Reductor de arrastre de fluido de fracturación catiónica

Las condiciones aplicables del reductor de arrastre catiónico deben evaluarse exhaustivamente en combinación con las características del yacimiento, los sistemas de fluidos de fracturación, las técnicas de construcción y los requisitos ambientales. La clave reside en adaptarse a escenarios complejos aprovechando las funciones especiales de los grupos catiónicos y la estabilidad de la eficiencia del reductor de arrastre. 

Las condiciones específicas aplicables son las siguientes: 

1. Condiciones geológicas del yacimiento 

1) Yacimientos ricos en minerales arcillosos

Es aplicable a yacimientos de arenisca con un contenido de arcilla del 5%, especialmente cuando el yacimiento contiene arcillas expansivas (montmorillonita, capa mixta illita-esmectita) o partículas finas de fácil migración (caolinita, clorita). 

Razón: Los grupos catiónicos pueden inhibir el hinchamiento de la arcilla a través de la adsorción electrostática y anclar partículas dispersas, reduciendo el daño por sensibilidad al agua del fluido de fracturación al yacimiento y formando una protección sinérgica con la función reductora de arrastre. 

2) Formaciones de alta salinidad

Es aplicable a yacimientos con una salinidad total del agua de formación de 10⁴ mg/L (especialmente aquellos que contienen iones divalentes como Ca²⁺ y Mg²⁺), como yacimientos de petróleo y gas entre sales y areniscas de facies costeras. 

Razón: Los grupos cargados positivamente de la cadena molecular del reductor de arrastre catiónico se ven menos afectados por el blindaje de iones de sal y pueden mantener un estado extendido en un entorno con alto contenido de sal, manteniendo la eficiencia de reducción de arrastre (superior al problema de enrollamiento y falla del reductor de arrastre aniónico en condiciones con alto contenido de sal). 

3) Yacimientos de baja permeabilidad 

Es aplicable a yacimientos estrechos con una permeabilidad de matriz < 10 mD, como yacimientos de gas de esquisto y de petróleo estrecho. 

Razón: Los yacimientos de baja permeabilidad son más sensibles al taponamiento de poros. La doble función del reductor de arrastre catiónico (antiexpansión y reducción de arrastre) puede reducir el daño a la permeabilidad causado por la invasión del filtrado del fluido de fracturación y proteger la conductividad del yacimiento. 

2. Características de los sistemas de fluidos de fracturación 

1) Sistemas de fluidos de fracturación a base de agua 

Solo es aplicable a reductores de arrastre a base de agua para fluidos de fracturación (incluidos geles lineales, geles reticulados, agua resbaladiza, etc.) y no es aplicable a fluidos de fracturación a base de aceite o alcohol. 

Razón: Las cadenas poliméricas del reductor de fricción catiónico deben disolverse y extenderse en una solución acuosa para ejercer su efecto reductor. El entorno oleoso provocará que las cadenas moleculares se enrollen o precipiten. 

2) Sistemas complejos con múltiples aditivos

Es aplicable como reductor de arrastre para sistemas de fluidos de fracturación compuestos con reticulantes (como bórax, circonio orgánico), rompedores de gel (como persulfatos, enzimas), bactericidas y otros aditivos. 

Razón: El reductor de fricción catiónico debe ser compatible con otros aditivos (por ejemplo, no interferir con la reticulación del gel ni degradarse prematuramente por el rompedor de gel). Tras su diseño molecular, puede adaptarse a formulaciones complejas y mantener la estabilidad durante todo el proceso. 3. Requisitos de la técnica de construcción. 

1) Fracturación de sección horizontal larga o de pozo profundo

Es aplicable a pozos horizontales con una longitud de sección horizontal de > 1000 m o a fracturamiento de pozos profundos con una profundidad vertical de > 3000 m. 

Razón: La resistencia a la fricción a lo largo de la sección horizontal larga/pozo profundo es alta (la pérdida por fricción puede alcanzar entre el 30 % y el 50 % de la presión total de la bomba). El reductor de fricción catiónico puede reducir la resistencia a la fricción turbulenta entre un 40 % y un 70 %, lo que reduce la pérdida de presión de la bomba y garantiza que el fluido de fracturación entre en cada grupo de fracturas de forma uniforme, según el desplazamiento diseñado. 

2) Escenarios de construcción de alto desplazamiento 

Es aplicable a fracturaciones a gran escala (como fracturaciones volumétricas) con un desplazamiento de construcción de 10 m³/min. 

Razón: A altos desplazamientos, la intensidad de la turbulencia del fluido es mayor, lo que aumenta la necesidad de reducir la fricción. Las moléculas de cadena larga del reductor de fricción catiónico pueden suprimir los vórtices con mayor eficacia y mantener una baja resistencia a la fricción. 

4. Requisitos ambientales y de estabilidad 

1) Yacimientos de temperatura media a alta (que requieren modificación termorresistente). Los productos convencionales son aplicables a yacimientos ≤ 120 °C. Tras la modificación termorresistente (como la introducción de anillos aromáticos y grupos heterocíclicos), pueden aplicarse a yacimientos de alta temperatura de 120 a 180 °C. 

Razón: Las altas temperaturas pueden causar degradación termooxidativa de las cadenas poliméricas. Se requiere un diseño molecular para mejorar la resistencia térmica y evitar una disminución del reductor de fricción para la eficiencia del fluido de fracturación debido a la rotura de la cadena molecular. 

2. Entornos de fluidos de fracturación con pH bajo o neutro 

Se puede usar un reductor de fricción en sistemas de fluidos de fracturación con un pH de 5 a 9. Un entorno fuertemente ácido (pH < 3) o fuertemente alcalino (pH ≤ 11) puede provocar la falla de los grupos catiónicos (como la protonación desequilibrada de las aminas). 

Resumen 

La lógica principal de aplicación del reductor de arrastre catiónico para fluidos de fracturación es la siguiente: basándose en la necesidad de reducción de arrastre, superpuesta a escenarios donde el yacimiento requiere antiexpansión/resistencia a la sal. Su escenario óptimo de aplicación es un yacimiento de alta salinidad y baja permeabilidad con arcillas expansivas, que utiliza un reductor de arrastre para fluidos de fracturación en secciones horizontales largas y alto desplazamiento, y cuya temperatura se encuentra dentro de su rango de resistencia térmica.