מפחית גרר נוזל שבירה קטיוני

יש לשפוט באופן מקיף את התנאים הרלוונטיים של מפחית גרר קטיוני בשילוב עם מאפייני המאגר, מערכות נוזלי שבירה, טכניקות בנייה ודרישות סביבתיות. הליבה היא להסתגל לתרחישים מורכבים על ידי מינוף הפונקציות המיוחדות של קבוצות קטיוניות ויציבות יעילות הפחתת הגרר. 

התנאים הספציפיים הרלוונטיים הם כדלקמן: 

1. תנאים גיאולוגיים של המאגר 

1). מאגרים עשירים במינרלי חרס

זה ישים למאגרי אבן חול עם תכולת חרסית של 5%, במיוחד כאשר המאגר מכיל חרסיות נרחבות (מונטמורילוניט, איליט - סמקטיט מעורב) או חלקיקים עדינים הנודדים בקלות (קאוליניט, כלוריט). 

סיבה: קבוצות קטיוניות יכולות לעכב את נפיחות החימר באמצעות ספיחה אלקטרוסטטית ולעגן חלקיקים מפוזרים, להפחית את רגישות נוזל הסדק למים שניזוקה וליצור הגנה סינרגטית עם פונקציית מפחית הגרר. 

2). תצורות בעלות מליחות גבוהה

זה ישים למאגרים עם מליחות כוללת של 10⁴ מ"ג/ליטר במים במהלך התהוות (במיוחד כאלה המכילים יונים דו-ערכיים כגון קא²⁺ ו-מג²⁺), כגון מאגרי נפט וגז בין-מלחיים ואבן חול חופית. 

סיבה: הקבוצות המטעונות החיוביות של שרשרת המולקולות של מפחית גרר קטיוני מושפעות פחות ממיגון יוני מלח, ויכולות לשמור על מצב מורחב בסביבה עתירת מלח, תוך שמירה על יעילות הפחתת הגרר (עדיפה על בעיית הסליל והכשל של מפחית גרר אניוני בתנאי מלח גבוהים). 

3). מאגרים בעלי חדירות נמוכה 

זה ישים למאגרים צפופים עם חדירות מטריצה < 10 mD, כגון מאגרי גז פצלי ונפט צפופים. 

סיבה: מאגרים בעלי חדירות נמוכה רגישים יותר לסתימת נקבוביות. הפונקציות הכפולות של דדההנטי - נפיחות + הפחתת גרר של מפחית הגרר הקטיוני יכולות להפחית את נזק החדירות הנגרם מחדירת תסנין נוזל הסדק ולהגן על המוליכות של המאגר. 

2. מאפייני מערכות נוזלי שבירה 

1). מערכות נוזלי שבירה על בסיס מים 

זה ישים רק למפחית גרר על בסיס מים עבור נוזלי שבירה (כולל ג'לים לינאריים, ג'לים צולבים, מים חלקים וכו'), ואינו ישים לנוזלי שבירה על בסיס שמן או אלכוהול. 

סיבה: שרשראות הפולימר של מפחית הגרר הקטיוני צריכות להתמוסס ולהתארך בתמיסה מימית כדי להפעיל את אפקט הפחתת הגרר. סביבת פאזה הנפטית תגרום לשרשראות המולקולריות להתפתל או להשקע. 

2). מערכות מורכבות עם תוספים מרובים

זה ישים כמפחית גרר עבור מערכות נוזלי שבירה המורכבות מקישרים צולבים (כגון בורקס, זירקוניום אורגני), שוברי ג'ל (כגון פרסולפטים, אנזימים), קוטלי חיידקים ותוספים אחרים. 

סיבה: מפחית הגרר הקטיוני צריך להיות תואם לתוספים אחרים (כגון לא להפריע לקישור צולב של ג'ל ולא להתפרק בטרם עת על ידי מפרק הג'ל). לאחר תכנון מולקולרי, הוא יכול להסתגל לפורמולציות מורכבות ולשמור על יציבות לאורך כל התהליך. 3. דרישות טכניקת בנייה 

1). חתך אופקי ארוך או שבירה עמוקה של בארות

זה ישים לבארות אופקיות עם אורך חתך אופקי של 1000 מטר או סידוק בארות עמוק עם עומק אנכי של 3000 מטר. 

סיבה: התנגדות החיכוך לאורך הקטע האופקי הארוך/באר העמוקה גבוהה (אובדן התנגדות החיכוך יכול להגיע ל-30%-50% מלחץ המשאבה הכולל). הפחתת הגרר הקטיוני יכולה להפחית את התנגדות החיכוך הטורבלת ב-40%-70%, ובכך להפחית את אובדן לחץ המשאבה ולהבטיח שנוזל השבירה ייכנס לכל צביר של שברים באופן שווה בהתאם לתזוזה המתוכננת. 

2). תרחישי בנייה בתזוזה גבוהה 

זה ישים לסדיקה בקנה מידה גדול (כגון סידוק נפחי) עם תזוזה בנייה של 10 מ"ק/דקה. 

סיבה: בתזוזות גבוהות, עוצמת הטורבולנציה של הנוזל גבוהה יותר, והדרישה להפחתת גרר דחופה יותר. המולקולות ארוכות השרשרת של מפחית הגרר הקטיוני יכולות לדכא מערבולות בצורה יעילה יותר ולשמור על מצב התנגדות נמוך - חיכוך. 

4. דרישות סביבתיות ויציבות 

1). מאגרים לטמפרטורה בינונית עד גבוהה (הדורשים שינוי עמידות בטמפרטורה) מוצרים קונבנציונליים ניתנים ליישום במאגרים בטמפרטורה נמוכה מ-120 מעלות צלזיוס. לאחר שינוי עמידות בטמפרטורה (כגון הכנסת טבעות ארומטיות וקבוצות הטרוציקליות), ניתן ליישום במאגרים בטמפרטורה גבוהה של 120-180 מעלות צלזיוס. 

סיבה: טמפרטורות גבוהות עלולות לגרום לפירוק תרמו-חמצוני של שרשראות פולימר. תכנון מולקולרי נדרש כדי לשפר את עמידות החום ולמנוע ירידה במפחית הגרר ביעילות נוזל השבירה עקב שבירה מולקולרית של שרשרת. 

2. סביבות נוזלי שבירה בעלות pH נמוך או ניטרליות 

ניתן להשתמש במפחית גרר עבור מערכות נוזלי שבירה עם pH של 5-9. סביבה חומצית מאוד (pH < 3) או בסיסית מאוד (pH 11) עלולה לגרום לכשל של הקבוצות הקטיוניות (כגון פרוטונציה לא מאוזנת של אמינים). 

תַקצִיר 

ההיגיון המרכזי היישום של מפחית גרר קטיוני עבור מפחית גרר של נוזל שבירה הוא: על בסיס הצורך בהפחתת גרר, בתוספת תרחישים שבהם המאגר זקוק לעמידות בפני נפיחות/מלחים. תרחיש היישום האופטימלי שלו הוא: מאגר בעל מליחות גבוהה וחדירות נמוכה המכיל חרסית נרחבת, שימוש במפחית גרר עבור נוזל שבירה לבניית שבירה בעלת חתך אופקי ארוך ותזוזה גבוהה, וטמפרטורת המאגר נמצאת בטווח עמידות הטמפרטורה שלו.