را کاهش می دهد.

در مقایسه با روان کننده های سنتی ، سورفاکتانتهای جمینی می توانند عملکرد روغن کاری بهتری را در غلظت های پایین تر ارائه دهند. ساختار مولکولی منحصر به فرد آنها به آنها اجازه می دهد تا یک فیلم روان کننده جمع و جور تر و پایدار تر تشکیل دهند. برخی از سورفاکتانتهای جمینی همچنین می توانند با سایر مواد افزودنی موجود در مایع حفاری سازگار باشند و عملکرد کلی سیستم را تقویت می کنند. به عنوان مثال ،پراکندگی غیر یونیمواد افزودنی مبتنی بر جمینی نه تنها می توانند به عنوان پراکندگی عمل کنند بلکه به روغن کاری مایع حفاری نیز کمک می کنند.

6. کنترل تصفیه

کنترل تصفیه در یک سیستم سیال حفاری مبتنی بر آب ضروری است. در حین حفاری ، فیلتر مایع حفاری می تواند به سازند حمله کند و باعث آسیب به مخزن شده و بر بهره وری خوبی تأثیر می گذارد. یک مایع حفاری خوب باید از میزان تصفیه پایین برخوردار باشد و یک کیک فیلتر نازک و سخت را روی دیوار چاه تشکیل دهد.

سورفاکتانتهای جمینی می توانند در کنترل تصفیه نقش داشته باشند. آنها می توانند روی سطح محیط فیلتر و ذرات موجود در مایع حفاری جاذب شوند. با تغییر خصوصیات سطح ذرات ، سورفاکتانتهای جمینی می توانند بر نحوه رسوب ذرات روی دیوار چاه برای تشکیل کیک فیلتر تأثیر بگذارند.

جذب شدید سورفاکتانتهای جمینی همچنین می تواند نفوذپذیری کیک فیلتر را کاهش دهد. دمهای آبگریز سورفاکتانت ها می توانند منافذ موجود در کیک فیلتر را پر کنند و از عبور به راحتی از عبور فیلتر جلوگیری می کنند. علاوه بر این ، سورفاکتانتهای جمینی می توانند با سایر عوامل کنترل تصفیه در مایع حفاری ارتباط برقرار کنند و عملکرد آنها را تقویت کنند. به عنوان مثال ،نماینده خیس و پراکندگیمحصولات مبتنی بر جمینی می توانند پراکندگی مواد افزودنی کنترل تصفیه را بهبود بخشند و منجر به تشکیل کیک فیلتر یکنواخت تر و مؤثر تر شوند.

7. ملاحظات زیست محیطی

در سالهای اخیر ، نگرانی های زیست محیطی در صنعت نفت و گاز اهمیت بیشتری پیدا کرده است. مایعات حفاری مبتنی بر آب به طور کلی سازگار با محیط زیست نسبت به مایعات حفاری مبتنی بر روغن در نظر گرفته می شوند. سورفاکتانتهای جمینی می توانند عملکرد محیطی سیستم های مایع حفاری مبتنی بر آب را بیشتر تقویت کنند.

بسیاری از سورفاکتانتهای جمینی قابل تجزیه قابل تجزیه هستند. ساختارهای مولکولی منحصر به فرد آنها را می توان به راحتی توسط میکروارگانیسم های موجود در محیط در مقایسه با برخی از سورفاکتانت های سنتی تشخیص داده و تجزیه کرد. این بدان معناست که وقتی مایع حفاری از بین می رود یا وقتی به محیط نشت می شود ، سورفاکتانتهای جمینی برای مدت طولانی ادامه نمی یابد و اثرات احتمالی محیطی را کاهش می دهد.

8. نتیجه گیری و فراخوانی به عمل

در نتیجه ، سورفاکتانتهای جمینی طیف گسترده ای از کاربردهای موجود در سیستم های مایع حفاری مبتنی بر آب را ارائه می دهند. از اصلاح رئولوژیکی گرفته تا مهار شیل ، تثبیت امولسیون ، روغن کاری و کنترل تصفیه ، این مواد قابل توجه می توانند عملکرد مایع حفاری را به میزان قابل توجهی بهبود بخشند.

ما به عنوان تأمین کننده سورفاکتانت های جمینی ، ما متعهد هستیم که محصولات با کیفیت بالا و پشتیبانی فنی را برای تأمین نیازهای خاص صنعت حفاری ارائه دهیم. سورفاکتانتهای جمینی ما برای اطمینان از عملکرد بهینه و سازگاری محیطی با دقت تدوین شده اند.

اگر شما علاقه مند به بررسی مزایای استفاده از سیستم های مایع حفاری مبتنی بر آب خود هستید ، ما از شما دعوت می کنیم تا برای کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید و در مورد الزامات خاص خود صحبت کنید. تیم متخصصان ما آماده است تا در یافتن مناسب ترین راه حل ها برای عملیات حفاری خود به شما کمک کند.

منابع

1. Holmberg ، K. ، Jönsson ، B. ، Kronberg ، B. ، & Lindman ، B. (2002). سورفاکتانت ها و پلیمرها در محلول آبی. ویلی
2. ژانگ ، H. ، و گوا ، ص. (2010). Gemini Surfactants: کلاس جدیدی از سورفاکتانت های عملکردی بالا برای کاربردهای میدان نفتی. مجله علم و فناوری پراکندگی ، 31 (9) ، 1251 - 1262.
3. اسمیت ، دوباره (2015). فن آوری مایعات حفاری: چاپ دوم. Schlumberger.