드릴링, 완성 및 접합 유체의 폴리아크릴아미드 - 실제 사용, 선택 및 현장 지침

이 기사에서는 굴착 유체, 완성 유체 및 접합 유체에 폴리아크릴아미드(PAM)를 사용하기 위한 실용적이고 현장 중심적인 지침을 설명합니다. PAM을 선택한 이유, 올바른 유형을 선택하는 방법, 일반적인 복용량, 현장 사용 전에 실행해야 하는 실험실 테스트, 단계별 혼합/투여 절차 및 일반적인 문제 해결을 다룹니다. 엔지니어, 현장 감독자 및 실험실 기술자가 직접 적용할 수 있는 실행 가능한 지침에 중점을 둡니다.

폴리아크릴아미드가 굴착 유체에 사용되는 이유

폴리아크릴아미드 폴리머는 다량의 고형물을 추가하지 않고도 제어된 점도/유동성, 여과 제어, 셰일 안정화 및 고형물 제거 지원을 제공하기 때문에 널리 사용됩니다. 고분자량 및 조정 가능한 전하(음이온성/양이온성/비이온성)를 통해 포뮬레이터는 적절하게 선택하고 적용할 때 형성 손상을 최소화하면서 특정 기능을 목표로 삼을 수 있습니다.

굴착 유체의 주요 기능

• 유변학 개질제 - 구멍 청소 및 절단 현탁액을 위한 저전단 점도를 높이는 동시에 펌핑 가능한 고전단 동작을 허용합니다.
• 여과 감소제/브리징 보조제 - 기공 공간 형성을 통해 API/HPHT 유체 손실을 줄입니다.
• 셰일 안정화 — 적절한 염/억제제와 함께 사용하면 미세분을 결합하고 점토 팽창을 줄일 수 있습니다.
• 응집제/응고제 보조제 - 고분자 응집제로 사용될 때 고체 제어 회로에서 고체 제거를 촉진합니다.

폴리아크릴아미드의 종류와 선택기준

폴리머 전하, 분자량, 내염성 및 용해도 형태(분말, 에멀젼, 액체)를 고려하여 PAM 등급을 선택하세요. 이러한 특성을 유정 조건(지층 염도, 온도, pH 및 목표 기능)에 맞추면 성능이 크게 향상되고 지층 손상 위험이 줄어듭니다.

굴착 유체에 폴리아크릴아미드 사용 - 실제 지침

굴착 유체에 PAM을 추가할 때 일반적으로 목표는 낮은 전단율 점도(절단품 운송용)를 조정하고 유체 손실을 줄이며 고형물 제어를 지원하는 것입니다. 먼저 실험실 검증을 따르십시오. 그런 다음 모니터링을 통해 보수적인 현장 투여를 구현합니다.

▶ 현장 적용 전 권장되는 실험실 점검

• 목표 온도 및 전단 속도에서의 유변학 곡선(점도계/레오미터)
• 폴리머 유무에 따른 API 및 HPHT 여과 테스트.
• 염수(NaCl, KCl, CaCl2), 스케일 방지제 및 일반 첨가제와의 호환성.
• 예상되는 바닥 구멍 정적 온도 및 전단 이력에서의 열 안정성 테스트.

▶ 현장 투약 지침

• 낮게 시작하세요. 일반적인 시추 유체 증분 주입은 등급과 목표에 따라 0.05~2.0kg/m³(0.05~2.0g/L)입니다. 실험실 결과로 확인하세요.
• 덩어리를 방지하기 위해 교반하면서 활성 피트에 폴리머를 추가합니다. 분산제는 분말 등급에 도움이 됩니다.
• 유변학과 여과를 다시 테스트하기 전에 10~30분간 혼합을 조절하십시오.
• 고형물 제어에서 응집제로 사용하는 경우 실험실에서 결정한 폴리머 수요에 따라 탈수기/탈수기 배출 시 희석 용액으로 투여합니다.

완성 유체의 폴리아크릴아미드 - 모범 사례

완성된 유체에서 PAM은 주로 유체 손실을 제어하고 배치 중 프로판트 또는 고형물을 현탁하는 데 도움을 주며 천공 및 자극을 위해 유체를 조절하는 데 사용됩니다. 완성 응용 분야에서는 잔류물이 적고 형성 손상이 적은 등급을 우선시하는 경우가 많습니다.

▶ 완성 유체 선택 및 호환성

• 필터 케이크 두께를 최소화하고 청소가 중요한 경우 저분자량 또는 특별히 가수분해된 등급을 선택합니다.
• 다가 양이온과의 비호환성 및 침전을 줄이기 위해 고염도 완전 염수에서 비이온성 또는 맞춤형 저전하 양이온성 PAM을 선호합니다.
• 코어 또는 지층 손상 테스트를 실행하여 정화 가능성과 잔류 투과성 감소를 확인합니다.

접합 유체의 폴리아크릴아미드 - 슬러리 거동에 미치는 영향

PAM은 슬러리 유변학을 수정하고, 배치 중 형성으로 인한 유체 손실을 줄이고, 슬러리 요변성을 제어하여 변위 효율성을 향상시키기 위해 접합에 사용할 수 있습니다. 그러나 시멘트 화학 상호작용은 매우 중요합니다. 테스트 없이 호환성을 가정하지 마십시오.

▶ 합착 관련 고려사항

• 농축 시간에 대한 효과: 일부 PAM 등급은 설정을 가속화하거나 지연시킵니다. 항상 선택한 시멘트 혼합물을 사용하여 농축 시간 테스트(API RP 10B-2 스타일)를 실행하십시오.
• 체액 손실 제어: PAM은 초기 체액 손실을 줄일 수 있습니다. HPHT FL 테스트에서 검증된 표준 유체 손실 첨가제(예: 전분, 합성 LCM)와 결합합니다.
• 시멘트 슬러리에 사용되는 분산제 및 지연제와의 호환성: 슬러리 밀도 또는 유변학을 변화시킬 수 있는 상호 작용을 확인하십시오.

▶ 실험실 테스트 및 현장 검증(단계적)

짧고 실용적인 일련의 테스트를 통해 놀라움을 줄일 수 있습니다. 벤치 호환성으로 시작한 다음 목표 온도 및 염도에서 성능 시뮬레이션을 진행하고 마지막으로 동적(전단/노화) 조건에서 검증합니다.

1. 용해도 및 분산 테스트 - 겔화가 발생하지 않았거나 수화 속도가 느린지 확인합니다.
2. 유변학 맵 — 저, 중, 고 전단율(0.1–1000 s⁻² 등가)에서 겉보기 점도를 측정합니다.
3. API 및 HPHT 필터 손실 - 폴리머 및 기본 유체로 측정하여 개선을 정량화합니다.
4. 열 및 전단 안정성 - 바닥 구멍의 정온에서 샘플을 숙성하고 전단 주기를 적용합니다.
5. 코어 흐름 또는 손상 테스트 - 완성/시멘트화를 위해 노출 및 청소 후 잔류 투과성을 측정합니다.

혼합, 취급 및 투여 모범 사례

적절하게 혼합하면 덩어리가 생기지 않고 완전한 수분 공급이 보장됩니다. 분말 등급과 유제 등급에 대한 제조업체 지침을 따르고 권장되는 경우 항상 사전 희석 또는 수화 탱크를 사용하십시오.

• 분말 PAM: 사전에 적시거나 전단 용해기를 사용합니다. 응집을 방지하기 위해 교반된 물이나 염수에 분말을 천천히 첨가하십시오.
• 유제/용액 PAM: 순환 시스템에 계량 주입하기 전에 작업 농도(일반적으로 고분자 용액의 경우 0.1~1% w/w)로 희석합니다.
• 폴리머 스트링거와 펌프 막힘을 방지하려면 보정된 정량 펌프와 체크라인 필터를 사용하십시오.
• 배치 번호, 용액 수명 및 보관 조건을 기록합니다. 대부분의 수화된 PAM 용액은 고온에서 보관 수명이 제한되어 있습니다.

호환성, 상호 작용 및 일반적인 문제 해결

문제는 일반적으로 폴리머 충전량과 염수 구성의 불일치, 과다 투여 또는 수화 불량으로 인해 발생합니다. 이 섹션에는 증상과 실제 해결 방법이 나열되어 있습니다.

▶ 일반적인 문제 및 수정 사항

• 징후: 점도가 급격히 증가하거나 겔화됩니다. 고치다: 폴리머 유형과 다가 이온 수준을 확인하세요. 용량을 줄이거나 비이온성/저전하 등급으로 전환하세요.
• 징후: 체액 손실이 거의 또는 전혀 개선되지 않습니다. 고치다: 분자량을 확인하고(대개 MW가 높을수록 가교에 더 좋음) 적절한 분산과 충분한 혼합 시간을 확인합니다.
• 징후: 펌핑 문제 또는 스트링거. 고치다: 적절한 희석을 보장하고 인라인 스크린을 사용하며 수화 용액과 펌프의 호환성을 확인하십시오.
• 징후: 구조물이 손상되었거나 청소가 불량합니다. 고치다: 잔류물이 적은 PAM 또는 짧은 사슬 등급을 사용하고 실험실 테스트에서 코어 정화 성능을 확인하세요.

환경, 건강 및 안전 고려 사항

PAM과 그 용액은 일반적으로 급성 독성이 낮지만 일부 단량체 잔류물(아크릴아미드)은 해로울 수 있습니다. 유전용으로 인증된 저단량체 등급을 사용하고, MSDS 권장 사항을 따르고, 현지 규정에 따라 배출을 관리하십시오.

• 아크릴아미드 잔류량이 적은 제제를 선택합니다(제조업체에서 단량체 사양 제공).
• 분말 및 농축 용액을 취급할 때 PPE를 제공하십시오. 먼지 흡입을 피하십시오.
• 사용된 폴리머 함유 폐기물을 기존의 고형물 분리 방법으로 처리하고 해당 관할권의 환경 배출 규칙을 따르십시오.

빠른 참조 - 일반적인 복용량 범위

아래 표에는 보수적인 시작 용량이 요약되어 있습니다. 항상 실험실 테스트를 통해 확인하십시오. 이것이 벤치 검증의 출발점입니다.

취업 전 체크리스트

• 공급업체 문서를 통해 정확한 폴리머 등급과 모노머 함량을 확인하세요.
• 계획된 온도와 염도에서 유변학 및 HPHT 여과 테스트를 실행합니다.
• 백업 방법을 포함한 혼합/희석 절차 및 계량 계획을 준비합니다.
• 계획 모니터링: 유변학, API/HPHT FL 및 고형물 제거 성능을 정기적으로 측정합니다.
• EHS 처리 규칙 및 유출 대응 단계를 승무원에게 전달합니다.

결론 - 폴리아크릴아마이드는 등급, 용량 및 취급이 유정 조건에 일치하고 실험실 테스트를 통해 검증된 경우 드릴링, 완성 및 접합 응용 분야에 사용되는 유연한 고성능 첨가제입니다. 보수적인 초기 투여, 체계적인 혼합 및 일상적인 성능 모니터링은 이점을 극대화하고 형성 및 운영 위험을 최소화합니다.