Polyacrylamide trong dung dịch khoan, hoàn thiện và xi măng- Công dụng thực tế, lựa chọn & hướng dẫn hiện trường

ON 17 . Oct . 2025

Bài viết này giải thích hướng dẫn thực tế, tập trung vào lĩnh vực sử dụng polyacrylamide (PAM) trong dung dịch khoan, dung dịch hoàn thiện và dung dịch xi măng. Nó đề cập đến lý do tại sao PAM được chọn, cách chọn đúng loại, liều lượng điển hình, các xét nghiệm trong phòng thí nghiệm bạn nên thực hiện trước khi sử dụng tại hiện trường, quy trình trộn/định lượng từng bước và các sự cố thường gặp. Trọng tâm là các hướng dẫn có thể thực hiện được mà các kỹ sư, giám sát viên hiện trường và kỹ thuật viên phòng thí nghiệm có thể áp dụng trực tiếp.

Tại sao polyacrylamide được sử dụng trong dung dịch khoan

Polyme polyacrylamide được sử dụng rộng rãi vì chúng mang lại khả năng kiểm soát độ nhớt/lưu biến, kiểm soát quá trình lọc, ổn định đá phiến và hỗ trợ loại bỏ chất rắn mà không cần thêm lượng lớn chất rắn. Trọng lượng phân tử cao và điện tích có thể điều chỉnh (anion/cation/không ion) của chúng cho phép các nhà lập công thức nhắm đến các chức năng cụ thể đồng thời giảm thiểu thiệt hại cho hệ thống khi được lựa chọn và áp dụng đúng cách.

Chức năng chính của dung dịch khoan

Chất điều chỉnh lưu biến - tăng độ nhớt cắt thấp để làm sạch lỗ và treo các phần cắt trong khi cho phép hoạt động cắt cao có thể bơm được.
Chất giảm tốc lọc / chất hỗ trợ bắc cầu - giảm thất thoát chất lỏng API/HPHT qua các lỗ rỗng hình thành.
Ổn định đá phiến - liên kết các hạt mịn và có thể làm giảm độ trương nở của đất sét khi kết hợp với muối/chất ức chế thích hợp.
Chất hỗ trợ keo tụ/chất keo tụ - thúc đẩy loại bỏ chất rắn trong mạch kiểm soát chất rắn khi được sử dụng làm chất keo tụ polyme.

Các loại polyacrylamide và tiêu chí lựa chọn

Chọn loại PAM bằng cách xem xét điện tích polyme, trọng lượng phân tử, khả năng chịu muối và dạng hòa tan (bột, nhũ tương, chất lỏng). Việc kết hợp các đặc tính này với điều kiện giếng (độ mặn, nhiệt độ, độ pH và chức năng mục tiêu) giúp cải thiện đáng kể hiệu suất và giảm nguy cơ hư hỏng thành hệ.

Kiểu	Thuộc tính điển hình	Sử dụng phổ biến
PAM anion	MW cao có sẵn; keo tụ tốt; nhạy cảm với các cation đa hóa trị	Kiểm soát lọc, thu giữ chất rắn, lưu biến dung dịch khoan
PAM cation	Liên kết với đất sét tích điện âm; hiệu quả trong các hệ thống có độ mặn thấp	Ổn định đá phiến, chất lỏng hoàn thiện để kiểm soát đất sét
PAM không ion	Ít bị ảnh hưởng bởi độ mặn; keo tụ vừa phải và kiểm soát độ nhớt	Môi trường có độ mặn cao, công thức pha trộn

Sử dụng polyacrylamide trong dung dịch khoan – hướng dẫn thực hành

Khi thêm PAM vào dung dịch khoan, mục tiêu của bạn thường là điều chỉnh độ nhớt tốc độ cắt thấp (để vận chuyển cành cắt), giảm thất thoát chất lỏng và hỗ trợ kiểm soát chất rắn. Thực hiện theo xác nhận của phòng thí nghiệm trước; sau đó thực hiện việc định lượng tại hiện trường một cách thận trọng kèm theo giám sát.

▶ Khuyến nghị kiểm tra trong phòng thí nghiệm trước khi áp dụng tại hiện trường

Đường cong lưu biến (độ nhớt / lưu biến kế) ở nhiệt độ mục tiêu và tốc độ cắt.
Thử nghiệm lọc API và HPHT có và không có polyme.
Khả năng tương thích với nước muối (NaCl, KCl, CaCl₂), chất ức chế cặn và các chất phụ gia thông thường.
Kiểm tra độ ổn định nhiệt ở nhiệt độ tĩnh đáy hố dự kiến và lịch sử cắt.

▶ Hướng dẫn định lượng tại hiện trường

Bắt đầu ở mức thấp: liều lượng tăng dần dung dịch khoan điển hình là 0,05–2,0 kg/m³ (0,05–2,0 g/L) tùy thuộc vào loại và mục tiêu; xác nhận với kết quả xét nghiệm.
Thêm polymer vào hố hoạt động bằng cách khuấy trộn để tránh vón cục; chất hỗ trợ phân tán giúp phân loại bột.
Cho phép trộn có kiểm soát trong 10–30 phút trước khi kiểm tra lại lưu biến và quá trình lọc.
Nếu được sử dụng làm chất keo tụ trong kiểm soát chất rắn, hãy dùng liều lượng dưới dạng dung dịch pha loãng ở mức xả cặn/khử cặn theo nhu cầu polyme do phòng thí nghiệm xác định.

Polyacrylamide trong chất lỏng hoàn thiện - phương pháp tốt nhất

Trong chất lỏng hoàn thiện, PAM được sử dụng chủ yếu để kiểm soát sự mất chất lỏng, hỗ trợ huyền phù proppant hoặc chất rắn trong quá trình đặt và để tạo điều kiện cho chất lỏng xuyên thủng và kích thích. Các ứng dụng hoàn thiện thường ưu tiên các loại có dư lượng thấp và mức độ thiệt hại hình thành thấp.

▶ Lựa chọn và tương thích cho chất lỏng hoàn thiện

Chọn loại có trọng lượng phân tử thấp hoặc được thủy phân đặc biệt khi giảm thiểu độ dày của bánh lọc và việc làm sạch là rất quan trọng.
Ưu tiên PAM cation điện tích thấp hoặc không ion hóa phù hợp trong nước muối hoàn thiện có độ mặn cao để giảm lượng mưa và tính không tương thích với các cation đa hóa trị.
Tiến hành các thử nghiệm phá hủy lõi hoặc thành hệ để xác minh khả năng làm sạch và khả năng giảm độ thấm còn sót lại.

Polyacrylamide trong chất lỏng xi măng - nó ảnh hưởng như thế nào đến tính chất của vữa

PAM có thể được sử dụng trong quá trình xi măng để thay đổi tính lưu biến của vữa, giảm sự thất thoát chất lỏng vào quá trình hình thành trong quá trình đổ và cải thiện hiệu suất dịch chuyển bằng cách kiểm soát thixotropy của vữa. Tuy nhiên, sự tương tác hóa học của xi măng là rất quan trọng - không nên cho rằng khả năng tương thích mà không thử nghiệm.

▶ Những cân nhắc cụ thể về xi măng

Ảnh hưởng đến thời gian đông đặc: một số loại PAM tăng tốc hoặc làm chậm quá trình đông kết; luôn tiến hành kiểm tra thời gian đông đặc (kiểu API RP 10B-2) với hỗn hợp xi măng đã chọn.
Kiểm soát mất chất lỏng: PAM có thể làm giảm sự mất chất lỏng sớm; kết hợp với các chất phụ gia tiêu chuẩn làm mất chất lỏng (ví dụ: tinh bột, LCM tổng hợp) đã được xác nhận trong các thử nghiệm HPHT FL.
Khả năng tương thích với các chất phân tán và chất làm chậm sử dụng trong vữa xi măng: kiểm tra sự tương tác có thể làm thay đổi mật độ hoặc tính lưu biến của vữa.

▶ Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và xác minh hiện trường (từng bước)

Một chuỗi thử nghiệm ngắn, thực tế giúp giảm bớt những bất ngờ: bắt đầu với khả năng tương thích của băng ghế, sau đó tiến hành mô phỏng hiệu suất ở nhiệt độ và độ mặn mục tiêu, cuối cùng là xác nhận trong các điều kiện động (cắt/lão hóa).

Thử nghiệm độ hòa tan và phân tán - xác nhận không tạo gel hoặc hydrat hóa chậm.
Bản đồ lưu biến - đo độ nhớt biểu kiến ở tốc độ cắt thấp, trung bình và cao (tương đương 0,1–1000 s⁻¹).
Mất bộ lọc API & HPHT - đo bằng polymer và chất lỏng cơ bản để định lượng sự cải thiện.
Độ ổn định nhiệt và cắt - tuổi mẫu ở nhiệt độ tĩnh đáy lỗ và áp dụng chu trình cắt.
Kiểm tra dòng chảy lõi hoặc hư hỏng - để hoàn thiện/đóng xi măng, đo độ thấm còn lại sau khi tiếp xúc và làm sạch.

Thực hành tốt nhất về pha trộn, xử lý và định lượng

Trộn đúng cách sẽ tránh vón cục và đảm bảo hydrat hóa đầy đủ. Làm theo hướng dẫn của nhà sản xuất đối với loại bột và loại nhũ tương và luôn sử dụng dung dịch pha loãng trước hoặc bình hydrat hóa khi được khuyến nghị.

Bột PAM: làm ướt trước hoặc sử dụng máy hòa tan dạng cắt; thêm bột từ từ vào nước khuấy hoặc nước muối để tránh vón cục.
Nhũ tương/dung dịch PAM: pha loãng đến nồng độ làm việc (thường là 0,1–1% w/w đối với dung dịch polymer) trước khi định lượng vào hệ thống tuần hoàn.
Sử dụng máy bơm định lượng đã hiệu chuẩn và bộ lọc đường kiểm tra để ngăn chặn hiện tượng tắc nghẽn polyme và tắc nghẽn máy bơm.
Ghi lại số lô, tuổi dung dịch và điều kiện bảo quản; hầu hết các dung dịch PAM ngậm nước đều có thời hạn sử dụng hạn chế ở nhiệt độ cao.

Khả năng tương thích, tương tác và khắc phục sự cố phổ biến

Các vấn đề thường phát sinh do lượng polyme không khớp với thành phần nước muối, dùng quá liều hoặc hydrat hóa kém. Phần này liệt kê các triệu chứng và biện pháp khắc phục thực tế.

▶ Các sự cố điển hình và cách khắc phục

Triệu chứng: Độ nhớt tăng nhanh hoặc tạo gel. Sửa chữa: Kiểm tra loại polyme so với mức ion đa hóa trị; giảm liều lượng hoặc chuyển sang loại không ion/điện tích thấp.
Triệu chứng: Ít hoặc không cải thiện tình trạng mất nước. Sửa chữa: Xác minh trọng lượng phân tử (MW cao hơn thường tốt hơn cho việc bắc cầu), xác nhận độ phân tán thích hợp và thời gian trộn đủ.
Triệu chứng: Vấn đề bơm hoặc dây. Sửa chữa: Đảm bảo độ pha loãng thích hợp, sử dụng màn hình nội tuyến và xác minh khả năng tương thích của bơm với dung dịch ngậm nước.
Triệu chứng: Sự hư hỏng của hệ tầng hoặc việc dọn dẹp kém. Sửa chữa: Sử dụng PAM dư lượng thấp hơn hoặc các loại chuỗi ngắn hơn và xác nhận hiệu suất làm sạch lõi trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.

Các cân nhắc về môi trường, sức khỏe và an toàn

PAM và các dung dịch của nó thường có độc tính cấp tính thấp, nhưng một số dư lượng monome (acrylamide) có thể gây hại. Sử dụng các loại có hàm lượng monome thấp đã được chứng nhận để sử dụng trong mỏ dầu, tuân theo các khuyến nghị của MSDS và quản lý việc xả thải theo quy định của địa phương.

Chọn công thức dư lượng acrylamide thấp (nhà sản xuất cung cấp thông số kỹ thuật monome).
Cung cấp PPE khi xử lý bột và dung dịch đậm đặc; tránh hít bụi.
Xử lý chất thải chứa polyme đã qua sử dụng bằng phương pháp tách chất rắn thông thường và tuân thủ các quy định về xả thải ra môi trường tại khu vực pháp lý của bạn.

Tham khảo nhanh - phạm vi liều lượng điển hình

Bảng dưới đây tóm tắt liều khởi đầu thận trọng. Luôn xác nhận bằng các xét nghiệm trong phòng thí nghiệm; đây là những điểm khởi đầu để xác minh băng ghế dự bị.

Ứng dụng	Liều khởi đầu điển hình	Ghi chú
Dung dịch khoan - lưu biến/lọc	0,05–2,0 kg/m³ (0,05–2,0 g/L)	Liều thấp hơn để cắt độ nhớt; cao hơn để giảm lọc hoặc keo tụ.
Chất lỏng hoàn thiện - mất chất lỏng & kiểm soát đất sét	0,5–5 g/L trong dung dịch làm việc (hoặc dưới dạng dung dịch 0,1–0,5%)	Sử dụng loại có dư lượng thấp; xác nhận việc dọn dẹp trong các bài kiểm tra cốt lõi.
Vữa xi măng - mất chất lỏng/lưu biến	0,1–1,0% trọng lượng của nước (kiểm tra bằng các phép thử độ đặc)	Liều lượng thận trọng và đo tác động thời gian dày lên.

Danh sách kiểm tra trước khi làm việc

Xác nhận chính xác loại polymer và hàm lượng monome bằng tài liệu của nhà cung cấp.
Chạy thử nghiệm lưu biến và lọc HPHT ở nhiệt độ và độ mặn theo kế hoạch.
Chuẩn bị quy trình trộn/pha loãng và kế hoạch định lượng bao gồm cả phương pháp dự phòng.
Giám sát kế hoạch: đo lưu biến, API/HPHT FL và hiệu suất loại bỏ chất rắn theo định kỳ.
Truyền đạt các quy tắc xử lý EHS và các bước ứng phó với sự cố tràn dầu cho thủy thủ đoàn.

Kết luận - polyacrylamide là chất phụ gia linh hoạt, hiệu suất cao cho các ứng dụng khoan, hoàn thiện và trám xi măng khi cấp độ, liều lượng và cách xử lý phù hợp với điều kiện giếng và được xác minh bằng thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Liều lượng ban đầu thận trọng, pha trộn có kỷ luật và giám sát hiệu suất thường xuyên sẽ tối đa hóa lợi ích và giảm thiểu rủi ro hình thành và vận hành.