¿Cómo mejora la hidroxietilcelulosa (HEC) la lubricidad y la estabilidad del pozo de los fluidos de perforación?

1. El principio de HEC mejorar la lubricidad del fluido de perforación

Reducir el coeficiente de fricción y reducir el desgaste de las herramientas de perforación.

Efecto formador de película: HEC se disuelve para formar un coloide viscoelástico, formando una película lubricante en la superficie de la herramienta de perforación y la pared del pozo, reduciendo el coeficiente de fricción entre el metal y la roca (se puede reducir entre un 20% y un 30%).

Datos medidos: El fluido de perforación con 0,3%-0,5% de HEC reduce el torque entre un 15%-25%, extendiendo la vida útil de la broca.

Inhibe la adhesión de los recortes de perforación y evita que el lodo acumule la broca.

El efecto espesante del HEC hace que el fluido de perforación se adelgace (la viscosidad disminuye a altos caudales), reduce la acumulación de recortes de perforación en la superficie de la broca y evita el riesgo de que las brocas se atasquen debido al "empaquetamiento de lodo".

2. El mecanismo clave de HEC para mejorar la estabilidad del pozo.

Tapar microfisuras y reducir la filtración.

Taponamiento físico: las cadenas moleculares de HEC se adsorben en la superficie de las microfisuras en la pared del pozo a través de enlaces de hidrógeno y fuerzas de van der Waals para formar una torta de filtración densa y reducir la filtración (la pérdida de filtración API se puede controlar a <5 ml/30 min).

Inhibe la expansión de la hidratación y previene el pelado de las paredes del pozo.

Estabilización de arcilla: HEC se combina con minerales arcillosos (como la montmorillonita) a través de enlaces de hidrógeno para inhibir la penetración de las moléculas de agua y reducir la expansión de la formación (la tasa de expansión se reduce en más del 50%).

Formaciones aplicables: esquisto, formaciones blandas propensas a la hidratación.

Mejorar la capacidad de transporte de arena y evitar la deposición de recortes.

El fluido de perforación espesado con HEC tiene una alta relación de plasticidad dinámica (YP/PV>0,5), que puede suspender eficazmente los recortes de perforación y prevenir el colapso de la pared del pozo causado por una limpieza insuficiente del pozo.

3. Precauciones para el uso de hidroxietilcelulosa (HEC) como fluido de perforación

• Control de preparación y disolución.

Método de disolución

Tratamiento de prehidratación: agregue lentamente HEC al agua fría (≤40 ℃) y revuelva a alta velocidad (>500 rpm) hasta que se disuelva por completo.

No verter directamente en agua a alta temperatura o agua salada (provocará aglomeración y disolución incompleta).

Proporción recomendada: primero preparar en 1%-2% de licor madre y luego agregar gradualmente al sistema de fluido de perforación.

Control de dosis

Riesgo de sobredosis: Agregar más del 1% puede provocar una viscosidad excesiva y dificultad en el bombeo.

• Gestión de la adaptabilidad ambiental

Influencia de la temperatura

Límite de resistencia a la temperatura: la HEC ordinaria (grado de sustitución 1,5-2,0) es estable a 120 ℃, y la HEC modificada (grado de sustitución ≥2,5) puede alcanzar los 180 ℃.

Contramedidas para altas temperaturas: cuando supera los 120 ℃, es necesario agregar antioxidantes (como el tiosulfato de sodio) para retrasar la degradación.

Resistencia a la sal y al calcio.

Limitaciones: HEC es fácil de precipitar en un entorno de iones de alta valencia (Ca²⁺, Mg²⁺>5000 mg/L).

Solución:

Agregue previamente KCl o NaCl (inhibe la expansión de la arcilla y reduce el consumo de HEC).

Utilice HEC resistente a la sal o PAC compuesto (celulosa polianiónica).

• Requisitos de seguridad y protección del medio ambiente.

Medidas de protección:

La inhalación de HEC en polvo puede irritar el tracto respiratorio, por lo tanto, use una mascarilla contra el polvo (N95) cuando esté en funcionamiento.

Enjuague con agua limpia inmediatamente después del contacto con la piel.

Tratamiento ambiental:

La solución de HEC residual se puede degradar naturalmente, pero se debe controlar el pH (6-9) antes de descargarla.

4. Requisitos de almacenamiento de hidroxietilcelulosa para fluido de perforación

Requisitos medioambientales

Control de temperatura y humedad.

Temperatura: El entorno de almacenamiento debe mantenerse entre 5 y 30 ℃, evitando temperaturas altas (>40 ℃ causará aglomeración o degradación) o bajas temperaturas (<0 ℃ puede congelarse).

Humedad: Humedad relativa ≤60% (HEC tiene una fuerte higroscopicidad y es propenso a la aglomeración y al moho en un ambiente húmedo).

Protección contra la luz: Es necesario mantenerse alejado de la luz solar directa (los rayos ultravioleta aceleran la degradación del polímero).

Ventilación y prevención de polvo.

El almacén debe estar bien ventilado para evitar la acumulación de polvo (el polvo de HEC es inflamable y existe riesgo de explosión si la concentración es demasiado alta).

Se recomienda utilizar un extractor de aire a prueba de explosiones.

Gestión de embalajes

Sello de embalaje original

El HEC sin abrir debe conservarse en un embalaje de doble capa a prueba de humedad (bolsa interior de papel de aluminio, bolsa exterior tejida).

Después de abrir, la HEC no utilizada debe sellarse inmediatamente con un clip de sellado o transferirse a un recipiente a prueba de humedad.

Especificaciones de apilamiento

≥20cm del suelo (colocado sobre un pallet para evitar la intrusión de humedad del suelo).

La altura de apilamiento no debe exceder las 5 capas para evitar que el embalaje inferior se comprima y se rompa.

Vida útil y uso de rotación.

Vida útil

Sin abrir: 24 meses (a partir de la fecha de producción).

Después de abrir: consumir dentro de los 6 meses (es necesario probar la viscosidad después de la humedad antes de su uso).

Principio de primero en entrar, primero en salir

Etiquete la fecha de almacenamiento y dé prioridad a los productos del primer lote.

Respuesta especial al riesgo

No mezclar artículos

Oxidantes (como persulfato de amonio, H₂O₂): pueden provocar incendio o degradación.

Los ácidos y álcalis fuertes (como HCl, NaOH) provocan la rotura de las cadenas moleculares de HEC.

Medidas de prevención de incendios

Los almacenes están equipados con extintores de polvo seco (el polvo HEC puede arder cuando se expone a llamas abiertas).

Precauciones de transporte

Los vehículos de transporte deben ser resistentes a la lluvia y la humedad para evitar la carga y descarga en días de lluvia.

Se recomienda utilizar camiones frigoríficos para transporte de larga distancia (en zonas de alta temperatura en verano).

Lista de verificación de problemas de almacenamiento :

Resumen: puntos clave para el almacenamiento de HEC

• Primero la sequedad: se requiere un deshumidificador cuando la humedad es > 60%
• Sellado y a prueba de polvo: selle inmediatamente después de abrir
• Mantener alejado de temperaturas extremas; evitar altas temperaturas/congelación
• El almacenamiento mixto está estrictamente prohibido: oxidantes, ácidos y álcalis son tabúes.

5. Preguntas frecuentes sobre Hidroxietilcelulosa para fluido de perforación

• ¿Cuál es el papel principal del HEC en el fluido de perforación?

Resumen funcional:

Espesamiento y suspensión: aumenta la viscosidad del fluido de perforación, mejora la capacidad de carga de roca y previene la deposición de recortes.

Reducción de la pérdida de filtración: forme una torta de filtración densa para reducir la penetración de agua en la formación (la pérdida de filtración API se puede controlar a <8 ml/30 min).

Lubricación y reducción de arrastre: Reduzca la fricción entre las herramientas de perforación y las paredes del pozo, reduzca el torque y el desgaste de la broca.

Estabilizar las paredes del pozo: inhibir la hidratación y expansión de la arcilla para evitar el colapso del pozo.

• ¿Cómo mantiene HEC la estabilidad en ambientes con altas temperaturas y alto contenido de sal?

Contramedidas para altas temperaturas:

Utilice HEC de alta sustitución (MS≥2,5), que puede soportar temperaturas de hasta 180 ℃.

Agregue antioxidantes (como tiosulfato de sodio) para retrasar la degradación.

Contramedidas para niveles altos de sal:

Utilice KCl o NaCl para inhibir la expansión de la arcilla.

Evite el contacto directo con sales precipitantes como el sulfato de aluminio.

• ¿Cuál es el desempeño ambiental de HEC?

Ventajas:

Biodegradable: bajo residuo, poca contaminación a la formación.

No tóxico: cumple con los estándares de aplicación de calidad alimentaria (como la sílice HEC certificada por la FDA).

• ¿Qué aditivos son compatibles/incompatibles con HEC?

Combinaciones compatibles:

Bentonita: active primero la bentonita y luego agregue HEC.

Asfalto sulfonado: mejora sinérgicamente el rendimiento de taponamiento.

Sustancias incompatibles:

Polímeros catiónicos: pueden flocular, lo que requiere una verificación experimental preliminar.

Oxidantes fuertes (como H₂O₂): provocan la rotura de la cadena HEC.

• ¿Cómo determinar si HEC ha fallado?

Señales de fracaso:

Disminución significativa de la viscosidad (causada por alta temperatura o contaminación por sal).

La solución está turbia o precipita (degradación o salinidad).

Método de detección: Determinación en laboratorio del grado de sustitución (MS) y la viscosidad.