Use of PHPA polymer for modification of rheological and filtration properties of water based drilling fluids used for conventional and casing drilling

• Autorzy: Kelessidis V. C. , Chatzistamou V. , Repouskou E. , Zografou M. , Karimi M.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie płuczki wiertniczej z częściowo hydrolizowanego poliakryloamidu do modyfikacji właściwości reologicznych i filtracyjnych wodnych płynów wiertniczych używanych do wierceń tradycyjnych i okładzinowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Water based drilling fluids depend primarily on bentonite to provide appropriate rheological and filtration properties. In many instances, however, other additives such as natural or synthetic polymers have been utilized to impart for e.g. shale stabilization, wellbore stabilization, control of flocculation or deflocculation of bentonite dispersions while at the same time they reduce excessive friction and increased torque and also have low environmental impact. Such polymers include Carboxymethylcellulose (CMC), starch, guar gum, polyanionic cellulose (PAC), partially hydrolyzed polyacrylamide (PHPA) which can be used alone or in combination between them or as additives to bentonite dispersions. There have been several studies publishing results on the effect of CMC, of PAC and the other polymers on the extension of rheological properties of water bentonite dispersions, but there are not much published data on the effect of PHPA polymer. PHPA polymer is believed to interact with bentonite particles, when added in water-bentonite dispersions and to facilitate linking of the bentonite particles thus improving rheological properties of the suspension. Furthermore, due to the unique morphology of the PHPA polymer and the coating it offers to bentonite particles, it can reduce substantially fluid loss. In this work we present results from a study on the improvement in rheological and filtration properties of dilute water-bentonite dispersions after the addition of different concentrations of PHPA, critically evaluate the results, compare them with similar results gathered using one of the most common used polymers, CMC, and propose optimal concentrations of PHPA for better efficiency of the drilling fluid.

PL

Wodne płuczki wiertnicze zależą głównie od bentonitu zapewniającego odpowiednie właściwości reologiczne i filtracyjne. Jednakże w wielu przypadkach wykorzystuje się inne dodatki jak np. polimery naturalne bądź syntetyczne mające na celu stabilizację łupków, otworu, kontrolę procesu flokulacji lub deflokulacji dyspersji bentonitowych przy jednoczesnym ograniczeniu nadmiernego tarcia i podwyższonego momentu. Ponadto są one ekologiczne. Wśród tego typu polimerów znajdują się karboksymetyloceluloza, skrobia, guma guar, polianionowa celuloza, częściowo hydrolizowany poliakryloamid, które można zastosować oddzielnie lub w połączeniu bądź jako dodatki do dyspersji bentonitowych. Istnieje kilka prac zawierających wyniki badań nad wpływem karboksymetylocelulozy, polianionowej celulozy i innych polimerów na właściwości reologiczne wodnych dyspersji bentonitowych, jednak bardzo niewiele można znaleźć na temat wpływu polimeru z częściowo hydrolizowanego poliakryloamidu. Uważa się, że polimer ten po dodaniu do wodnej płuczki bentonitowej wchodzi w reakcję z cząsteczkami bentonitu ułatwiając łączenie się cząstek bentonitu, dzięki czemu poprawiają się reologiczne właściwości zawiesiny. Ponadto, ze względu na wyjątkową morfologię polimeru zbudowanego z hydrolizowanego poliakryloamidu i powłoki ochronnej jaką daje on cząstkom bentonitu, zasadniczo ograniczone zostają straty płuczki. W pracy przedstawiono wyniki badań nad poprawą właściwości reologicznych i filtracyjnych rozcieńczonych dyspersji wodno-bentonitowych po dodaniu różnych stężeń hydrolizowanego poliakryloamidu, oceniono otrzymane wyniki, porównano je z podobnymi rezultatami uzyskanymi po zastosowaniu jednego z popularnych polimerów, karboksymetylocelulozy i zaproponowano optymalne stężenia hydrolizowanego poliakryloamidu w celu uzyskania lepszej wydajności płuczek wiertniczych.

Słowa kluczowe

EN

SEM; drilling fluids; PHPA; fluid loss; rheology

PL

częściowo hydrolizowany poliakryloamid; płuczki wiertnicze; straty płuczki; reologia; SEM

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: AGH Drilling, Oil, Gas
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 29, no. 1
• Strony: 197--206
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kelessidis V. C.

• Technical University of Crete, GREECE

autor

Chatzistamou V.

• Technical University of Crete, GREECE

autor

Repouskou E.

• Technical University of Crete, GREECE

autor

Zografou M.

• Technical University of Crete, GREECE

autor

Karimi M.

• TESCO USA

Bibliografia

• [1] Benchabane A., Bekkour K.: Effects of anionic additives on the rheological behavior of aqueous calcium montmorillonite suspensions. J. Rheological Acta, 45, 2006, 425-434.
• [2] Caenn R., Chillingar GV.: Drilling fluids: State of the art. Journal of Petroleum Science and Engineering, I4, 1996, 22, l-230.
• [3] Dolz M., Jimenez J., Hernandez M.J., Delegido J., Casanovas A.: Flow and thixotropy of non-contaminating oil drilling fluids formulated with bentonite and sodium carboxymethyl cellulose. Journal of Petroleum Science and Engineering, 57, 2007, 294-302.
• [4] Iscan A.G., Kok M.V.: Effects of Polymers and CMC Concentration on Rheological and Fluid Loss Parameters of Water-Based Drilling Fluids. J. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 29, 2007, 939-949.
• [5] Kelessidis V.C., Poulakakis M., Chatzistamou V.: Use of Carbopol 980 and Carboxymethyl-Cellulose polymers as rheology modifiers of sodium-bentonite water dispersions. Applied Clay Science, 54, 2011, 63-69.
• [6] Liao WA, Siems D.R.: Adsorption characteristics of PHPA on formation solids, paper IADC/SPE 19945 presented at the Drilling Conference. Houston, TX, Feb.27-March 2 1990.