Úvod
"Fenolová živica“ je široký pojem zahŕňajúci materiály s rôznymi chemickými štruktúrami, profilmi rozpustnosti a priemyselnými aplikáciami (Pilato, 2010). V kontexte ropných polí môže používanie tohto pojmu bez ďalšej kvalifikácie vytvárať nejednoznačnosť, pokiaľ ide o identitu produktu a zamýšľanú funkciu.
Samotný výraz "fenolová živica" nestanovuje, že produkt je rozpustný vo vode, dispergovateľný vo vode alebo vhodný na použitie vo vrtnom výplachu. Jeden citovaný patent dokumentuje špecifickú modifikovanú formuláciu sulfonovanej fenolovej živice vyvinutú pre aplikáciu vrtnej kvapaliny (Zhang et al., 2017). Toto zverejnenie špecifické pre formuláciu by sa nemalo považovať za dôkaz, že generická fenolová živica alebo každý druh sulfónovanej fenolovej živice bude poskytovať rovnakú účinnosť.
Generická fenolová živica a modifikované prísady do vrtných kvapalín
Bežné fenolové živice sa vyrábajú prostredníctvom reakcií medzi fenolovými zlúčeninami a aldehydmi. V závislosti od pomeru reaktantov, katalyzátora a reakčných podmienok môžu systémy fenolových živíc zahŕňať novolakové a rezolové štruktúry (Pilato, 2010).
Všeobecné označenie fenolovej živice neuvádza, či konkrétny druh má vodné správanie požadované vo vodnom vrtnom výplachu. Identita produktu musí byť preto stanovená prostredníctvom jeho technickej dokumentácie vrátane jeho deklarovaného chemického typu, formy produktu, zamýšľaného použitia a príslušných špecifikácií dodávky.
Citovaný patent opisuje modifikovanú sulfónovanú fenolovú živicu pripravenú na špecifickú aplikáciu vrtnej kvapaliny (Zhang et al., 2017). Jeho zloženie a uvedený účel sú špecifické pre túto patentovanú formuláciu. Tolerancia soli a odolnosť voči dvojmocným iónom by sa mali overiť pre jednotlivý produkt v zamýšľanom soľnom roztoku a kompletnom zložení bahna, a nie odvodiť z názvu materiálu.
Zdokumentovaná aplikácia vŕtacej kvapaliny
Citovaný patent dokumentuje špecifickú modifikovanú formuláciu sulfónovanej fenolovej živice vyvinutú na kontrolu straty tekutiny vo vysokoteplotnej vrtnej kvapaline na báze vody (Zhang et al., 2017).
Riadenie straty kvapaliny sa musí odlíšiť od iných funkcií vŕtacej kvapaliny (Darley & Gray, 1988):
Kontrola straty tekutiny znižuje objem kvapalného filtrátu prechádzajúceho cez filtračný koláč do priepustnej formácie.
Modifikácia viskozity sa riadi výberom a úpravou ílov, biopolymérov, syntetických polymérov alebo iných modifikátorov reológie.
Stratégie posilňovania vrtov môžu zahŕňať vhodne dimenzované premosťovacie materiály a iné formulačné prístupy zvolené pre podmienky formovania a tlaku.
Inhibícia bridlice sa zameriava na kontrolu hydratácie, napučiavania a disperzie ílu.
Aditívum na kontrolu straty tekutín by sa nemalo automaticky klasifikovať ako viskozifikátor, inhibítor bridlice, premosťovací materiál alebo činidlo na spevnenie vrtov. Tieto funkcie vyžadujú samostatné vyhodnotenie v rámci celého systému vrtnej kvapaliny.
Reológia a filtračné správanie
Výkon pri strate tekutín a reologická odpoveď by sa mali hodnotiť oddelene. Zvýšenie viskozity alebo pevnosti gélu samo osebe neznamená, že prísada zlepšuje výkon vrtnej kvapaliny.
Reologická odpoveď závisí od konkrétneho produktu, úrovne ošetrenia, zloženia bahna a podmienok starnutia. Príslušné merania môžu zahŕňať zdanlivú viskozitu, plastickú viskozitu, medzu klzu a pevnosť gélu pred a po špecifikovanom postupe starnutia.
Kvalifikácia aplikácie by mala zahŕňať testovanie v kompletnom zložení za definovaných podmienok starnutia a merania. Použiteľné API, ISO alebo zákaznícke postupy môžu poskytnúť konzistentný základ pre porovnávanie výsledkov (Darley & Gray, 1988; American Petroleum Institute, 2019; International Organization for Standardization, 2008).
Evidencia výkonnosti a jej limity
Patent citovaný v tomto článku opisuje jednu modifikovanú sulfónovanú fenolovú živicu špecifickú pre formuláciu na použitie vo vrtnej kvapaline (Zhang et al., 2017). Nestanovuje výkonnosť generickej fenolovej živice, inej formulácie sulfonovanej fenolovej živice alebo akejkoľvek netestovanej komerčnej triedy.
Podrobné správanie kandidátskeho aditíva závisí od jeho chemického zloženia a kompletného zloženia bahna. Jeho výkonnosť by sa preto mala posudzovať pomocou definovaných testovacích podmienok a reprezentatívnych základných kvapalín.
Príslušné hodnotenia môžu zahŕňať:
- Objem filtrátu za zvolených testovacích podmienok
- Reologické vlastnosti pred a po starnutí
- Pozorovateľná hrúbka a stav filtračného koláča
- Správanie sa v sladkej, morskej vode alebo zamýšľanej soľanke
- Odozva na príslušné koncentrácie solí a dvojmocných iónov
- Kompatibilita s kompletným balíkom aditív
- Stabilita produktu za navrhnutých podmienok starnutia
Pozorovania na filtračnom koláči by sa mali uvádzať oddelene od nameraného objemu filtrátu. Tenší filtračný koláč by sa nemal automaticky označovať ako menej priepustný, pokiaľ priepustnosť nebola vyhodnotená pomocou vhodnej metódy.
Kvalifikačné a testovacie parametre
Pre hodnotiacich kupujúcichfenolová živica pre aplikácie na ropných poliachChemická identita a zamýšľaná funkcia produktu by mali byť potvrdené pred predpokladaným výkonom vrtnej kvapaliny. Pred hodnotením modifikovanej sulfónovanej fenolovej živice pre aplikáciu vŕtacej kvapaliny na vodnej báze by tímy obstarávateľov a inžinierov mali potvrdiť nasledujúce informácie.
Chemická identita
Potvrďte deklarovaný chemický typ a určite, či je výrobok špeciálne určený na použitie vrtnej kvapaliny.
Forma produktu
Zistite, či sa produkt dodáva ako prášok, roztok, disperzia alebo iná forma relevantná pre manipuláciu a formuláciu.
Rozpustnosť alebo dispergovateľnosť
Vyhodnoťte skôr správanie produktu v zamýšľanej vodnej fáze ako predpokladať kompatibilitu z názvu produktu.
Obsah aktívnych látok alebo pevných látok
Potvrďte príslušnú špecifikáciu dodávky a základ použitý na výpočet úrovní ošetrenia.
Starnutie a testovacie podmienky
Definujte teplotu starnutia, trvanie starnutia, statický alebo dynamický postup a následnú skúšobnú teplotu. Laboratórna teplota starnutia by sa nemala automaticky považovať za ekvivalentnú statickej alebo cirkulačnej teplote v spodnej dierke.
Reologická odpoveď
Zmerajte príslušné reologické vlastnosti pred a po starnutí v kompletnej formulácii.
Filtračný výkon
Vykonajte testovanie filtrácie pomocou príslušného API, ISO alebo zákazníckeho postupu. Vybraná metóda, teplota, tlakový rozdiel, trvanie skúšky a základ pre podávanie správ by mali byť jasne označené.
Podmienky soli a dvojmocných iónov
Vyhodnoťte kandidátsky produkt v zamýšľanom sladkovodnom, morskom alebo soľnom systéme a za príslušných podmienok kontaminácie.
Kompatibilita systému
Otestujte produkt so skutočnými ílmi, závažiami, polymérmi, soľami a ďalšími prísadami, ktoré sa očakávajú v kompletnom zložení.
Bezpečnosť, skladovanie a manipulácia
Prečítajte si kartu bezpečnostných údajov produktu, požiadavky na skladovanie, informácie o dobe použiteľnosti a pokyny na manipuláciu.
API RP 13B-1 a ISO 10414-1 poskytujú postupy na testovanie vrtných kvapalín na báze vody v teréne (American Petroleum Institute, 2019; International Organization for Standardization, 2008). Tieto štandardy podporujú konzistentné testovanie a podávanie správ; nestanovujú výkonnosť konkrétnej prísady ani nezaručujú jej vhodnosť pre konkrétny vrt.
Obmedzenia
Všeobecné označenie fenolovej živice nestanovuje, že druh je vo vode rozpustný, vo vode dispergovateľný alebo určený na priame použitie vo vodnom vrtnom výplachu.
Tepelný odpor surového polyméru neurčuje jeho výkon v rámci komplexnej formulácie bahna. Teplotná odozva sa musí vyhodnotiť za definovaných podmienok starnutia a skúšobných podmienok.
Aditívum na kontrolu straty tekutín nezávisle nerieši štrukturálnu nestabilitu vrtu, stratu cirkulácie, reaktivitu bridlice alebo neadekvátny výkon suspenzie.
Výsledky uvedené pre jednu patentovanú formuláciu nemožno preniesť na iný produkt bez príslušného testovania. Kvalifikácia produktu by mala vychádzať zo skutočného zloženia, úrovne ošetrenia, zloženia kvapaliny a zamýšľaných prevádzkových podmienok.
Záver
Citovaný patent dokumentuje jednu špecifickú modifikovanú formuláciu sulfónovanej fenolovej živice vyvinutú na kontrolu straty tekutiny vo vysokoteplotnej vrtnej kvapaline na báze vody (Zhang et al., 2017). Tento dôkaz nestanovuje výkonnosť generickej fenolovej živice alebo každého modifikovaného produktu na báze sulfonovanej fenolovej živice.
Vhodnosť produktu sa musí určiť z jeho presnej identity, technickej dokumentácie a výkonu v kompletnom zložení vrtnej kvapaliny. Správanie pri strate tekutín, reológia, odozva soli a divalentných iónov a aditívna kompatibilita by sa mali hodnotiť pomocou definovaných a reprezentatívnych testovacích podmienok.
Profesionálna CTA
Pri diskusii o modifikovanej sulfónovanej fenolovej živici pre aplikáciu vŕtacej kvapaliny na vodnej báze uveďte nasledujúce informácie:
- Base-bahenný typ
- Presná identita produktu a forma produktu
- Zloženie sladkej vody, morskej vody alebo soľanky
- Cieľový test a teploty starnutia
- Postup starnutia a trvanie
- Hustota bahna a zaťaženie tuhými látkami
- Cieľový výkon filtrácie
- Reologické požiadavky
- Podmienky soli a dvojmocných iónov
- Kompletné balenie aditív
- Použiteľná metóda testovania API, ISO alebo zákazníka
Tieto informácie poskytujú základ pre diskusiu o identite produktu, kompatibilite zloženia a kvalifikačných požiadavkách. Nenahrádza testovanie celého systému vrtnej kvapaliny v reprezentatívnych podmienkach.
Referencie
- Americký ropný inštitút. (2019). Odporúčaná prax na testovanie vrtných výplachov na vodnej báze v teréne (API RP 13B-1, 5. vydanie). Washington, DC: American Petroleum Institute.
- Darley, HCH a Gray, GR (1988). Zloženie a vlastnosti vrtných a dokončovacích kvapalín (5. vydanie). Gulf Publishing Company.
- Medzinárodná organizácia pre normalizáciu. (2008). Ropný a plynárenský priemysel – Skúšky vrtných kvapalín v teréne – Časť 1: Kvapaliny na vodnej báze (ISO 10414-1: 2008). Ženeva: Medzinárodná organizácia pre normalizáciu.
- Pilato, L. (ed.). (2010). Fenolové živice: storočie pokroku. Springer Berlin Heidelberg.https://doi.org/10.1007/978-3-642-04714-5
- Zhang, Yong, Wang, Biao, Liu, Xiaodong, Liu, Jianjun, Ma, Yongle, Zhu, Hongwei, & Ma, Xueqin. (2017). Spôsob prípravy vysokoteplotne odolnej modifikovanej sulfónovanej fenolformaldehydovej živice pre vrtné kvapaliny] (čínsky patent č. CN104788634B). Tianjin CNPC Boxing Engineering Technology Co., Ltd.