مُخفِّض سحب سائل التكسير الكاتيوني

يجب تقييم الظروف المطبقة لمُخفِّض السحب الكاتيوني تقييمًا شاملًا، مع مراعاة خصائص الخزان، وأنظمة سوائل التكسير، وتقنيات البناء، والمتطلبات البيئية. ويتمثل جوهر الأمر في التكيف مع السيناريوهات المعقدة من خلال الاستفادة من الوظائف الخاصة للمجموعات الكاتيونية، واستقرار كفاءة مُخفِّض السحب. 

الشروط المحددة المعمول بها هي كما يلي: 

1. الظروف الجيولوجية للخزان 

1) الخزانات الغنية بالمعادن الطينية

يمكن تطبيقه على خزانات الحجر الرملي التي تحتوي على نسبة من الطين تصل إلى 5%، وخاصة عندما يحتوي الخزان على طين متمدد (مونتموريلونيت، إليت - طبقة مختلطة من السمكتيت) أو جزيئات دقيقة تهاجر بسهولة (كاولينيت، كلوريت). 

السبب: يمكن للمجموعات الكاتيونية أن تمنع تورم الطين من خلال الامتزاز الكهروستاتيكي وترسيخ الجسيمات المشتتة، مما يقلل من حساسية الماء التالفة لسائل التكسير في الخزان، مما يشكل حماية تآزرية مع وظيفة تقليل السحب. 

2) التكوينات عالية الملوحة

يمكن تطبيقه على الخزانات التي تحتوي على ملوحة مياه تكوينية إجمالية تبلغ 10⁴ ملغم/لتر (وخاصة تلك التي تحتوي على أيونات ثنائية التكافؤ مثل كا²⁺ و ملغ²⁺)، مثل خزانات النفط والغاز بين الملح والحجر الرملي الساحلي. 

السبب: المجموعات المشحونة إيجابيا من السلسلة الجزيئية لمخفض السحب الكاتيوني تتأثر بدرجة أقل بحماية أيونات الملح، ويمكنها الحفاظ على حالة ممتدة في بيئة عالية الملح، والحفاظ على كفاءة تقليل السحب (متفوقة على مشكلة اللف والفشل في مخفض السحب الأنيوني في ظروف عالية الملح). 

3) الخزانات منخفضة النفاذية 

يمكن تطبيقه على الخزانات الضيقة ذات نفاذية المصفوفة < 10 ملي دال، مثل خزانات الغاز الصخري وخزانات النفط الضيقة. 

السبب: الخزانات منخفضة النفاذية أكثر حساسية لانسداد المسام. وظيفتا مُخفِّض السحب الكاتيوني، وهما: الانتفاخ وتقليل السحب، تُقلِّلان من ضرر النفاذية الناتج عن تسلل سائل التكسير، وتُحافظان على موصلية الخزان. 

2. خصائص أنظمة سوائل التكسير 

1) أنظمة سوائل التكسير القائمة على الماء 

ينطبق هذا فقط على مخفض السحب القائم على الماء لسوائل التكسير (بما في ذلك المواد الهلامية الخطية والمواد الهلامية المترابطة والمياه الزلقة وما إلى ذلك)، ولا ينطبق على سوائل التكسير القائمة على الزيت أو الكحول. 

السبب: تحتاج سلاسل البوليمر لمُخفِّض السحب الكاتيوني إلى الذوبان والتمدد في محلول مائي لتحقيق تأثير مُخفِّض السحب. ستؤدي بيئة الطور الزيتي إلى التفاف السلاسل الجزيئية أو ترسبها. 

2) أنظمة معقدة ذات إضافات متعددة

يمكن استخدامه كمخفف للسحب لأنظمة سوائل التكسير المركبة مع عوامل الربط المتقاطع (مثل البوراكس، والزركونيوم العضوي)، وكاسرات الهلام (مثل البيرسلفات، والإنزيمات)، ومبيدات البكتيريا، وغيرها من المواد المضافة. 

السبب: يجب أن يكون مُخفِّض السحب الكاتيوني متوافقًا مع الإضافات الأخرى (مثل عدم التداخل مع ترابط الهلام وعدم تدهوره المبكر بفعل مُكَسِّر الهلام). بعد التصميم الجزيئي، يُمكنه التكيف مع التركيبات المعقدة والحفاظ على ثباته طوال العملية. 3. متطلبات تقنية التصنيع 

1) التكسير الأفقي الطويل أو التكسير في الآبار العميقة

يمكن تطبيقه على الآبار الأفقية بطول مقطع أفقي يصل إلى 1000 متر أو تكسير الآبار العميقة بعمق رأسي يصل إلى 3000 متر. 

السبب: مقاومة الاحتكاك على طول المقطع الأفقي الطويل/البئر العميق عالية (يمكن أن يصل فقدان مقاومة الاحتكاك إلى 30%-50% من إجمالي ضغط المضخة). يمكن لمُخفِّض السحب الكاتيوني أن يُخفِّض مقاومة الاحتكاك المضطربة بنسبة 40%-70%، مما يُقلِّل فقدان ضغط المضخة ويضمن دخول سائل التكسير إلى كل مجموعة من الكسور بالتساوي وفقًا للإزاحة المُصمَّمة. 

2) سيناريوهات البناء ذات الإزاحة العالية 

يمكن تطبيقه على التكسير واسع النطاق (مثل التكسير الحجمي) مع إزاحة بناء تبلغ 10 م³/دقيقة. 

السبب: عند الإزاحات العالية، تكون شدة اضطراب السائل أعلى، ويصبح تقليل السحب أكثر إلحاحًا. تستطيع جزيئات السلسلة الطويلة لمُخفِّض السحب الكاتيوني قمع الدوامات بفعالية أكبر والحفاظ على مقاومة احتكاك منخفضة. 

4. المتطلبات البيئية والاستقرار 

١) الخزانات متوسطة إلى عالية الحرارة (التي تتطلب تعديلات لمقاومة الحرارة): تُطبق المنتجات التقليدية على الخزانات التي تقل درجة حرارتها عن ١٢٠ درجة مئوية. بعد تعديلها لمقاومة الحرارة (مثل إضافة حلقات عطرية ومجموعات حلقية غير متجانسة)، يُمكن تطبيقها على الخزانات عالية الحرارة التي تتراوح بين ١٢٠ و١٨٠ درجة مئوية. 

السبب: قد تُسبب درجات الحرارة المرتفعة تدهورًا حراريًا أكسديًا لسلاسل البوليمر. لذا، يلزم تصميم جزيئي لتحسين مقاومة الحرارة وتجنب انخفاض كفاءة مُخفِّض السحب لسائل التكسير نتيجةً لانكسار السلسلة الجزيئية. 

2. بيئات سوائل التكسير ذات الرقم الهيدروجيني المنخفض أو المتعادل 

يُنصح باستخدام مُخفِّض السحب في أنظمة سوائل التكسير ذات الرقم الهيدروجيني (الرقم الهيدروجيني) بين 5 و9. قد تُؤدي البيئة شديدة الحموضة (الرقم الهيدروجيني < 3) أو شديدة القلوية (pH > 11) إلى فشل المجموعات الكاتيونية (مثل اختلال بروتونات الأمينات). 

ملخص 

المنطق الأساسي لتطبيق مُخفِّض السحب الكاتيوني على مُخفِّضات سحب سوائل التكسير هو: بناءً على الحاجة إلى تقليل السحب، مع مراعاة الحالات التي يحتاج فيها الخزان إلى مقاومة للانتفاخ/الملح. سيناريو التطبيق الأمثل هو: خزان عالي الملوحة ومنخفض النفاذية يحتوي على طين متمدد، مع استخدام مُخفِّض سحب لسوائل التكسير في بناء تكسير طويل المقطع أفقيًا وعالي الإزاحة، ودرجة حرارة الخزان ضمن نطاق مقاومته للحرارة.