Coเอ็นทีnuousgการวัดความหนืดของกัมยูอาร์ช่วยให้สามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงความหนืดที่เชื่อมโยงกับความเข้มข้นได้อย่างแม่นยำ การสร้างแบบจำลองทางรีโอโลยีเชิงทำนายช่วยในการกำหนดความเข้มข้นเฉพาะที่จำเป็นสำหรับช่วงความหนืดที่ต้องการ ซึ่งมีความสำคัญต่อการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบถังผสมและการรับรองรีโอโลยีของของเหลวสำหรับการแตกหินที่สม่ำเสมอ ความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างความเข้มข้นและความหนืดนี้ช่วยให้วิศวกรสามารถกำหนดความหนืดที่ควบคุมได้สำหรับความต้องการในการปฏิบัติงานที่หลากหลาย
ทำความเข้าใจเกี่ยวกับกัวร์กัมในของเหลวสำหรับการแตกหินด้วยแรงดันไฮดรอลิก
บทบาทของกัวร์กัมในฐานะสารเพิ่มความหนืด
พอลิเมอร์ธรรมชาติ เช่น กัวร์กัม เป็นส่วนประกอบสำคัญในการผลิตน้ำยาสำหรับกระบวนการแตกหิน เนื่องจากความสามารถในการเพิ่มความหนืดอย่างมาก ซึ่งจำเป็นต่อการแขวนลอยและการลำเลียงสารค้ำยันอย่างมีประสิทธิภาพ กัวร์กัมซึ่งสกัดจากถั่วกัวร์ มีโครงสร้างพอลิแซ็กคาไรด์ที่ดูดซับน้ำได้อย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดสารละลายที่มีความหนืดสูง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการลำเลียงทรายหรือสารค้ำยันอื่นๆ เข้าไปในรอยแตกของหินอย่างลึกในระหว่างกระบวนการแตกหินด้วยแรงดันน้ำ
กลไกของความหนืดและความเสถียร:
- โมเลกุลของกัมกัวร์จะพันกันและขยายตัวในน้ำ ส่งผลให้แรงเสียดทานระหว่างโมเลกุลและความหนืดของของเหลวเพิ่มขึ้น ความหนืดสูงนี้ช่วยลดความเร็วในการตกตะกอนของสารค้ำยันในของเหลวที่ใช้ในการแตกหินด้วยแรงดันน้ำ ทำให้สารค้ำยันแขวนลอยและวางตัวได้ดีขึ้น
- สารเชื่อมโยงโครงสร้าง เช่น กรดบอริก ออร์กาโนบอโรน หรือออร์กาโนเซอร์โคเนียม ช่วยเพิ่มความหนืดให้ดียิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น ของเหลวไฮดรอกซีโพรพิลกัวร์ (HPG) ที่เชื่อมโยงโครงสร้างด้วยออร์กาโนเซอร์โคเนียม สามารถคงความหนืดเริ่มต้นได้มากกว่า 89.7% ที่อุณหภูมิ 120 °C ภายใต้แรงเฉือนสูง ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าระบบทั่วไป และให้ความสามารถในการลำเลียงสารค้ำยันที่แข็งแกร่งกว่าในของเหลวสำหรับการแตกหิน
- การเพิ่มความหนาแน่นของการเชื่อมโยงข้ามโมเลกุล ซึ่งทำได้โดยการเพิ่มความเข้มข้นของสารเพิ่มความหนืด จะช่วยเสริมความแข็งแรงของโครงสร้างเจลและให้ความเสถียรที่เหนือกว่า แม้ในสภาวะอ่างเก็บน้ำที่ท้าทาย
การก่อตัวเป็นเจลอย่างรวดเร็วของกัมกัวร์ช่วยให้สามารถออกแบบถังผสมของเหลวสำหรับการแตกหินได้อย่างเหมาะสม อย่างไรก็ตาม กัมกัวร์มีความไวต่อแรงเฉือนและการโจมตีจากจุลินทรีย์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการเตรียมอย่างระมัดระวังและสารเติมแต่งที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ยั่งยืน
ผงกัวร์กัม
*
คุณสมบัติสำคัญที่เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติงานการแตกหิน
ความเสถียรของอุณหภูมิ
ของเหลวกัมกัวร์ต้องรักษาระดับความหนืดไว้ที่อุณหภูมิสูงในแหล่งกักเก็บ กัมกัวร์ที่ไม่ได้รับการดัดแปลงจะเริ่มเสื่อมสภาพที่อุณหภูมิสูงกว่า 160°C ทำให้ความหนืดลดลงและการแขวนลอยของสารค้ำยันลดลง การดัดแปลงทางเคมี เช่น การซัลโฟเนชันด้วยโซเดียม 3-คลอโร-2-ไฮดรอกซีโพรพิลซัลโฟเนต ช่วยเพิ่มความทนทานต่อความร้อน ทำให้ของเหลวสามารถรักษาความหนืดไว้ได้สูงกว่า 200 mPa·s ที่ 180°C เป็นเวลาสองชั่วโมง (แรงเฉือน 170 s⁻¹)
สารเชื่อมโยงโมเลกุลเป็นกุญแจสำคัญในการรักษาเสถียรภาพทางอุณหภูมิ:
- สารเชื่อมโยงแบบออร์กาโนเซอร์โคเนียมแสดงให้เห็นถึงการคงความหนืดที่ดีเยี่ยมที่อุณหภูมิสูงเมื่อเทียบกับระบบบอเรต
- เจลที่เชื่อมโยงด้วยบอเรตจะมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100°C แต่จะสูญเสียความแข็งแรงอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิสูงกว่าเกณฑ์นี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเข้มข้นของไบโอโพลีเมอร์ต่ำ
สารเติมแต่งแบบไฮบริดและอนุพันธ์กัวร์ที่ผ่านการดัดแปลงทางเคมีช่วยผลักดันขีดจำกัดสำหรับแหล่งกักเก็บน้ำมันและก๊าซในระดับความลึกมากเป็นพิเศษ โดยรับประกันการควบคุมคุณสมบัติการไหลและความหนืดของของเหลวที่ใช้ในการแตกหินในช่วงอุณหภูมิที่กว้างขึ้น
ความต้านทานการกรอง
ความต้านทานการกรองมีความสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันการสูญเสียของเหลวในชั้นหินที่มีการซึมผ่านต่ำ ของเหลวที่ทำจากกัมกัวร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เชื่อมโยงกับอนุภาคนาโน เช่น นาโน-ZrO₂ (เซอร์โคเนียมไดออกไซด์) แสดงให้เห็นถึงการแขวนลอยของทรายที่ดีขึ้นและการสูญเสียจากการกรองที่ลดลง ตัวอย่างเช่น การเติมนาโน-ZrO₂ 0.4% ช่วยลดการตกตะกอนของสารค้ำยันได้อย่างมีนัยสำคัญ ทำให้อนุภาคแขวนลอยอยู่ภายใต้สภาวะความดันสูงแบบคงที่
กัมกัวร์มีประสิทธิภาพเหนือกว่าโพลิเมอร์สังเคราะห์ส่วนใหญ่ในด้านความต้านทานต่อแรงเฉือนและการกรอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและความเค็มสูง อย่างไรก็ตาม ปัญหาของวัสดุตกค้างหลังจากการแตกตัวของเจลยังคงอยู่และต้องได้รับการจัดการเพื่อให้ได้ค่าการนำไฟฟ้าของแหล่งกักเก็บสูงสุด
การเติมสารเสริม เช่น สารยับยั้งการก่อตัวของไฮเดรตทางเทอร์โมไดนามิก (THIs) ได้แก่ เมทานอลและ PEG-200 สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกันการซึมผ่านได้ดียิ่งขึ้น โดยเฉพาะในตะกอนที่มีไฮเดรต การปรับปรุงเหล่านี้ช่วยให้การกู้คืนก๊าซดีขึ้น และส่งผลให้การทำงานของถังผสมของเหลวสำหรับการแตกหินมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ผลกระทบจากการยับยั้งของดินเหนียว
สารยับยั้งการเคลื่อนตัวของดินเหนียวช่วยป้องกันการบวมและการเคลื่อนตัวของดินเหนียว ลดความเสียหายของชั้นหินระหว่างการแตกหินด้วยแรงดันน้ำ ของเหลวจากกัมกัวร์ช่วยให้ดินเหนียวคงตัวได้ด้วยวิธีการดังต่อไปนี้:
- เพิ่มความหนืดและการแขวนลอยของสารค้ำยัน ช่วยจำกัดการเคลื่อนที่ของสารค้ำยันที่อาจทำให้ดินเหนียวไม่เสถียร
- การดูดซับโดยตรงบนพื้นผิวหินดินดาน ซึ่งสามารถยับยั้งการเคลื่อนที่ของอนุภาคดินเหนียวได้
อนุพันธ์ของกัวร์ที่ได้รับการดัดแปลง เช่น กัวร์ประจุลบที่เชื่อมต่อกับมาเลอิกแอนไฮไดรด์ ช่วยลดปริมาณสารที่ไม่ละลายน้ำ ลดความเสียหายต่อโครงสร้าง และเพิ่มความเสถียรของดินเหนียว กัวร์กัมประจุบวกที่ไม่ชอบน้ำซึ่งผ่านกระบวนการฟลูออริเนต และโคพอลิเมอร์โพลีอะคริลาไมด์-กัวร์ ช่วยเพิ่มการดูดซับ ทำให้ทนความร้อนได้ดีขึ้น และมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างของเหลวกับดินเหนียวที่เสถียรยิ่งขึ้น
ในแหล่งกักเก็บที่มีไฮเดรตสูง การใช้ THIs ที่มีหมู่ไฮดรอกซิล (เช่นเมทานอลสาร PEG-200 ช่วยรักษาคุณสมบัติของของเหลวที่ใช้ในการแตกหิน ซึ่งช่วยเสริมเสถียรภาพของดินเหนียวและเพิ่มอัตราการผลิตโดยรวมทางอ้อม
ด้วยการผสมผสานการดัดแปลงทางเคมีขั้นสูงและสารเติมแต่งที่กำหนดเป้าหมาย น้ำยาหล่อลื่นสำหรับการแตกหินที่ใช้กัมกัวร์เป็นส่วนประกอบหลักในปัจจุบันจึงมีคุณสมบัติที่ดีขึ้นในด้านความหนืด ความต้านทานต่อการกรอง และการควบคุมดินเหนียว ซึ่งช่วยให้การลำเลียงสารค้ำยันเป็นไปอย่างเหมาะสมและลดความเสียหายต่อชั้นหินให้น้อยที่สุด
หลักการพื้นฐานของความหนืดและพลวัตความเข้มข้นของกัวร์กัม
ความสัมพันธ์: ความหนืดของกัวร์กัมกับความเข้มข้น
ความหนืดของกัวร์กัมมีความสัมพันธ์โดยตรงและมักเป็นความสัมพันธ์เชิงเส้นกับความเข้มข้นของมันในสารละลายในน้ำ เมื่อความเข้มข้นของกัวร์กัมเพิ่มขึ้น ความหนืดของสารละลายก็จะสูงขึ้น ทำให้ของเหลวมีความสามารถในการแขวนลอยและขนส่งสารค้ำยันในกระบวนการแตกหินด้วยแรงดันน้ำได้ดีขึ้น ตัวอย่างเช่น ของเหลวที่มีความเข้มข้นของกัวร์กัมตั้งแต่ 0.2% ถึง 0.6% (w/w) สามารถปรับแต่งให้เลียนแบบเนื้อสัมผัสคล้ายน้ำหวานหรือน้ำผึ้ง ซึ่งมีประสิทธิภาพในการแขวนลอยสารค้ำยันในแหล่งกักเก็บที่มีการซึมผ่านต่ำและสูง
ความเข้มข้นของกัมกัวร์ที่เหมาะสมจะช่วยปรับสมดุลความหนืดให้เหมาะสมกับความสามารถในการลำเลียงสารค้ำยันและการสูบฉีด ความเข้มข้นที่ต่ำเกินไปอาจทำให้สารค้ำยันตกตะกอนเร็วและลดความกว้างของรอยแตก ในขณะที่ความเข้มข้นที่สูงเกินไปอาจขัดขวางการไหลและเพิ่มต้นทุนการดำเนินงาน ตัวอย่างเช่น การเติมกัมกัวร์ 0.5% โดยน้ำหนักในไฮโดรเจลจะช่วยเพิ่มคุณสมบัติการเพิ่มความหนืดเมื่อถูกแรงเฉือนประมาณ 40% อย่างไรก็ตาม ที่ความเข้มข้น 0.75% โดยน้ำหนัก ความสมบูรณ์ของโครงสร้างจะเสื่อมลง ทำให้ประสิทธิภาพในการแขวนลอยและการลำเลียงสารค้ำยันลดลง
ผลกระทบของอัตราการเฉือนและอุณหภูมิต่อความหนืด
สารละลายกัมกัวร์แสดงพฤติกรรมลดความหนืดเมื่ออัตราการเฉือนเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน คุณลักษณะนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการแตกหินด้วยแรงดันน้ำ ช่วยให้การสูบจ่ายมีประสิทธิภาพในสภาวะการเฉือนสูง และช่วยพยุงสารค้ำยันได้อย่างแข็งแรงในอัตราการไหลต่ำ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการฉีดอย่างรวดเร็ว ความหนืดของกัมกัวร์จะลดลง ทำให้ของเหลวเคลื่อนที่ผ่านท่อและรอยแตกได้ง่ายขึ้น เมื่อการไหลช้าลงในเครือข่ายรอยแตก ความหนืดจะกลับคืนมา ช่วยรักษาสารค้ำยันให้แขวนลอยอยู่ และลดความเร็วในการตกตะกอน
อุณหภูมิยังมีผลกระทบอย่างมากต่อความหนืดของของเหลวที่ใช้ในการแตกหิน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โพลิเมอร์ของกัมกัวร์จะเกิดการเสื่อมสภาพทางความร้อน ทำให้ความหนืดและความยืดหยุ่นลดลง การวิเคราะห์ทางความร้อนแสดงให้เห็นว่ากัมกัวร์ที่ผ่านการซัลโฟเนตแล้วทนต่อการสูญเสียความหนืดได้ดีกว่ารูปแบบที่ไม่ได้รับการดัดแปลง โดยยังคงรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความสามารถในการนำส่งสารค้ำยันไว้ได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 90–100°C อย่างไรก็ตาม ที่อุณหภูมิของแหล่งกักเก็บที่สูงมากเกินกว่าเกณฑ์นี้ กัมกัวร์ส่วนใหญ่ (รวมถึงไฮดรอกซีโพรพิลกัวร์หรือ HPG) จะแสดงความหนืดและความเสถียรลดลง จึงจำเป็นต้องมีการดัดแปลงหรือใช้สารเติมแต่ง
ความเข้มข้นของเกลือและปริมาณไอออนในของเหลวพื้นฐาน (เช่น น้ำทะเล) มีผลต่อทั้งการลดความหนืดเมื่อถูกแรงเฉือนและความเสถียรทางความร้อน ความเค็มสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่มีแคตไอออนหลายวาเลนซ์ สามารถลดการบวมตัวและความหนืดได้อย่างมาก ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการเคลื่อนย้ายของสารค้ำยัน
อิทธิพลของการดัดแปลงกัวร์กัม
การดัดแปลงทางเคมีของกัวร์กัมช่วยให้สามารถปรับแต่งความหนืด ความสามารถในการละลาย และความทนทานต่ออุณหภูมิได้อย่างละเอียด ทำให้ประสิทธิภาพของของเหลวสำหรับการแตกหินดีขึ้น การซัลโฟเนชัน—การนำหมู่ซัลโฟเนตเข้าไปในกัวร์กัม—ช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายในน้ำและทำให้ความหนืดเพิ่มขึ้น 33% ซึ่งได้รับการยืนยันโดย IR, DSC, TGA และการวิเคราะห์ธาตุ กัวร์กัมที่ผ่านการซัลโฟเนชันยังคงรักษาความหนืดและความเสถียรได้แม้ในสภาพแวดล้อมที่มีเกลือหรือด่างสูง มีประสิทธิภาพเหนือกว่ากัวร์กัมที่ไม่ได้รับการดัดแปลงในสภาวะอ่างเก็บน้ำที่ท้าทาย
กระบวนการไฮดรอกซีโพรพิเลชัน (HPG) ยังช่วยเพิ่มความหนืดและปรับปรุงการละลาย โดยเฉพาะในของเหลวที่มีความเข้มข้นของไอออนสูง เจล HPG แสดงความหนืดและความยืดหยุ่นสูงระหว่าง pH 7 ถึง 12.5 และจะเปลี่ยนเป็นคุณสมบัติแบบนิวโทเนียนเฉพาะที่ pH >13 เท่านั้น ในน้ำทะเล HPG และกัมกัวร์ยังคงรักษาความหนืดได้ดีกว่ากัมดัดแปลงอื่นๆ เช่น คาร์บอกซีเมทิลกัวร์ (CMG) ซึ่งเพิ่มความเหมาะสมสำหรับการใช้งานนอกชายฝั่งและในน้ำเค็ม
การเชื่อมโยงข้าม (Crosslinking) ซึ่งมักทำได้โดยใช้สารต่างๆ เช่น กรดบอริก ออร์กาโนบอโรน หรือออร์กาโนเซอร์โคเนียม เป็นอีกเทคนิคหนึ่งในการเสริมความแข็งแรงของโครงสร้างเครือข่ายของกัวร์กัม ความหนาแน่นของการเชื่อมโยงข้ามที่เพิ่มขึ้นจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความหนืดของเจล ซึ่งมีความสำคัญต่อการแขวนลอยของสารค้ำยันที่อุณหภูมิและอัตราการเฉือนสูง การเลือกสารเชื่อมโยงข้ามและความเข้มข้นที่เหมาะสมนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและสภาวะการไหลของแหล่งกักเก็บเฉพาะ การใช้แบบจำลองเชิงทำนายช่วยให้วิศวกรสามารถปรับเทียบปริมาณสารเพิ่มความหนืดและสารเชื่อมโยงข้ามเพื่อให้ได้คุณสมบัติทางรีโอโลยีและการควบคุมความหนืดของของเหลวในการแตกหินที่เหมาะสม
ความท้าทายและแนวทางแก้ไขสำหรับการควบคุมความหนืดแบบเรียลไทม์ในงานอุตสาหกรรม
การเอาชนะความยากลำบากในการวัดและการผสม
กระบวนการผลิตสารละลายกัมกัวร์ในระดับอุตสาหกรรมเผชิญกับความท้าทายอย่างต่อเนื่องในการวัดความหนืดแบบเรียลไทม์ การอุดตันของเซ็นเซอร์เป็นเรื่องปกติเนื่องจากกัมกัวร์มีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นคราบตกค้างบนพื้นผิวของเครื่องวัดความหนืด การอุดตันจะรบกวนความแม่นยำและทำให้เกิดการคลาดเคลื่อน ตัวอย่างเช่น การสะสมของพอลิเมอร์อาจบดบังการเปลี่ยนแปลงความหนืดที่แท้จริง ทำให้ได้ค่าที่อ่านได้ไม่น่าเชื่อถือ กลยุทธ์การแก้ไขปัญหาในปัจจุบัน ได้แก่ การเคลือบแบบคอมโพสิต เช่น ฟิล์ม CNT-PEG-ไฮโดรเจล ซึ่งขับไล่คราบอินทรีย์และรักษาความไวของเซ็นเซอร์ภายใต้สภาวะที่มีความหนืดสูง ตัวสร้างความปั่นป่วนที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ซึ่งวางไว้ในถังผสม จะสร้างความปั่นป่วนเฉพาะจุดที่พื้นผิวของเซ็นเซอร์ ช่วยลดการสะสมของคราบตกค้างและยืดอายุการใช้งานให้แม่นยำยิ่งขึ้น เซ็นเซอร์ RFID-IC แบบบูรณาการช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการตรวจสอบ ลดการบำรุงรักษาขณะทำงานในของเหลวที่มีความท้าทาย อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์เหล่านี้ก็ต้องการโปรโตคอลป้องกันการอุดตันที่แข็งแกร่งเพื่อความน่าเชื่อถือในระยะยาวเช่นกัน
สภาวะภายในถังผสมที่เปลี่ยนแปลงได้ เช่น อัตราการไหลของของเหลวที่ไม่คงที่ อุณหภูมิที่ผันผวน และการกระจายตัวของสารเติมแต่งที่ไม่สม่ำเสมอ ล้วนส่งผลกระทบต่อการควบคุมความหนืด ตัวอย่างเช่น ถังผสมที่ไม่มีรูปทรงเรขาคณิตที่เหมาะสม อาจทำให้เกิดก้อนของกัมกัวร์ที่ไม่ผสมกัน ส่งผลให้ความหนืดพุ่งสูงขึ้นเฉพาะจุดและการไฮเดรชั่นไม่สมบูรณ์ การออกแบบถังผสมให้เหมาะสม—โดยใช้แผ่นกั้นและเครื่องผสมแบบแรงเฉือนสูง—จะช่วยส่งเสริมการกระจายตัวที่เป็นเนื้อเดียวกันและรับประกันการวัดแบบเรียลไทม์ที่แม่นยำ การสอบเทียบมาตรวัดยังคงมีความสำคัญ การสอบเทียบในสถานที่อย่างสม่ำเสมอโดยใช้มาตรฐานที่ตรวจสอบย้อนกลับได้จะช่วยลดการเบี่ยงเบนของเซ็นเซอร์และการสูญเสียประสิทธิภาพเมื่อใช้งานเป็นเวลานาน
กลยุทธ์เพื่อรักษาระดับความหนืดให้คงที่ในระบบขนาดใหญ่
การรักษาระดับความหนืดของสารละลายกัวร์กัมให้คงที่ตลอดกระบวนการผสมขนาดใหญ่ จำเป็นต้องใช้ระบบควบคุมอัตโนมัติแบบบูรณาการ เครื่องวัดความหนืดแบบอินไลน์ที่จับคู่กับระบบควบคุมอัตโนมัติแบบ PLC (Programmable Logic Controller) ช่วยให้สามารถปรับความเร็วในการผสม ปริมาณสารเติมแต่ง และอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ กรอบงาน IIoT (Industrial Internet of Things) ช่วยให้สามารถเก็บข้อมูลได้อย่างต่อเนื่อง ตรวจสอบแบบเรียลไทม์ และคาดการณ์ผลลัพธ์ได้ โดยแบบจำลองการเรียนรู้ของเครื่องจะคาดการณ์ความเบี่ยงเบนและดำเนินการปรับเปลี่ยนก่อนที่ความหนืดจะเกินข้อกำหนด
ระบบอัตโนมัติช่วยลดความแปรปรวนของกระบวนการผลิตได้อย่างมาก กรณีศึกษาล่าสุดเผยให้เห็นว่าความแปรปรวนของความหนืดลดลงถึง 97% และของเสียจากวัสดุลดลง 3.5% เมื่อมีการควบคุมแบบเรียลไทม์ การจ่ายสารเชื่อมโยงโมเลกุลโดยอัตโนมัติ—รวมถึงกรดบอริก ออร์กาโนบอโรน และออร์กาโนเซอร์โคเนียม—ควบคู่กับการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ ช่วยให้ได้ประสิทธิภาพทางด้านรีโอโลยีที่สม่ำเสมอสำหรับของเหลวที่ใช้ในการลำเลียงสารค้ำยัน การประเมินผลในการผสมกัวร์กัมเกรดอาหารแสดงให้เห็นว่าแบบจำลองที่ขับเคลื่อนด้วย IIoT มีประสิทธิภาพเหนือกว่าวิธีการทำงานด้วยมือ ทำให้การแขวนลอยของสารค้ำยันแม่นยำยิ่งขึ้นและลดความเร็วในการตกตะกอน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพของการแตกหินด้วยแรงดันน้ำ
กลยุทธ์ในการลดความแปรปรวนระหว่างชุดการผลิตให้เหลือน้อยที่สุด ได้แก่ การคัดเลือกและปรับเทียบสารเติมแต่งที่ช่วยในการเชื่อมโยงและทำให้คงตัวอย่างระมัดระวัง การเติมสารยับยั้งการเกิดไฮเดรตทางอุณหพลศาสตร์ (THIs) เช่น เมทานอลหรือ PEG-200 ช่วยเพิ่มการคงความหนืดและความสมบูรณ์ของเจล โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงมากในแหล่งกักเก็บ อย่างไรก็ตาม ความเข้มข้นของสารเหล่านี้ต้องได้รับการปรับให้เหมาะสม การใช้ปริมาณมากเกินไปจะทำให้เกิดการลดความหนืดเมื่อถูกแรงเฉือนและลดความสามารถในการลำเลียงสารค้ำยัน ซึ่งจำเป็นต้องรักษาสมดุลอย่างระมัดระวังกับสารเพิ่มความหนืดหลัก
การแก้ไขปัญหา: การจัดการกับคุณสมบัติของของเหลวที่อยู่นอกข้อกำหนด
เมื่อความหนืดของของเหลวที่ใช้ในการแตกหินลดลงเกินขีดจำกัดการใช้งาน จำเป็นต้องดำเนินการแก้ไขปัญหาหลายขั้นตอน การไฮเดรชั่นที่ไม่สมบูรณ์และการกระจายตัวที่ไม่ดีของกัมกัวร์มักนำไปสู่การจับตัวเป็นก้อน ส่งผลให้ค่าความหนืดไม่คงที่และการแขวนลอยของสารค้ำยันลดลง การผสมกัมกัวร์ล่วงหน้ากับสารเชื่อมโยงหรือการกระจายผงลงในตัวพาที่ไม่ใช่น้ำ เช่น ไกลคอล สามารถป้องกันการจับตัวเป็นก้อนและส่งเสริมการเตรียมสารละลายที่สม่ำเสมอ เทคนิคการเติมอย่างรวดเร็วและเป็นขั้นตอนเป็นที่นิยมเพื่อหลีกเลี่ยงการเพิ่มขึ้นของความหนืดอย่างฉับพลัน กระบวนการนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการผสมเป็นไปอย่างทั่วถึงและลดการก่อตัวของตะกอนในถังผสมของเหลวที่ใช้ในการแตกหินด้วยแรงดันน้ำ
การประกันคุณภาพอาศัยการติดตามปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารเติมแต่งและการตรวจสอบการเสื่อมสภาพที่เกิดจากความร้อนหรือแรงเฉือน เทคนิคทางจุลภาคและสเปกโทรสโกปี (SEM, FTIR) เผยให้เห็นการก่อตัวของสารตกค้างและการสลายตัวของเจล ซึ่งบ่งชี้ถึงปัญหาในสูตร การปรับเปลี่ยนอาจต้องเปลี่ยนสารเชื่อมโยง เช่น ระบบออร์กาโนเซอร์โคเนียม สามารถรักษาความหนืดเริ่มต้นได้มากกว่า 89% ภายใต้สภาวะที่รุนแรง (>120°C, แรงเฉือนสูง) ซึ่งเหมาะสำหรับของเหลวในแหล่งกักเก็บน้ำมันลึกมาก เมื่อใช้สารทำให้คงตัว เช่น เมทานอลและ PEG-200 ควรปรับความเข้มข้นให้แม่นยำ ระดับต่ำจะทำให้คงตัว แต่ระดับที่มากเกินไปอาจลดความหนืดและลดความสามารถในการลำเลียงสารค้ำยันได้
คุณสมบัติของของเหลวที่อยู่นอกเหนือข้อกำหนดอย่างต่อเนื่อง ทำให้จำเป็นต้องมีการป้อนข้อมูลแบบเรียลไทม์จากเซ็นเซอร์แบบอินไลน์และการควบคุมกระบวนการที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล การสอบเทียบและการทำความสะอาด ควบคู่ไปกับการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ จะช่วยแก้ไขความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและเพิ่มความน่าเชื่อถือของการวัดความหนืดให้สูงสุด ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการออกแบบถังผสม คุณสมบัติทางรีโอโลยีของของเหลวสำหรับการแตกหิน และการแขวนลอยของสารค้ำยันในระยะยาวในการใช้งานการแตกหินด้วยแรงดันไฮดรอลิกโดยตรง
การแขวนลอยของทรายภายใต้แรงดันสูงและความสามารถในการดูดซับของกัมกัวร์
*
เครื่องวัดความหนืดอัตโนมัติแบบติดตั้งในสายการผลิต
ในการใช้งานเทคนิคการแตกหินด้วยแรงดันน้ำ (hydraulic fracturing)เครื่องวัดความหนืดแบบอินไลน์การติดตั้งอุปกรณ์วัดความหนืดโดยตรงภายในท่อส่งของถังผสมจะให้ข้อมูลความหนืดอย่างต่อเนื่อง วิธีการที่ล้ำสมัย—รวมถึงเครื่องวัดความหนืดที่ใช้การเรียนรู้ของเครื่องและการมองเห็นด้วยคอมพิวเตอร์—จะประมาณค่าความหนืดที่แรงเฉือนเป็นศูนย์จากภาพของของเหลวหรือการตอบสนองแบบไดนามิก ครอบคลุมช่วงตั้งแต่ของเหลวเจือจางไปจนถึงสารละลายที่มีความหนืดสูง ระบบเหล่านี้สามารถบูรณาการเข้ากับการควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ ลดการแทรกแซงด้วยตนเอง
ตัวอย่าง:
- เครื่องวัดความหนืดแบบใช้คอมพิวเตอร์วิชั่นจะทำการประเมินความหนืดโดยอัตโนมัติโดยการวิเคราะห์พฤติกรรมของของเหลวในหลอดทดลองคว่ำหรืออุปกรณ์วัดการไหล และให้ผลลัพธ์อย่างรวดเร็วเพื่อนำไปใช้ในการทำงานอัตโนมัติหรือวงจรป้อนกลับในขั้นตอนต่อไป
การตรวจสอบความเข้มข้นของกัวร์กัมแบบเรียลไทม์
การรักษาระดับความเข้มข้นของกัวร์กัมให้คงที่ระหว่างการผสมจะช่วยลดความแปรปรวนของแต่ละชุดการผลิตและสนับสนุนประสิทธิภาพของของเหลวสำหรับการแตกหินได้อย่างน่าเชื่อถือ เทคโนโลยีสำหรับการตรวจสอบความเข้มข้นแบบเรียลไทม์ ได้แก่:
เทคโนโลยี SLIM (Ross Solids/Liquid Injection Manifold):ระบบ SLIM ฉีดผงกัมกัวร์ลงไปใต้พื้นผิวของเหลว ผสมให้เข้ากับของเหลวทันทีด้วยการผสมแบบแรงเฉือนสูง การออกแบบนี้ช่วยลดการจับตัวเป็นก้อนและการสูญเสียความหนืดเนื่องจากการผสมมากเกินไป ทำให้สามารถควบคุมความเข้มข้นได้อย่างแม่นยำในทุกขั้นตอน
Non-Nuเคลar Slอูร์y Densซิตี้Mอีเต้r:เครื่องวัดความหนาแน่นแบบติดตั้งในสายการผลิตในถังผสมจะตรวจสอบคุณสมบัติทางไฟฟ้าและการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นขณะที่เติมและกระจายกัวร์กัม ทำให้สามารถติดตามความเข้มข้นได้อย่างต่อเนื่องและดำเนินการแก้ไขได้ทันที
การถ่ายภาพด้วยคลื่นอัลตราโซนิคควบคู่กับการวัดความหนืด ("Rheo-ultrasound"):เทคนิคขั้นสูงนี้สามารถบันทึกภาพอัลตราโซนิกความเร็วสูงมาก (สูงสุด 10,000 เฟรม/วินาที) ควบคู่ไปกับข้อมูลความหนืดจากเครื่องวัดความหนืดแบบรีโอเมตริก ทำให้สามารถตรวจสอบความเข้มข้นเฉพาะจุด อัตราการเฉือน และความไม่เสถียรได้พร้อมกัน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการระบุการผสมที่ไม่สม่ำเสมอและการเปลี่ยนแปลงความหนืดอย่างรวดเร็วในสารละลายกัมกัวร์
ตัวอย่าง:
- เซ็นเซอร์วัดความต้านทานไฟฟ้าจะแจ้งเตือนผู้ปฏิบัติงานหากการเติมผงส่งผลให้ความเข้มข้นเบี่ยงเบนไป ทำให้สามารถแก้ไขได้ทันที
- ระบบ Rheo-ultrasound ช่วยให้เห็นภาพปรากฏการณ์การผสม โดยชี้ให้เห็นการจับตัวเป็นก้อนในบริเวณเฉพาะ หรือการกระจายตัวที่ไม่สมบูรณ์ ซึ่งอาจส่งผลเสียต่อคุณภาพของของเหลวที่ใช้ในการแตกหินได้
เครื่องมือการติดตามที่ใช้งานได้จริงและเป็นประจำ
วิธีการต่างๆ เช่นเครื่องวัดความหนืดอุตสาหกรรมแบบอินไลน์ Lonnmeterเครื่องมือเหล่านี้ช่วยให้สามารถวัดความหนืดได้อย่างแม่นยำและเชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมการผลิต เหมาะสำหรับการตรวจสอบเป็นประจำระหว่างการผสม โดยต้องมั่นใจว่ากระบวนการยังคงอยู่ภายใต้พารามิเตอร์ที่กำหนดไว้
โปรโตคอลการประกันคุณภาพและการบูรณาการ
ระบบวัดความหนืดและความเข้มข้นแบบต่อเนื่องต้องได้รับการตรวจสอบความน่าเชื่อถือและความแม่นยำ:
- ขั้นตอนการสอบเทียบ:การสอบเทียบอย่างสม่ำเสมอโดยใช้มาตรฐานที่ทราบแล้ว ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำและความสม่ำเสมอของเซ็นเซอร์
- การตรวจสอบความถูกต้องของการเรียนรู้ของเครื่องจักร:เครื่องวัดความหนืดที่ใช้ระบบคอมพิวเตอร์วิชั่นต้องผ่านการฝึกฝนและเปรียบเทียบประสิทธิภาพด้วยเครือข่ายประสาทเทียม เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของประสิทธิภาพในระดับความเข้มข้นของกัมกัวร์และความหนืดของของเหลวที่หลากหลาย
- การบูรณาการ QA แบบเรียลไทม์:การบูรณาการเข้ากับระบบควบคุมกระบวนการช่วยให้สามารถวิเคราะห์แนวโน้ม ตรวจจับข้อผิดพลาด และตอบสนองต่อความเบี่ยงเบนได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งสนับสนุนทั้งคุณภาพของผลิตภัณฑ์และการปฏิบัติตามกฎระเบียบ
โดยสรุปแล้ว ความสามารถในการตรวจสอบความหนืดและความเข้มข้นของกัวร์กัมอย่างต่อเนื่องนั้นขึ้นอยู่กับการเลือกและการบูรณาการเทคโนโลยีที่เหมาะสม เครื่องวัดความหนืดแบบหมุน เซ็นเซอร์แบบอินไลน์ขั้นสูง เทคโนโลยีการผสม SLIM และรีโอ-อัลตราซาวนด์เป็นหัวใจสำคัญของระบบตรวจวัด ในขณะที่เครื่องมือที่ใช้งานได้จริงและโปรโตคอลการควบคุมคุณภาพที่แข็งแกร่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่เชื่อถือได้ตลอดกระบวนการผสมในระดับอุตสาหกรรม
เทคโนโลยีการวัดสำหรับการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องในถังผสม
หลักการวัดความหนืด
การประเมินความหนืดอย่างต่อเนื่องในถังผสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมคุณสมบัติทางรีโอโลยีของของเหลวที่ใช้ในการแตกหินซึ่งมีส่วนประกอบของกัมกัวร์ เครื่องวัดความหนืดแบบติดตั้งในสายการผลิตมีการติดตั้งอย่างแพร่หลายในระบบอุตสาหกรรมเพื่อให้ได้ข้อมูลความหนืดของกัมกัวร์แบบเรียลไทม์ เซ็นเซอร์เหล่านี้ทำงานโดยตรงภายในเส้นทางการไหล ทำให้ไม่จำเป็นต้องเก็บตัวอย่างด้วยตนเอง จึงช่วยลดความล่าช้าในการให้ข้อมูลป้อนกลับ
Viบราทิโอน่าlเครื่องวัดความหนืดการวัดของเหลวที่ไม่เป็นไปตามกฎของนิวตันนั้นใช้เครื่องมือวัดที่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากสามารถบันทึกการตอบสนองของของเหลวแบบไดนามิกได้ เครื่องมืออย่างเช่นเครื่องวัดความหนืดแบบติดตั้งในสายการผลิตนั้นออกแบบมาสำหรับการติดตั้งในสายการผลิตโดยเฉพาะ และให้ค่าการอ่านอย่างต่อเนื่องที่เหมาะสมสำหรับความเข้มข้นและความหนืดที่แปรผันได้ ซึ่งพบได้ในการเตรียมของเหลวสำหรับการแตกหินด้วยแรงดันไฮดรอลิก วิธีนี้มีประสิทธิภาพสูงกับสารละลายกัวร์กัมเนื่องจากมีคุณสมบัติลดความหนืดเมื่อถูกแรงเฉือน และมีช่วงความหนืดกว้าง ทำให้มั่นใจได้ถึงการเก็บข้อมูลที่แม่นยำและความน่าเชื่อถือของกระบวนการ
การประเมินความเข้มข้นอย่างต่อเนื่อง
การบรรลุประสิทธิภาพของน้ำยาเร่งการแตกหินที่ดีที่สุดนั้น จำเป็นต้องควบคุมความเข้มข้นของกัมกัวร์อย่างแม่นยำ ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้ระบบวัดความเข้มข้นอย่างต่อเนื่อง เช่นACOMP (ระบบตรวจสอบการเกิดพอลิเมอไรเซชันแบบต่อเนื่องอัตโนมัติทางออนไลน์)เทคนิค ACOMP ใช้การผสมผสานระหว่างปั๊มต้นทาง เครื่องผสม และตัวตรวจจับแสงปลายทาง เพื่อให้ได้ข้อมูลความเข้มข้นและค่าความหนืดที่แท้จริงแบบเรียลไทม์ ขณะที่เตรียมสารละลายโพลีเมอร์ในถังผสมขนาดใหญ่
การสุ่มตัวอย่างที่มีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมการผสมแบบไดนามิกเกี่ยวข้องกับการใช้แบบจำลองระบบลำดับที่สามเพื่อตีความความผันผวนของความเข้มข้นแบบเรียลไทม์ การวิเคราะห์การตอบสนองความถี่ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสัมพันธ์ที่แม่นยำระหว่างแบบจำลองทางทฤษฎีและข้อมูลการทดลอง ซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกที่นำไปใช้ได้จริงสำหรับการเตรียมสารละลายกัมกัวร์ที่สม่ำเสมอ เทคโนโลยีเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบความเข้มข้นอย่างรวดเร็ว การปรับปริมาณยา และการลดความแปรปรวนระหว่างชุดการผลิต
การบูรณาการกับระบบจ่ายยาอัตโนมัติช่วยปรับปรุงการจัดการความเข้มข้นให้ดียิ่งขึ้น ลอนน์มิเตอร์เครื่องวัดความหนาแน่นแบบอัลตราโซนิกติดตั้งโดยตรงในถังหรือท่อส่ง ให้ข้อมูลป้อนกลับอย่างต่อเนื่อง ปั๊มอัตโนมัติจะปรับอัตราการจ่ายยาตามข้อมูลเซ็นเซอร์แบบเรียลไทม์ เพื่อให้มั่นใจว่าความหนืดและความเข้มข้นของกัวร์กัมตรงกับคุณสมบัติทางรีโอโลยีของของเหลวที่ใช้ในการแตกหินตามเป้าหมาย การทำงานร่วมกันนี้ช่วยลดการแทรกแซงจากมนุษย์และช่วยให้สามารถแก้ไขได้ทันทีสำหรับชุดการผลิตที่ไม่ได้มาตรฐาน
ผลกระทบของสารเติมแต่งและการปรับเปลี่ยนกระบวนการผลิตต่อความหนืดของกัวร์กัม
การดัดแปลงซัลโฟเนชัน
กระบวนการซัลโฟเนชันเป็นการเติมหมู่ซัลโฟเนตลงในกัมกัวร์ ซึ่งช่วยปรับปรุงความหนืดและความสามารถในการละลายของสารละลายกัมกัวร์ที่ใช้ในการแตกหินด้วยแรงดันน้ำได้อย่างมาก สภาวะปฏิกิริยาที่เหมาะสมนั้นต้องอาศัยการควบคุมอุณหภูมิ เวลา และความเข้มข้นของสารเคมีอย่างแม่นยำ ตัวอย่างเช่น การใช้โซเดียม 3-คลอโร-2-ไฮดรอกซีโพรพิลซัลโฟเนตที่อุณหภูมิ 26°C เวลาทำปฏิกิริยา 2 ชั่วโมง และความเข้มข้น 1.0%โซเดียมไฮดรอกไซด์และการเติมซัลโฟเนต 0.5% โดยมวลของกัมกัวร์ ส่งผลให้ความหนืดปรากฏเพิ่มขึ้น 33% และปริมาณสารที่ไม่ละลายน้ำลดลง 0.42% การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการลำเลียงสารค้ำยันในของเหลวสำหรับการแตกหิน และสนับสนุนเสถียรภาพทางความร้อนและการกรองที่ดีขึ้น
วิธีการซัลโฟเนชันแบบอื่น เช่น การซัลเฟชันด้วยสารประกอบซัลเฟอร์ไตรออกไซด์-1,4-ไดออกเซนที่อุณหภูมิ 60°C เป็นเวลา 2.9 ชั่วโมง โดยใช้กรดคลอโรซัลโฟนิก 3.1 มิลลิลิตร ก็แสดงให้เห็นถึงความหนืดที่เพิ่มขึ้นและสัดส่วนที่ไม่ละลายน้ำที่ลดลง การปรับปรุงเหล่านี้ช่วยลดสารตกค้างในถังผสมของเหลวสำหรับการแตกหินด้วยแรงดันน้ำ ลดความเสี่ยงของการอุดตัน และช่วยให้การไหลย้อนกลับดีขึ้น การวิเคราะห์ด้วย FTIR, DSC และการวิเคราะห์ธาตุยืนยันการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเหล่านี้ โดยมีการแทนที่ที่ตำแหน่ง C-6 เป็นหลัก ระดับของการแทนที่และน้ำหนักโมเลกุลที่ลดลงส่งผลให้ความสามารถในการละลาย กิจกรรมต้านอนุมูลอิสระ และการเพิ่มความหนืดที่มีประสิทธิภาพดีขึ้น ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับการควบคุมการไหลและความหนืดของของเหลวสำหรับการแตกหินด้วยแรงดันน้ำอย่างมีประสิทธิภาพ
สารเชื่อมโยงและประสิทธิภาพของสูตรตำรับ
ความหนืดของกัมกัวร์ในของเหลวที่ใช้ในการแตกหินจะดีขึ้นอย่างมากเมื่อมีการเติมสารเชื่อมโยงเข้าไป สารเชื่อมโยงประเภทออร์กาโนเซอร์โคเนียมและบอเรตเป็นประเภทที่พบได้บ่อยที่สุด:
สารเชื่อมโยงออร์กาโนเซอร์โคเนียม:สารประกอบออร์กาโนเซอร์โคเนียมเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในแหล่งกักเก็บที่มีอุณหภูมิสูง เนื่องจากช่วยเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อนของเจลกัวร์ ที่อุณหภูมิ 120°C และแรงเฉือน 170 s⁻¹ ไฮดรอกซีโพรพิลกัวร์กัมที่เชื่อมโยงด้วยออร์กาโนเซอร์โคเนียมยังคงรักษาความหนืดเริ่มต้นได้มากกว่า 89.7% ภาพถ่าย SEM แสดงให้เห็นโครงสร้างเครือข่ายสามมิติที่หนาแน่น โดยมีขนาดรูพรุนต่ำกว่า 12 μm ซึ่งสนับสนุนการแขวนลอยของสารค้ำยันที่ดีขึ้นและลดความเร็วในการตกตะกอนของสารค้ำยันในการแตกหินด้วยแรงดันไฮดรอลิก
สารเชื่อมโยงโบเรต:กรดบอริกและสารเชื่อมโยงออร์กาโนบอโรนแบบดั้งเดิมมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิปานกลาง ประสิทธิภาพสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยใช้สารเติมแต่ง เช่น โพลีเอทิลีนอิมีน (PEI) หรือนาโนเซลลูโลส ตัวอย่างเช่น สารเชื่อมโยงนาโนเซลลูโลส-บอโรนสามารถรักษาความหนืดคงเหลือไว้ได้สูงกว่า 50 mPa·s ที่อุณหภูมิ 110°C เป็นเวลา 60 นาทีภายใต้แรงเฉือนสูง แสดงให้เห็นถึงความทนทานต่ออุณหภูมิและเกลือที่แข็งแกร่ง พันธะไฮโดรเจนจากนาโนเซลลูโลสช่วยรักษาคุณสมบัติความยืดหยุ่นหนืดที่จำเป็นสำหรับความสามารถในการลำเลียงสารค้ำยันในของเหลวสำหรับการแตกหิน
การเชื่อมโยงข้ามในสารละลายกัมกัวร์นำไปสู่การปรับปรุงคุณสมบัติการลดความหนืดเมื่อถูกแรงเฉือนและความยืดหยุ่น ซึ่งทั้งสองอย่างนี้มีความสำคัญต่อการสูบและการแขวนลอยของสารค้ำยัน ไฮโดรเจลที่เชื่อมโยงข้ามทางเคมีแสดงให้เห็นถึงการฟื้นตัวแบบทิกโซโทรปิกที่แข็งแรง หมายความว่าความหนืดและโครงสร้างจะกลับคืนมาหลังจากได้รับแรงเฉือนสูง ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งในระหว่างการวางของเหลวและการทำความสะอาดในกระบวนการแตกหินด้วยแรงดันน้ำ
ผลกระทบเชิงเปรียบเทียบของระบบของเหลวที่ไม่ใช่พอลิเมอร์กับระบบของเหลวที่เป็นพอลิเมอร์
ระบบของไหลที่เป็นพอลิเมอร์และไม่ใช่พอลิเมอร์มีลักษณะทางรีโอโลยีที่แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพการลำเลียงสารค้ำยัน:
ระบบพอลิเมอร์:สารเหล่านี้ได้แก่ โพลิเมอร์ธรรมชาติ (เช่น กัวร์กัม, ไฮดรอกซีโพรพิลกัวร์) และโพลิเมอร์สังเคราะห์ ของเหลวโพลิเมอร์สามารถปรับแต่งความหนืด จุดคราค และความยืดหยุ่นได้ โคโพลิเมอร์แอมโฟเทอริกขั้นสูง (เช่น ATP-I) สามารถรักษาความหนืดและเสถียรภาพทางรีโอโลยีได้ดีกว่าสูตรเซลลูโลสโพลีแอนไอออนิกแบบเก่าในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและความเค็มสูง ความหนืดและความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นช่วยเพิ่มการแขวนลอยของสารค้ำยัน ลดความเร็วในการตกตะกอน และเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบถังผสมสำหรับของเหลวในการแตกหิน อย่างไรก็ตาม ความหนืดที่สูงขึ้นอาจขัดขวางการขนส่งสารค้ำยันในชั้นหินที่มีการซึมผ่านต่ำ เว้นแต่จะมีการปรับสมดุลอย่างระมัดระวัง
ระบบที่ไม่ใช้พอลิเมอร์ (ใช้สารลดแรงตึงผิว):ระบบเหล่านี้อาศัยสารลดแรงตึงผิวแบบยืดหยุ่นหนืดแทนที่จะใช้โครงข่ายโพลีเมอร์ ของเหลวที่ใช้สารลดแรงตึงผิวจะให้สารตกค้างน้อยกว่า ไหลกลับได้เร็ว และลำเลียงสารค้ำยันได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะในแหล่งกักเก็บที่ไม่ธรรมดาซึ่งการทำความสะอาดโดยปราศจากสารตกค้างเป็นสิ่งสำคัญ แม้ว่าระบบเหล่านี้จะปรับความหนืดได้น้อยกว่าโพลีเมอร์ แต่ก็ทำงานได้ดีในเรื่องการแขวนลอยของสารค้ำยันและลดความเสี่ยงของการอุดตันในถังผสมของเหลวสำหรับการแตกหินด้วยแรงดันน้ำ
การเลือกใช้ของเหลวสำหรับกระบวนการแตกหินระหว่างชนิดพอลิเมอร์และชนิดที่ไม่ใช่พอลิเมอร์นั้นขึ้นอยู่กับความสมดุลที่ต้องการระหว่างความหนืด ประสิทธิภาพในการทำความสะอาด ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และข้อกำหนดในการขนส่งสารค้ำยัน ระบบไฮบริดที่ผสมผสานพอลิเมอร์และสารลดแรงตึงผิวแบบยืดหยุ่นกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นเพื่อใช้ประโยชน์จากทั้งความหนืดสูงและการกู้คืนของเหลวอย่างรวดเร็ว การทดสอบทางรีโอโลยี—โดยใช้การเสียรูปการสั่นเชิงเส้นและการกวาดการไหล—ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับพฤติกรรมแบบทิกโซโทรปิกและแบบพลาสติกเทียม ซึ่งช่วยในการปรับสูตรให้เหมาะสมกับสภาพบ่อเฉพาะ
กลยุทธ์การปรับให้เหมาะสมสำหรับความหนืดของของเหลวที่ใช้ในการแตกหินและความสามารถในการลำเลียงสารค้ำยัน
พฤติกรรมทางรีโอโลยีและการขนส่งสารค้ำยัน
การปรับความหนืดของกัวร์กัมให้เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการควบคุมความเร็วในการตกตะกอนของสารค้ำยันในกระบวนการแตกหินด้วยแรงดันน้ำ ความหนืดของของเหลวที่สูงขึ้นจะลดอัตราการจมของอนุภาคสารค้ำยัน ทำให้มีโอกาสมากขึ้นในการขนส่งสารค้ำยันลงไปสู่เครือข่ายรอยแตกได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเชื่อมโยงข้ามโมเลกุลช่วยเพิ่มความหนืดโดยการสร้างโครงสร้างเจลที่แข็งแรง ตัวอย่างเช่น ของเหลวไฮดรอกซีโพรพิลกัวร์ที่เชื่อมโยงข้ามด้วยออร์กาโนเซอร์โคเนียมจะสร้างเครือข่ายหนาแน่นที่มีขนาดรูพรุนต่ำกว่า 12 ไมโครเมตร ซึ่งช่วยปรับปรุงการแขวนลอยและลดความเร็วในการตกตะกอนได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับระบบออร์กาโนโบรอน
การปรับความเข้มข้นของกัวร์กัมส่งผลโดยตรงต่อความหนืดของสารละลายกัวร์กัม เมื่อความเข้มข้นของพอลิเมอร์เพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของการเชื่อมโยงและแรงยึดเกาะของเจลก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ซึ่งจะช่วยลดการตกตะกอนของสารค้ำยันและเพิ่มประสิทธิภาพในการแทรกซึม ตัวอย่างเช่น การเพิ่มความเข้มข้นของสารเชื่อมโยงในของเหลว HPG จะเพิ่มการคงความหนืดให้สูงกว่า 89% ในระหว่างการเฉือนที่อุณหภูมิสูง (120°C) ทำให้มั่นใจได้ว่าสารค้ำยันจะสามารถเคลื่อนที่ได้แม้ในสภาวะอ่างเก็บน้ำที่ท้าทาย
โปรโตคอลการปรับสูตร
กลยุทธ์ที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลในปัจจุบันช่วยให้สามารถควบคุมความหนืดและความเข้มข้นของของเหลวที่ใช้ในการแตกหินได้แบบเรียลไทม์ แบบจำลองการเรียนรู้ของเครื่องจักร—เช่น แบบจำลองป่าสุ่ม (random forest) และแบบจำลองต้นไม้ตัดสินใจ (decision tree)—สามารถทำนายพารามิเตอร์ทางรีโอโลยี เช่น ค่าที่อ่านได้จากเครื่องวัดความหนืดได้ทันที แทนที่การทดสอบในห้องปฏิบัติการที่ช้าและต้องทำเป็นระยะ ในทางปฏิบัติ ถังผสมของเหลวที่ใช้ในการแตกหินด้วยแรงดันไฮดรอลิกซึ่งติดตั้งกลไกที่ยืดหยุ่นได้และเซ็นเซอร์แบบเพียโซอิเล็กทริกจะวัดความหนืดของสารละลายกัวร์กัมเมื่อคุณสมบัติของของเหลวเปลี่ยนแปลงไป โดยมีการแก้ไขข้อผิดพลาดผ่านการแยกส่วนแบบเชิงประจักษ์ (empirical mode decomposition)
ผู้ปฏิบัติงานจะตรวจสอบความหนืดและความเข้มข้น ณ จุดใช้งาน จากนั้นปรับปริมาณการใช้กัวร์กัม สารเชื่อมโยง หรือสารเพิ่มความหนืดเพิ่มเติมตามข้อมูลป้อนกลับจากเซ็นเซอร์แบบเรียลไทม์ การปรับเปลี่ยนแบบทันทีทันใดนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าของเหลวสำหรับการแตกหินจะคงความหนืดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการแขวนลอยของสารค้ำยันโดยไม่ต้องหยุดการทำงาน ตัวอย่างเช่น การวัดความหนืดในท่อโดยตรงที่ป้อนเข้าสู่ระบบควบคุมช่วยให้สามารถปรับแต่งของเหลวแบบไดนามิก รักษาการแขวนลอยของสารค้ำยันในอุดมคติไว้ได้แม้ว่าพารามิเตอร์ของแหล่งกักเก็บหรือการทำงานจะเปลี่ยนแปลงไป
ผลเสริมฤทธิ์กันของดินเหนียวและสารเติมแต่งที่ช่วยรักษาเสถียรภาพทางอุณหภูมิ
สารเพิ่มความคงตัวของดินเหนียวและสารเพิ่มความเสถียรทางความร้อนมีความสำคัญอย่างยิ่งในการรักษาความหนืดของกัวร์กัมในสภาพแวดล้อมหินดินดานที่ไม่เอื้ออำนวยและอุณหภูมิสูง สารเพิ่มความคงตัวของดินเหนียว เช่น อนุพันธ์กัวร์ที่ผ่านการซัลโฟเนต จะช่วยป้องกันการบวมและการเคลื่อนตัวของดินเหนียว ซึ่งจะช่วยรักษาความหนืดของสารละลายกัวร์กัมจากการสูญเสียอย่างฉับพลันโดยจำกัดการโต้ตอบกับไอออนในชั้นหิน สารเพิ่มความคงตัวทั่วไปอย่างโซเดียม 3-คลอโร-2-ไฮดรอกซีโพรพิลซัลโฟเนตที่ดัดแปลงกัวร์กัม จะให้ความหนืดภายในที่เหมาะสมสำหรับการแตกหินและต้านทานปริมาณที่ไม่ละลายน้ำ รักษาโครงสร้างเจลและการแขวนลอยของสารค้ำยันที่มีประสิทธิภาพแม้ในชั้นหินที่มีดินเหนียวสูง
สารรักษาเสถียรภาพทางความร้อน รวมถึงสารเพิ่มความหนืดระดับโมเลกุลขั้นสูงและสารยับยั้งการเกิดไฮเดรตทางอุณหพลศาสตร์ (เช่นเมทานอลสารเติมแต่งเหล่านี้ (PEG-200) ช่วยป้องกันการเสื่อมสภาพของความหนืดที่อุณหภูมิสูงกว่า 160°C ในระบบของเหลวที่มีน้ำเกลือเป็นส่วนประกอบและของเหลวที่มีอุณหภูมิสูงมาก สารเติมแต่งเหล่านี้ช่วยรักษาความหนืดไว้ที่ระดับสูงกว่า 200 mPa·s ภายใต้แรงเฉือนที่ 180°C ซึ่งเหนือกว่าสารเพิ่มความหนืดจากกัมกัวร์แบบดั้งเดิมอย่างมาก
ตัวอย่างเช่น:
- กัวร์กัมซัลโฟเนตเพื่อความทนทานต่อทั้งดินเหนียวและอุณหภูมิ
- สารเชื่อมโยงออร์กาโนเซอร์โคเนียมเพื่อความเสถียรทางความร้อนที่สูงมาก
- พีจี-200ใช้เป็นสารเพิ่มประสิทธิภาพของเหลวและลดคราบตกค้าง (THI)
โปรโตคอลและชุดสารเติมแต่งดังกล่าวช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถปรับการออกแบบถังผสมสำหรับของเหลวที่ใช้ในการแตกหินให้เหมาะสม และปรับแต่งเทคนิคการวัดความหนืดของกัมกัวร์สำหรับการวัดความหนืดอย่างต่อเนื่องได้การวัดความเข้มข้นผลลัพธ์ที่ได้คือความสามารถในการลำเลียงสารค้ำยันที่เหนือกว่าและการขยายตัวของรอยแตกที่สม่ำเสมอ แม้ในสภาพแวดล้อมใต้ดินที่รุนแรง
ความสัมพันธ์ระหว่างความหนืดของกัวร์กัมกับความเร็วในการตกตะกอนของสารค้ำยันและประสิทธิภาพการแตกหิน
ความเข้าใจเชิงกลไกเกี่ยวกับการแขวนลอยของสารค้ำยัน
ความหนืดของกัมกัวร์มีบทบาทโดยตรงในการควบคุมความเร็วในการตกตะกอนของสารค้ำยันระหว่างการแตกหินด้วยแรงดันน้ำ เมื่อความหนืดของสารละลายกัมกัวร์เพิ่มขึ้น แรงต้านที่กระทำต่ออนุภาคสารค้ำยันก็จะเพิ่มขึ้น ทำให้ลดอัตราการตกตะกอนลงอย่างมาก ในทางปฏิบัติ ของเหลวที่มีความเข้มข้นของกัมกัวร์สูงและคุณสมบัติความหนืดที่ดีขึ้น รวมถึงของเหลวที่ดัดแปลงด้วยสารเติมแต่งโพลีเมอร์และเส้นใย จะช่วยเพิ่มความสามารถในการลำเลียงสารค้ำยัน ทำให้อนุภาคที่แขวนลอยอยู่กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งเครือข่ายรอยแตก แทนที่จะรวมตัวกันอยู่ที่ด้านล่าง
จากการศึกษาในห้องปฏิบัติการพบว่า เมื่อเปรียบเทียบกับของเหลวแบบนิวตัน สารละลายเจลกัวร์ที่มีคุณสมบัติลดความหนืดเมื่อถูกแรงเฉือน จะมีอัตราการตกตะกอนของสารค้ำยันที่ต่ำกว่า ซึ่งเป็นผลมาจากทั้งความหนืดที่เพิ่มขึ้นและผลกระทบจากความยืดหยุ่น ตัวอย่างเช่น การเพิ่มความเข้มข้นของกัมกัวร์เป็นสองเท่าสามารถลดอัตราการตกตะกอนลงครึ่งหนึ่ง ทำให้สารค้ำยันคงอยู่ในสถานะแขวนลอยได้นานขึ้น การเติมเส้นใยยังช่วยยับยั้งการตกตะกอนเพิ่มเติมโดยการสร้างโครงข่ายคล้ายตาข่าย ส่งเสริมการวางตัวของสารค้ำยันอย่างสม่ำเสมอ มีการพัฒนารูปแบบจำลองเชิงประจักษ์และสัมประสิทธิ์เพื่อทำนายผลกระทบเหล่านี้ภายใต้สภาวะการแตกหักและของเหลวที่แตกต่างกัน ซึ่งยืนยันถึงการทำงานร่วมกันระหว่างคุณสมบัติทางรีโอโลยีของของเหลวและการแขวนลอยของสารค้ำยัน
ในรอยแตกที่มีความกว้างใกล้เคียงกับเส้นผ่านศูนย์กลางของสารค้ำยัน ผลกระทบจากการจำกัดพื้นที่จะยิ่งชะลอการตกตะกอน ทำให้ประโยชน์ของสารละลายกัวร์ที่มีความหนืดสูงเพิ่มมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ความหนืดที่มากเกินไปอาจจำกัดการเคลื่อนที่ของของเหลว ซึ่งอาจลดความลึกในการขนส่งสารค้ำยันอย่างมีประสิทธิภาพ และเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดคราบตกค้างที่อาจเป็นอันตรายต่อการนำไฟฟ้าของรอยแตก
การเพิ่มความกว้างและความยาวของรอยแตกให้สูงสุด
การปรับความหนืดของสารละลายกัมกัวร์มีอิทธิพลอย่างมากต่อการขยายตัวของรอยแตกในระหว่างการแตกร้าวด้วยแรงดันไฮดรอลิก ของเหลวที่มีความหนืดสูงมีแนวโน้มที่จะสร้างรอยแตกที่กว้างกว่าเนื่องจากความสามารถในการต้านทานแรงดันปิดและขยายตัวของรอยแตกผ่านหิน การจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) และการตรวจสอบการปล่อยคลื่นเสียงยืนยันว่าความหนืดที่สูงขึ้นนำไปสู่รูปทรงของรอยแตกที่ซับซ้อนมากขึ้นและความกว้างที่เพิ่มขึ้น
อย่างไรก็ตาม ต้องจัดการความสมดุลระหว่างความหนืดและความยาวของรอยแตกอย่างระมัดระวัง รอยแตกที่กว้างช่วยให้การวางสารค้ำยันมีประสิทธิภาพและนำพาได้ดี แต่ของเหลวที่มีความหนืดสูงเกินไปอาจทำให้แรงดันลดลงอย่างรวดเร็ว ขัดขวางการพัฒนารอยแตกที่ยาว การเปรียบเทียบเชิงประจักษ์แสดงให้เห็นว่าการลดความหนืดภายในขอบเขตที่ควบคุมได้ ช่วยให้สามารถแทรกซึมได้ลึกขึ้น ทำให้เกิดรอยแตกที่ยาวขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มการเข้าถึงแหล่งกักเก็บน้ำมัน ดังนั้น ความหนืดจึงต้องได้รับการปรับให้เหมาะสม ไม่ใช่เพิ่มให้สูงสุด โดยพิจารณาจากชนิดของหิน ขนาดของสารค้ำยัน และกลยุทธ์การดำเนินงาน
คุณสมบัติทางรีโอโลยีของของเหลวที่ใช้ในการแตกหิน รวมถึงคุณสมบัติการลดความหนืดเมื่อถูกแรงเฉือนและคุณสมบัติความยืดหยุ่นหนืดจากการปรับเปลี่ยนกัมกัวร์ มีส่วนกำหนดรูปแบบการก่อตัวของรอยแตกในระยะเริ่มต้นและรูปแบบการเติบโตในภายหลัง การทดลองภาคสนามในแหล่งกักเก็บคาร์บอเนตยืนยันว่า การปรับความเข้มข้นของกัมกัวร์ การเพิ่มสารกันความร้อน หรือการใช้สารทดแทนที่มีส่วนประกอบของสารลดแรงตึงผิว สามารถปรับแต่งการแพร่กระจายของรอยแตกได้อย่างละเอียด ทำให้ได้ความกว้างและความยาวสูงสุด ขึ้นอยู่กับเป้าหมายของการกระตุ้นการผลิต
การบูรณาการกับพารามิเตอร์การปฏิบัติงานใต้ดิน
ต้องควบคุมความหนืดของกัวร์กัมแบบเรียลไทม์ เนื่องจากอุณหภูมิและความดันใต้ดินผันผวนระหว่างการแตกหินด้วยแรงดันน้ำ อุณหภูมิที่สูงขึ้นในระดับความลึกสามารถลดความหนืดของของเหลวกัวร์กัม ทำให้ความสามารถในการแขวนลอยของสารค้ำยันลดลง การใช้สารเชื่อมโยง สารรักษาเสถียรภาพทางความร้อน และสารเติมแต่งขั้นสูง เช่น สารยับยั้งการเกิดไฮเดรตทางอุณหพลศาสตร์ ช่วยรักษาความหนืดให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม โดยเฉพาะในแหล่งกักเก็บที่มีอุณหภูมิสูง
ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคนิคการวัดความหนืด รวมถึงการวัดความหนืดในท่อและการสร้างแบบจำลองการถดถอย ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจสอบและปรับความหนืดของของเหลวที่ใช้ในการแตกหินได้อย่างไดนามิก ตัวอย่างเช่น ถังผสมของเหลวที่ใช้ในการแตกหินด้วยแรงดันไฮดรอลิกได้รวมเซ็นเซอร์แบบเรียลไทม์เพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงความหนืดและเติมกัมกัวร์หรือสารทำให้คงตัวเพิ่มเติมโดยอัตโนมัติเมื่อจำเป็น เพื่อให้มั่นใจได้ว่าความสามารถในการลำเลียงสารค้ำยันมีความสม่ำเสมอ
ผู้ประกอบการบางรายเสริมหรือทดแทนกัมกัวร์ด้วยสารลดแรงเสียดทานที่มีความหนืดสูง (HVFRs) หรือโพลิเมอร์สังเคราะห์ เพื่อเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อนและลดความเสี่ยงจากสารตกค้าง ระบบของเหลวทางเลือกเหล่านี้แสดงประสิทธิภาพในการเพิ่มความหนืดและความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพจากแรงเฉือนได้อย่างยอดเยี่ยม รักษาความหนืดสูงสำหรับการแขวนลอยของสารค้ำยันแม้ในสภาวะใต้ดินที่รุนแรง
พารามิเตอร์การทำงาน เช่น ขนาดของสารค้ำยัน ความเข้มข้น อัตราการไหลของของเหลว และรูปทรงของรอยแตก จะถูกนำมาบูรณาการเข้ากับกลยุทธ์การควบคุมความหนืด การปรับตัวแปรเหล่านี้ให้เหมาะสมจะช่วยให้ของเหลวที่ใช้ในการแตกหินสามารถรักษาการเคลื่อนย้ายของสารค้ำยันไปตามความยาวและความกว้างของรอยแตกที่ต้องการ ลดความเสี่ยงของการอุดตัน การไหลผ่านช่อง หรือการปกคลุมที่ไม่สมบูรณ์ การปรับความหนืดไม่เพียงแต่ช่วยรักษาการนำไฟฟ้าของรอยแตก แต่ยังช่วยปรับปรุงการไหลของไฮโดรคาร์บอนผ่านบริเวณที่ได้รับการกระตุ้นอีกด้วย
คำถามที่พบบ่อย (FAQs)
คำถามที่ 1: ความเข้มข้นของกัมกัวร์ส่งผลต่อความหนืดในของเหลวที่ใช้ในการแตกหินอย่างไร?
ความหนืดของกัวร์กัมจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นที่สูงขึ้น ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการลำเลียงสารค้ำยันของของเหลว ข้อมูลจากห้องปฏิบัติการยืนยันว่าความเข้มข้นประมาณ 40 pptg ให้ความหนืดที่คงที่ ดัชนีการเปิดรอยแตกที่ดีกว่า และมีสารตกค้างน้อยกว่าความเข้มข้นที่สูงกว่า ซึ่งเป็นการสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพการใช้งานและต้นทุน เกลือหรือไอออนหลายประจุในน้ำที่มากเกินไปอาจขัดขวางการบวมตัวของกัวร์กัม ทำให้ความหนืดลดลงและประสิทธิภาพในการแตกหินลดลง
คำถามที่ 2: ถังผสมมีบทบาทอย่างไรในการรักษาคุณภาพของสารละลายกัวร์กัม?
ถังผสมของเหลวสำหรับกระบวนการแตกหินด้วยแรงดันไฮดรอลิกช่วยให้การกระจายตัวของกัวร์กัมเป็นไปอย่างสม่ำเสมอ ป้องกันการจับตัวเป็นก้อนและความไม่สม่ำเสมอ เครื่องผสมแบบแรงเฉือนสูงเป็นที่นิยมมากกว่า เนื่องจากช่วยลดเวลาในการผสม สลายการจับตัวเป็นก้อนของพอลิเมอร์ และรับประกันความหนืดที่สม่ำเสมอทั่วทั้งสารละลาย เครื่องมือวัดแบบต่อเนื่องแบบเรียลไทม์ในถังผสมช่วยรักษาระดับความเข้มข้นของกัวร์กัมและคุณภาพของของเหลวโดยรวมให้อยู่ในระดับที่ต้องการ ทำให้สามารถแก้ไขได้ทันทีหากคุณสมบัติเบี่ยงเบนจากค่าเป้าหมาย
Q3: ความหนืดของของเหลวที่ใช้ในการแตกหินมีผลต่อความเร็วในการตกตะกอนของสารค้ำยันอย่างไร?
ความหนืดของของเหลวที่ใช้ในการแตกหินเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดความเร็วในการตกตะกอนของอนุภาคสารค้ำยัน ความหนืดที่สูงขึ้นจะทำให้ความเร็วในการตกตะกอนช้าลง ทำให้สารค้ำยันลอยอยู่ในของเหลวได้นานขึ้นและแทรกซึมเข้าไปในรอยแตกได้ลึกขึ้น แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ยืนยันว่าของเหลวที่มีความหนืดสูงขึ้นจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการขนส่งในแนวนอน ปรับปรุงรูปทรงของขอบรอยแตก และส่งเสริมการวางสารค้ำยันที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม มีข้อแลกเปลี่ยนคือ ความหนืดที่สูงมากอาจทำให้ความยาวของรอยแตกสั้นลง ดังนั้นจึงต้องเลือกความหนืดที่เหมาะสมกับสภาพของแหล่งกักเก็บน้ำมันหรือก๊าซนั้นๆ
คำถามที่ 4: สารเติมแต่งใดบ้างที่ส่งผลต่อความหนืดของสารละลายกัวร์กัม?
การปรับปรุงโครงสร้างของกัวร์กัมด้วยกระบวนการซัลโฟเนชันช่วยเพิ่มความหนืดและความเสถียร สารเติมแต่ง เช่น กรดบอริก สารประกอบออร์กาโนบอโรน และสารเชื่อมโยงออร์กาโนเซอร์โคเนียม ช่วยเพิ่มการคงความหนืดและความเสถียรต่ออุณหภูมิอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะที่รุนแรงซึ่งพบได้ทั่วไปในการปฏิบัติงานในแหล่งน้ำมัน ผลกระทบขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารเติมแต่ง: ระดับสารเชื่อมโยงที่สูงขึ้นจะให้ความหนืดที่มากขึ้น แต่อาจส่งผลกระทบต่อความยืดหยุ่นในการปฏิบัติงานและต้นทุน ปริมาณเกลือและไอออนในสารละลายก็มีบทบาทเช่นกัน เนื่องจากความเค็มสูง (โดยเฉพาะแคตไอออนหลายวาเลนซ์) สามารถลดความหนืดได้โดยจำกัดการบวมตัวของพอลิเมอร์
Q5: สามารถวัดและควบคุมความหนืดของของเหลวได้อย่างต่อเนื่องในระหว่างการปฏิบัติงานอัดฉีดไฮดรอลิกหรือไม่?
ใช่ การวัดความหนืดอย่างต่อเนื่องสามารถทำได้โดยใช้เครื่องวัดความหนืดแบบติดตั้งในท่อและระบบตรวจสอบความเข้มข้นอัตโนมัติ เครื่องวัดความหนืดในท่อและเซ็นเซอร์แบบเรียลไทม์ที่ผสานรวมกับอัลกอริทึมขั้นสูงช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถติดตาม ปรับ และเพิ่มประสิทธิภาพความหนืดของของเหลวที่ใช้ในการแตกหินได้ทันที ระบบเหล่านี้สามารถชดเชยสัญญาณรบกวนของเซ็นเซอร์และสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลง ทำให้ประสิทธิภาพการลำเลียงสารค้ำยันดีขึ้นและผลลัพธ์การแตกหินด้วยแรงดันน้ำดีขึ้น ระบบควบคุมอัจฉริยะยังช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างรวดเร็วตามการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำหรืออัตราการไหล
วันที่โพสต์: 5 พฤศจิกายน 2025
