Polimer Kationik untuk Emulsi Pecah Asid: Garam & Haba

ON 26 . Dec . 2025

An emulsi pemecahan asid (HCl yang biasa diemulsikan dalam fasa hidrokarbon luaran) selalunya dipilih untuk melambatkan tindak balas batuan asid, menambah baik pengedaran goresan dan memanjangkan panjang patah yang berkesan. Walau bagaimanapun, dalam takungan dengan kemasinan tinggi dan suhu tinggi, dua mod kegagalan secara rutin mendominasi penilaian selepas kerja: bengkak tanah liat dan penghijrahan zarah (halus). .

Risiko ini meningkat apabila jumlah pepejal terlarut air garam pembentukan (TDS) berada dalam 150,000–250,000 mg/L julat dan suhu statik lubang bawah ialah 140–180°C , kerana emulsi dan bahan tambahan menghadapi tekanan haba yang lebih tinggi, dan tanah liat/halus boleh digerakkan oleh perubahan pesat dalam kekuatan ion dan pH semasa sentuhan asid dan kebocoran.

Masalah biasa yang dilihat selepas rawatan

Penyaringan awal atau tekanan rawatan meningkat walaupun kadar stabil (menunjukkan penyambungan denda atau palam hampir lubang telaga).
Produktiviti pasca frac yang lebih rendah daripada jangkaan dalam coretan galas tanah liat (bengkak dan serakan mengurangkan kebolehtelapan berkesan).
Penurunan pesat selepas pembersihan awal (denda yang digerakkan diagihkan semula dan palamkan semula liang tekak ke hilir).

Pendekatan mitigasi praktikal adalah dengan menggabungkan a polimer kationik direka bentuk untuk toleransi garam dan rintangan haba , khususnya untuk mengelakkan pembengkakan tanah liat dan menghadkan penghijrahan zarah semasa dan selepas pendedahan asid.

▶ Bagaimana polimer kationik menstabilkan tanah liat dan mengawal kehalusan

Tanah liat (terutamanya lapisan campuran smektit/ilit) dan banyak bahan halus membawa cas permukaan negatif bersih. Dalam persekitaran asid, pertukaran ion dan pembubaran boleh mengganggu kimia permukaan, meningkatkan risiko penyebaran. Polimer kationik yang dipilih dengan betul menjerap ke permukaan bercas negatif dan memberikan penstabilan melalui tarikan elektrostatik dan pengubahsuaian cas permukaan.

Mekanisme utama yang berkaitan dengan emulsi pemecahan asid

Perencatan pembengkakan tanah liat: kumpulan kationik menduduki tapak pertukaran dan mengurangkan pengambilan/pengembangan air semasa kejutan ionik yang disebabkan oleh kebocoran asid dan aliran balik air garam seterusnya.
Penetapan denda: penjerapan membentuk lapisan polimer nipis yang meningkatkan lekatan zarah-butir, mengurangkan kebarangkalian detasmen di bawah halaju tinggi dan kecerunan tekanan.
Kawalan penyebaran: daya tolakan yang berkurangan (sering diperhatikan sebagai potensi zeta magnitud yang lebih rendah) menghadkan penyahplokuan platelet tanah liat.

Dalam amalan, calon terbaik mengekalkan penjerapan dan prestasi walaupun terdedah kepada asid pekat (biasanya 15–28% HCl mengikut berat dalam banyak reka bentuk rangsangan) dan air garam yang kaya dengan divalen (Ca ² /Mg ² ) yang boleh menyahaktifkan kimia yang lebih lemah.

Apakah maksud "toleransi garam dan rintangan haba" dalam spesifikasi

Untuk aplikasi ini, "toleransi garam dan rintangan haba" tidak boleh dianggap sebagai bahasa pemasaran; ia perlu memetakan kepada kriteria penerimaan yang boleh diukur dalam keadaan air garam dan suhu yang sepadan dengan realiti lubang bawah kerja.

Sasaran prestasi praktikal untuk meminta daripada pembekal atau mengesahkan secara dalaman

Sasaran kelayakan yang disyorkan untuk polimer kationik yang digunakan dengan emulsi pecah asid di bawah kemasinan dan suhu yang tinggi
Atribut	Julat sasaran yang dicadangkan	Mengapa ia penting	Ujian pengesahan biasa
Keserasian air garam	Tiada hujan dalam 150,000–250,000 mg/L TDS dengan divalen	Mendakan boleh menyumbat liang-liang dan menjejaskan kestabilan emulsi	Ujian botol (24 jam) pada ambien dan suhu tinggi
Kestabilan terma	≥80% aktiviti dikekalkan selepas 2–4 jam pada 150–180°C	Ricih masa kediaman dalam lubang boleh merendahkan polimer	Ujian penuaan dalam keadaan statik atau bergolek
Keserasian asid	Stabil dalam 15–28% HCl dengan perencat/kawalan besi	Campuran yang tidak serasi boleh membentuk gel, memisahkan atau kehilangan penjerapan	Campurkan pemerhatian kelikatan kestabilan dari semasa ke semasa
Keberkesanan penstabilan tanah liat	≥70% pengurangan bengkak berbanding garis dasar yang tidak dirawat	Secara langsung berkaitan dengan pemeliharaan kebolehtelapan	Ujian indeks bengkak / penyebaran linear

Jika produk tidak dapat memenuhi sasaran ini secara serentak, ia mungkin berprestasi dalam skrin makmal air tawar tetapi gagal di bawah kemasinan atau suhu tahap medan. Untuk kerja emulsi pemecahan asid, persilangan bagi haba air garam asid adalah ruang kelayakan kritikal.

▶ Panduan perumusan: di mana polimer kationik sesuai dalam sistem asid teremulsi

Dalam reka bentuk asid emulsi, polimer biasanya diletakkan sebagai bahan tambahan kawalan tanah liat/halus yang mesti kekal berkesan walaupun terdapat surfaktan, perencat kakisan, agen kawalan besi dan fasa asid dalaman emulsi. Matlamatnya adalah untuk mengekalkan penjerapan pada permukaan mineral tanpa memecahkan emulsi atau menghasilkan pepejal.

Tetingkap dos biasa digunakan untuk pemeriksaan (sesuaikan dengan sistem anda)

Mulakan saringan di 0.1–0.5% berat polimer aktif dalam fasa asid untuk penstabilan tanah liat, kemudian mengoptimumkan berdasarkan data coreflood atau swell.
Tingkatkan dos apabila kandungan smektit, beban denda, atau kebocoran tinggi; mengurangkan apabila sensitiviti kebolehtelapan atau risiko pengekalan polimer adalah tinggi.

Susunan pencampuran yang mengurangkan risiko ketidakserasian

Sediakan bungkusan asid (HCl tambah perencat kakisan dan penguat seperti yang diperlukan) dan sahkan kejelasan;
Tambah polimer kationik perlahan-lahan dengan pengadukan yang konsisten untuk mengelakkan mata ikan atau kepekatan berlebihan setempat;
Tambah kawalan besi dan bahan tambahan khusus lain selepas penghidratan/penyerakan polimer secara visual seragam;
Memperkenalkan pakej pengemulsi dan membentuk emulsi pemecah asid di bawah ricih terkawal; mengesahkan kestabilan pada suhu permukaan yang dijangkakan;

Pusat pemeriksaan kawalan kualiti: jika jerebu, tali atau sedimen muncul selepas penambahan polimer, jangan teruskan kepada pengemulsi sehingga keserasian diselesaikan (laraskan susunan pencampuran, kekuatan ion atau pemilihan bahan tambahan).

▶ Program penilaian makmal dengan contoh hasil yang anda boleh tiru

Program makmal yang mantap harus membuktikan bahawa polimer menghalang pembengkakan dan penghijrahan di bawah air garam, asid dan keadaan suhu yang mewakili rawatan. Di bawah ialah set ujian praktikal dan contoh corak hasil (ilustrasi prestasi kualiti penerimaan).

Contoh matriks saringan (ilustratif)

Hasil ilustrasi sebelum/selepas menunjukkan bagaimana polimer kationik tahan garam dan tahan haba boleh disahkan untuk kerja emulsi pecah asid
Ujian	keadaan	Garis dasar yang tidak dirawat	Dengan polimer kationik
Bengkak linear	200,000 mg/L air garam TDS, 24 jam	75% membengkak	12% membengkak
Indeks penyebaran	15% sentuhan HCl, kemudian air garam	Kekeruhan yang tinggi	Kekeruhan rendah
Coreflood denda penghijrahan	150°C, aliran balik air garam berkadar tinggi	40% pengekalan perm	85% pengekalan perm
Kestabilan emulsi (visual)	Penuaan 150°C, 2 jam	Pemisahan fasa	Tiada perpisahan

Tafsiran: polimer boleh diterima apabila ia secara serentak mengurangkan bengkak/penyerakan dan mengekalkan kebolehtelapan tanpa menjejaskan kestabilan emulsi pemecah asid pada suhu.

▶ Pelaksanaan di lapangan: strategi penempatan yang mengekalkan kawalan tanah liat

Malah calon makmal yang kuat boleh berprestasi rendah jika ia diletakkan dengan tidak betul. Polimer mesti menyentuh permukaan galas tanah liat semasa tempoh sementara ionik dan pH paling teruk (kebocoran asid dan aliran balik awal). Dalam kerja asid emulsi, penempatan juga dipengaruhi oleh tingkah laku kebocoran emulsi dan strategi pengalihan.

Amalan operasi yang biasanya meningkatkan hasil

Pastikan polimer dalam fasa yang sama secara konsisten (biasanya fasa asid dalaman) untuk mengelakkan perubahan kepekatan yang boleh mengurangkan kebolehramalan penjerapan.
Elakkan pencairan yang tidak dirancang dengan air dengan kemasinan rendah di lokasi; anjakan ionik secara tiba-tiba boleh meningkatkan risiko penyebaran tanah liat semasa peralihan.
Sahkan kepekatan aditif melalui penentukuran pra-kerja; kurang dos adalah punca kerap "kejayaan makmal, kegagalan medan."
Jika preflush digunakan, pastikan ia tidak menanggalkan lapisan kationik (sesetengah pengatur anionik yang kuat boleh mengurangkan pengekalan).

Apabila objektifnya adalah kawalan tanah liat dan halus dalam takungan panas dan masin, metrik kejayaan utama haruslah pengekalan kebolehtelapan semasa aliran balik dan bukannya tingkah laku tekanan merawat jangka pendek sahaja.

▶ Penyelesaian masalah: diagnosis pantas apabila prestasi di luar spesifikasi

Jadual di bawah menyediakan peta diagnostik praktikal untuk isu biasa yang dihadapi semasa menyepadukan polimer kationik ke dalam emulsi pecah asid di bawah kemasinan dan suhu yang melampau.

Panduan penyelesaian masalah untuk prestasi polimer kationik dalam sistem emulsi pemecahan asid
Isu yang diperhatikan	Kemungkinan punca	Tindakan pembetulan
Jerebu atau sedimen selepas sebati	Ketidakserasian dengan air garam divalen, pakej perencat atau susunan pencampuran	Tukar susunan (polimer lebih awal), kurangkan kejutan ionik, atau gantikan bahan tambahan yang bercanggah
Kestabilan emulsi yang baik, pembersihan yang lemah	Polimer tidak mencapai zon tanah liat kerana lencongan atau pengedaran kebocoran	Laraskan reka bentuk pentas atau tambah peringkat kawalan tanah liat yang disasarkan di mana kebocoran paling tinggi
Pengeluaran denda selepas kerja	Kurang dos, masa sentuhan tidak mencukupi, atau degradasi haba	Tingkatkan dos dalam tetingkap yang terbukti makmal; mengesahkan penuaan pada suhu maksimum
Merawat ketidakstabilan tekanan	Ketidakstabilan emulsi pada suhu atau pembentukan pepejal	Semak semula pakej emulsi; jalankan ujian kestabilan sel panas dengan batu tulis aditif penuh

Peraturan biasa: jika emulsi stabil tetapi kebolehtelapan masih runtuh, utamakan keberkesanan penjerapan (swell/coreflood) berbanding metrik emulsi, dan mengoptimumkan semula kimia polimer atau dos untuk mineralogi tanah liat.

▶ Senarai semak pelaksanaan untuk perolehan dan kesediaan kerja

Gunakan senarai semak ini untuk memastikan polimer kationik yang dipilih benar-benar menyokong emulsi pemecahan asid prestasi dalam takungan yang menuntut toleransi garam dan rintangan haba .

Sahkan tiada pemendakan dalam air garam perwakilan (termasuk CaCl ₂ /MgCl ₂ aras) pada permukaan dan suhu tinggi.
Sahkan kestabilan dalam campuran asid yang tepat dan batu tulis tambahan (perencat, kawalan besi, pelarut bersama, dll.).
Jalankan sekurang-kurangnya satu ujian pengekalan kebolehtelapan (banjir teras atau setara) di bawah suhu dengan sensitiviti kadar aliran balik.
Sahkan kestabilan emulsi dengan disertakan polimer (penuaan panas, pemerhatian pemisahan dan prestasi selepas penuaan).
Tentukan kaedah QC medan (pengesahan kepekatan, kriteria penampilan dan had masa penahanan).

Apabila kawalan ini disediakan, tahan garam, tahan haba polimer kationik boleh mengurangkan pembengkakan dan penghijrahan denda secara material, membantu rawatan memberikan muka patah yang lebih bersih dan kekonduksian selepas kerja yang lebih tahan lama.