In Ölbohrumgebungen werden CMC HV (hochviskose Carboxymethylcellulose) und PAC HV (hochviskose polyanionische Cellulose) häufig als Bohrspülungsadditive verwendet, und beide zeigen signifikante Unterschiede in Leistung und Anwendung. Im Folgenden werden die Vor- und Nachteile der beiden aus verschiedenen Blickwinkeln verglichen:

1. Chemische Struktur und grundlegende Eigenschaften

CMC HV

Es wird durch Carboxymethylierung von Cellulose hergestellt und gehört zur anionischen Cellulose. Die Carboxylmethylgruppe an ihrer Molekülkette verleiht ihr eine gewisse Salzbeständigkeit, aber der Substitutionsgrad ist relativ niedrig (normalerweise ≤0,8), was zu einer begrenzten Stabilität in Hochtemperatur- und Hochsalzumgebungen führt.

Vorteile: geringe Kosten, stabile Viskositätserhöhung in Süßwasser- oder salzarmen Umgebungen und kann den Filtrationsverlust effektiv kontrollieren, um einen dünnen und zähen Schlammkuchen zu bilden.

Nachteile: schlechte Temperaturbeständigkeit (normalerweise ≤150℃), anfällig für Viskositätsabfall und erhöhten Filtrationsverlust unter hohen Salzbedingungen (wie gesättigte Salzlake) oder hohen Temperaturen.

PAC HV

ist ein polyanionisches Derivat von Cellulose mit einem hohen Substitutionsgrad (≥0,8) und gleichmäßiger Verteilung. Es trägt eine große Anzahl negativ geladener funktioneller Gruppen an der Molekülkette, was die Salzbeständigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit deutlich verbessert.

Vorteile: Es kann eine stabile Viskosität und Leistungsreduzierung des Flüssigkeitsverlusts bei hohen Temperaturen (bis zu 180°C oder höher) und hohem Salzgehalt (einschließlich gesättigter Salzlake) aufrechterhalten und ist besonders für komplexe Formationen (wie Schiefer- und Salzgypsschichten) geeignet.

Nachteile: Die Produktionskosten sind hoch, und die Rheologie kann aufgrund übermäßiger Viskositätszunahme in Süßwasserumgebungen schwer zu kontrollieren sein.

2. Vergleich der Bohrspülungsleistung

2.1. Viskositätserhöhung und Rheologiekontrolle

CMC HV

Vorteile: Es hat eine signifikante Viskositätserhöhung in Süßwasser- oder Feststoffphasenarmen Schlamm, kann Bohrklein effektiv suspendieren und hat eine geringe Anfangsscherkraft, was die Ableitung von Gas- und Feststoffphasenpartikeln begünstigt.

Nachteile: Unter hohen Salz- oder Hochtemperaturbedingungen wird die Viskosität leicht zerstört und muss häufig nachgefüllt werden, um die Leistung aufrechtzuerhalten.

PAC HV

Vorteile: Es kann eine hohe Viskosität in Hochsalz- und Hochtemperaturumgebungen aufrechterhalten, und seine Rheologie ist kontrollierbar. Es kann die Dispersion und Ausdehnung von Ton und Schiefer hemmen und das Bohrloch stabilisieren.

Nachteile: In Süßwasserumgebungen kann der Pumpdruck aufgrund übermäßigen Viskositätswachstums ansteigen, und die Zugabemenge muss präzise kontrolliert werden.

2.2. Leistungsreduzierung des Flüssigkeitsverlusts

CMC HV

Vorteile: Es kann den Flüssigkeitsverlust unter normalen Bedingungen effektiv reduzieren und einen dichten Schlammkuchen bilden. Es eignet sich für mittlere und flache Bohrungen und nicht komplexe Formationen.

Nachteile: In Hochsalz- oder Hochtemperaturumgebungen nimmt die Qualität des Schlammkuchens ab und der Flüssigkeitsverlust zu. Es muss in Verbindung mit anderen Flüssigkeitsverlustreduzierern verwendet werden.

PAC HV

Vorteile: Es hat eine starke Salzbeständigkeit und kann auch in gesättigter Salzwasser- oder Meerwasserschlämme einen geringen Flüssigkeitsverlust aufrechterhalten. Der Schlammkuchen ist zäh und hat eine geringe Permeabilität.

Nachteile: Es ist teuer, wenn es allein verwendet wird, und seine Leistung kann bei extrem hohen Temperaturen (z. B. >200℃) abnehmen.

2.3. Scherfestigkeit und Temperaturbeständigkeit

CMC HV

Vorteile: Stabile Leistung unter niedrigen Scherbedingungen, geeignet für konventionelle Bohroperationen.

Nachteile: Die Viskosität wird unter Hochgeschwindigkeitsscherung (wie Tiefbohrturbinenbohren) oder hohen Temperaturen (>150℃) leicht abgebaut, was eine häufige Wartung erfordert.

PAC HV

Vorteile: Hohe Scherfestigkeit, die Viskosität kann auch bei hohen Scherraten aufrechterhalten werden, und ausgezeichnete Temperaturbeständigkeit (bis zu 180℃), geeignet für tiefe und ultra-tiefe Bohrungen.

Nachteile: Thermische Zersetzung kann bei ultrahohen Temperaturen (z. B. >200℃) auftreten, und hochtemperaturbeständige Polymere sind erforderlich.

3. Anwendungsszenarien und Wirtschaftlichkeit

CMC HV

Anwendbare Szenarien: Süßwasser- oder salzarme Schlammsysteme, mittlere und flache Bohrungen, nicht-hochtemperaturhaltige Formationen (wie <120℃) und Projekte mit begrenzten Budgets.

Wirtschaftlichkeit: Geringe Kosten, aber häufiges Nachfüllen ist erforderlich, und die Gesamtkosten können sich bei langfristiger Nutzung erhöhen.

PAC HV

Anwendbare Szenarien: Hochtemperatur- und Hochsalzformationen (wie Tiefbohrungen, Salz-Gips-Schichten), Schiefergasbohrungen, Meerwasserschlamm und komplexe Anforderungen an die Bohrlochstabilität.

Wirtschaftlichkeit: Der Einzelpreis ist hoch, aber die Dosierung ist gering, die Leistung ist stabil und die langfristigen Gesamtkosten sind besser.

4. Umweltschutz und Kompatibilität

CMC HV

Umweltschutz: ungiftig, gute biologische Abbaubarkeit, aber der großflächige Einsatz kann den Feststoffgehalt des Schlamms erhöhen.

Kompatibilität: kompatibel mit den meisten wasserbasierten Schlammadditiven, aber leicht zur Ausflockung in Umgebungen mit hohem Calcium- und Magnesiumionengehalt.

PAC HV

Umweltschutz: erfüllt internationale Umweltstandards, hat keine schädlichen Rückstände und ist für umweltempfindliche Gebiete geeignet.

Kompatibilität: hat eine gute Verträglichkeit mit Salzen, Polymeren und Tensiden, besonders stabil in Hochsalzsystemen.

Zusammenfassung

CMC HV: Die Vorteile sind geringe Kosten und gute Viskositätserhöhung in Süßwasser; die Nachteile sind schlechte Stabilität bei hohen Temperaturen und hohem Salzgehalt, und es ist für konventionelles Bohren geeignet.

PAC HV: Zu den Vorteilen gehören Salzbeständigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit und ausgezeichnete Leistungsreduzierung des Flüssigkeitsverlusts; zu den Nachteilen gehören hohe Kosten und Eignung für komplexe Formationen.

In der tatsächlichen Anwendung ist eine umfassende Auswahl basierend auf den Formationsbedingungen (Temperatur, Salzgehalt, Lithologie), der Bohrtiefe und dem Budget erforderlich: CMC HV wird für konventionelle Bohrungen bevorzugt, um die Kosten zu kontrollieren; PAC HV ist eine bessere Lösung für Hochtemperatur- und Hochsalzbohrungen sowie Schiefergasbohrungen, was die Betriebseffizienz und die Bohrlochstabilität erheblich verbessern kann.