Dans les environnements de forage pétrolier, la CMC HV (carboxyméthylcellulose haute viscosité) et la PAC HV (cellulose polyanionique haute viscosité) sont couramment utilisées comme additifs pour fluides de forage, et chacune présente des différences significatives en termes de performance et d'application. Ce qui suit compare les avantages et les inconvénients des deux sous plusieurs aspects :

1. Structure chimique et propriétés de base

CMC HV

Elle est fabriquée par carboxyméthylation de la cellulose et appartient à la cellulose anionique. Le groupe carboxyméthyle sur sa chaîne moléculaire lui confère une certaine résistance au sel, mais le degré de substitution est relativement faible (généralement ≤0,8), ce qui entraîne une stabilité limitée dans les environnements à haute température et à forte salinité.

Avantages : faible coût, effet d'augmentation de la viscosité stable en eau douce ou en environnement à faible salinité, et peut contrôler efficacement la perte de filtration pour former un gâteau de boue fin et résistant.

Inconvénients : faible résistance à la température (généralement ≤150℃), sujette à une baisse de viscosité et à une augmentation de la perte de filtration dans des conditions de forte salinité (telles que la saumure saturée) ou de haute température.

PAC HV

est un dérivé polyanionique de la cellulose avec un degré de substitution élevé (≥0,8) et une distribution uniforme. Elle porte un grand nombre de groupes fonctionnels chargés négativement sur la chaîne moléculaire, ce qui améliore considérablement la résistance au sel et à la haute température.

Avantages : Elle peut maintenir une viscosité stable et des performances de réduction des pertes de fluide à haute température (jusqu'à 180°C ou plus) et à forte salinité (y compris la saumure saturée), et est particulièrement adaptée aux formations complexes (telles que les couches de schiste et de gypse salin).

Inconvénients : Le coût de production est élevé, et la rhéologie peut être difficile à contrôler en raison d'une augmentation excessive de la viscosité dans les environnements d'eau douce.

2. Comparaison des performances des fluides de forage

2.1. Augmentation de la viscosité et contrôle de la rhéologie

CMC HV

Avantages : Elle a un effet significatif d'augmentation de la viscosité en eau douce ou dans la boue à faible phase solide, peut efficacement suspendre les débris de forage et a une faible force de cisaillement initiale, ce qui favorise l'évacuation du gaz et des particules de phase solide.

Inconvénients : Dans des conditions de forte salinité ou de haute température, la viscosité est facilement détruite et doit être fréquemment réapprovisionnée pour maintenir les performances.

PAC HV

Avantages : Elle peut maintenir une viscosité élevée dans les environnements à forte salinité et à haute température, et sa rhéologie est contrôlable. Elle peut inhiber la dispersion et l'expansion de l'argile et du schiste et stabiliser le trou de forage.

Inconvénients : Dans les environnements d'eau douce, la pression de la pompe peut augmenter en raison d'une croissance excessive de la viscosité, et la quantité d'ajout doit être contrôlée avec précision.

2.2. Performance de réduction des pertes de fluide

CMC HV

Avantages : Elle peut réduire efficacement la perte de fluide dans des conditions normales et former un gâteau de boue dense. Elle est adaptée aux puits moyens et peu profonds et aux formations non complexes.

Inconvénients : Dans les environnements à forte salinité ou à haute température, la qualité du gâteau de boue diminue et la perte de fluide augmente. Elle doit être utilisée en conjonction avec d'autres réducteurs de perte de fluide.

PAC HV

Avantages : Elle a une forte résistance au sel et peut toujours maintenir une faible perte de fluide dans la boue d'eau salée saturée ou d'eau de mer. Le gâteau de boue est résistant et a une faible perméabilité.

Inconvénients : Elle est chère lorsqu'elle est utilisée seule, et ses performances peuvent diminuer à des températures extrêmement élevées (telles que >200℃).

2.3. Résistance au cisaillement et résistance à la température

CMC HV

Avantages : Performances stables dans des conditions de cisaillement à basse vitesse, adaptée aux opérations de forage conventionnelles.

Inconvénients : La viscosité est facilement dégradée sous cisaillement à haute vitesse (tel que le forage de turbine en puits profonds) ou à haute température (>150℃), nécessitant un entretien fréquent.

PAC HV

Avantages : Forte résistance au cisaillement, la viscosité peut toujours être maintenue à des taux de cisaillement élevés, et excellente résistance à la température (jusqu'à 180℃), adaptée aux puits profonds et ultra-profonds.

Inconvénients : Une décomposition thermique peut se produire à des températures ultra-élevées (telles que >200℃), et des polymères résistants aux hautes températures sont nécessaires.

3. Scénarios d'application et efficacité économique

CMC HV

Scénarios applicables : systèmes de boue en eau douce ou à faible salinité, puits moyens et peu profonds, formations non à haute température (telles que <120℃), et projets avec des budgets limités.

Efficacité économique : Faible coût, mais un réapprovisionnement fréquent est nécessaire, et le coût global peut augmenter avec une utilisation à long terme.

PAC HV

Scénarios applicables : formations à haute température et à forte salinité (telles que les puits profonds, les couches de gypse salin), les puits de gaz de schiste, la boue d'eau de mer et les exigences complexes de stabilité du trou de forage.

Efficacité économique : Le prix unitaire est élevé, mais le dosage est faible, les performances sont stables et le coût global à long terme est meilleur.

4. Protection de l'environnement et compatibilité

CMC HV

Protection de l'environnement : non toxique, bonne biodégradabilité, mais une utilisation à grande échelle peut augmenter la teneur en solides de la boue.

Compatibilité : compatible avec la plupart des additifs de boue à base d'eau, mais facile à floculer dans les environnements à ions calcium et magnésium élevés.

PAC HV

Protection de l'environnement : répond aux normes environnementales internationales, n'a pas de résidus nocifs et convient aux zones sensibles à l'environnement.

Compatibilité : a une bonne compatibilité avec les sels, les polymères et les tensioactifs, particulièrement stable dans les systèmes à forte salinité.

Résumé

CMC HV : Les avantages sont un faible coût et un bon effet d'augmentation de la viscosité en eau douce ; les inconvénients sont une faible stabilité à haute température et à forte salinité, et elle est adaptée au forage conventionnel.

PAC HV : Les avantages incluent la résistance au sel, la résistance aux hautes températures et d'excellentes performances de réduction des pertes de fluide ; les inconvénients incluent un coût élevé et une adaptation aux formations complexes.

Dans les applications réelles, une sélection complète est requise en fonction des conditions de formation (température, salinité, lithologie), de la profondeur du puits et du budget : la CMC HV est préférée pour les puits conventionnels afin de contrôler les coûts ; la PAC HV est une meilleure solution pour les puits à haute température et à forte salinité et les puits de gaz de schiste, ce qui peut améliorer considérablement l'efficacité opérationnelle et la stabilité du trou de forage.