Poliacrilammide nei fluidi di perforazione, completamento e cementazione: usi pratici, selezione e linee guida sul campo

ON 17 . Oct . 2025

Questo articolo fornisce una guida pratica e mirata sul campo per l'utilizzo della poliacrilammide (PAM) nei fluidi di perforazione, nei fluidi di completamento e nei fluidi di cementazione. Spiega perché viene scelto PAM, come selezionare il tipo giusto, i dosaggi tipici, i test di laboratorio da eseguire prima dell'uso sul campo, le procedure passo passo di miscelazione/dosaggio e la risoluzione dei problemi più comuni. L'accento è posto sulle istruzioni attuabili che ingegneri, supervisori sul campo e tecnici di laboratorio possono applicare direttamente.

Perché la poliacrilammide viene utilizzata nei fluidi di perforazione

I polimeri di poliacrilammide sono ampiamente utilizzati perché forniscono viscosità/reologia controllata, controllo della filtrazione, stabilizzazione dello scisto e assistenza nella rimozione dei solidi senza aggiungere grandi quantità di solidi. Il loro elevato peso molecolare e la carica regolabile (anionica/cationica/non ionica) consentono ai formulatori di mirare a funzioni specifiche riducendo al minimo i danni alla formazione se selezionati e applicati correttamente.

Funzioni primarie nei fluidi di perforazione

Modificatore reologico: aumenta la viscosità a basso taglio per la pulizia dei fori e la sospensione dei trucioli, consentendo al tempo stesso un comportamento pompabile ad alto taglio.
Riduttore di filtrazione/ausilio a ponte: riduce la perdita di liquidi API/HPHT attraverso la formazione di spazi porosi.
Stabilizzazione dello scisto: lega le parti fini e può ridurre il rigonfiamento dell'argilla se associato a sali/inibitori appropriati.
Coadiuvante flocculante/coagulante: promuove la rimozione dei solidi nei circuiti di controllo dei solidi se utilizzato come flocculante polimerico.

Tipi di poliacrilammide e criteri di scelta

Scegli il grado PAM considerando la carica del polimero, il peso molecolare, la tolleranza al sale e la forma di solubilità (polvere, emulsione, liquido). L'abbinamento di queste proprietà alle condizioni del pozzo (salinità della formazione, temperatura, pH e funzione target) migliora notevolmente le prestazioni e riduce il rischio di danni alla formazione.

Tipo	Attributi tipici	Usi comuni
PAM anionico	Elevati MW disponibili; buona flocculazione; sensibile ai cationi multivalenti	Controllo della filtrazione, cattura dei solidi, reologia dei fluidi di perforazione
PAM cationico	Si lega alle argille caricate negativamente; efficace nei sistemi a bassa salinità	Stabilizzazione dello shale, fluidi di completamento per il controllo dell'argilla
PAM non ionico	Meno influenzato dalla salinità; moderata flocculazione e controllo della viscosità	Ambienti ad alta salinità, formulazioni miscelate

Utilizzo della poliacrilammide nei fluidi di perforazione: guida pratica

Quando si aggiunge il PAM ai fluidi di perforazione, gli obiettivi in genere sono quelli di ottimizzare la viscosità a bassa velocità di taglio (per il trasporto dei detriti), ridurre la perdita di fluido e favorire il controllo dei solidi. Seguire prima la convalida del laboratorio; quindi implementare un dosaggio conservativo sul campo con monitoraggio.

▶ Controlli di laboratorio consigliati prima dell'applicazione sul campo

Curva reologica (viscosimetro/reometro) alle temperature target e alle velocità di taglio.
Test di filtrazione API e HPHT con e senza il polimero.
Compatibilità con salamoie (NaCl, KCl, CaCl₂), inibitori di incrostazione e additivi comuni.
Test di stabilità termica alla temperatura statica prevista del fondo pozzo e alla storia di taglio.

▶ Linee guida per il dosaggio sul campo

Iniziare dal basso: il dosaggio incrementale tipico del fluido di perforazione è 0,05–2,0 kg/m³ (0,05–2,0 g/L) a seconda del grado e dell'obiettivo; confermare con i risultati di laboratorio.
Aggiungere il polimero alla fossa attiva agitando per evitare grumi; gli ausili disperdenti aiutano con i gradi in polvere.
Lasciare 10–30 minuti di miscelazione controllata prima di ripetere il test della reologia e della filtrazione.
Se utilizzato come flocculante nel controllo dei solidi, dosare come soluzione diluita allo scarico del dissabbiatore/desiltratore in base alla richiesta di polimero determinata in laboratorio.

Poliacrilammide nei fluidi di completamento: migliori pratiche

Nei fluidi di completamento, il PAM viene utilizzato principalmente per controllare la perdita di liquidi, favorire la sospensione del materiale di sostegno o dei solidi durante il posizionamento e per condizionare il fluido per la perforazione e la stimolazione. Le applicazioni di completamento spesso danno priorità ai gradi a basso residuo e a basso danno da formazione.

▶ Selezione e compatibilità dei fluidi di completamento

Selezionare gradi a basso peso molecolare o appositamente idrolizzati quando è fondamentale ridurre al minimo lo spessore del panello di filtrazione e la pulizia.
Preferire PAM cationico a bassa carica non ionico o personalizzato in salamoie di completamento ad alta salinità per ridurre la precipitazione e l'incompatibilità con i cationi multivalenti.
Eseguire test sul nucleo o sui danni alla formazione per verificare il potenziale di pulizia e la riduzione della permeabilità residua.

Poliacrilammide nei fluidi cementanti: come influisce sul comportamento dei liquami

Il PAM può essere utilizzato nella cementazione per modificare la reologia del liquame, ridurre la perdita di fluido in formazione durante il posizionamento e migliorare l'efficienza dello spostamento controllando la tissotropia del liquame. Tuttavia, l’interazione chimica del cemento è fondamentale: non dare per scontato la compatibilità senza eseguire test.

▶ Considerazioni specifiche sulla cementazione

Effetto sul tempo di addensamento: alcuni gradi PAM accelerano o ritardano la presa; eseguire sempre prove di tempo di addensamento (stile API RP 10B-2) con la miscela cementizia scelta.
Controllo della perdita di liquidi: la PAM può ridurre la perdita precoce di liquidi; combinarsi con additivi standard per la perdita di liquidi (ad esempio amidi, LCM sintetici) come convalidato nei test HPHT FL.
Compatibilità con disperdenti e ritardanti utilizzati nei fanghi di cemento: verificare l'interazione che potrebbe modificare la densità o la reologia del liquame.

▶ Test di laboratorio e verifica sul campo (per fasi)

Una breve sequenza pratica di test riduce le sorprese: iniziare con la compatibilità al banco, quindi procedere alle simulazioni delle prestazioni alla temperatura e alla salinità target, infine convalidare in condizioni dinamiche (taglio/invecchiamento).

Test di solubilità e dispersione: conferma l'assenza di gelificazione o idratazione lenta.
Mappa reologica: misura la viscosità apparente a velocità di taglio basse, medie e alte (equivalenti da 0,1 a 1.000 s⁻¹).
Perdita del filtro API e HPHT: misura con polimero e fluido base per quantificare il miglioramento.
Stabilità termica e al taglio: invecchiare i campioni alla temperatura statica del fondo pozzo e applicare cicli di taglio.
Test del flusso centrale o del danneggiamento: per il completamento/cementazione, misurare la permeabilità residua dopo l'esposizione e la pulizia.

Migliori pratiche di miscelazione, manipolazione e dosaggio

Una corretta miscelazione evita la formazione di grumi e garantisce la completa idratazione. Seguire le indicazioni del produttore per i gradi di polvere rispetto a quelli di emulsione e utilizzare sempre la prediluizione o un serbatoio di idratazione quando consigliato.

PAM in polvere: pre-bagnare o utilizzare un solvente a taglio; aggiungere lentamente la polvere all'acqua agitata o alla salamoia per evitare grumi.
Emulsione/soluzione PAM: diluire alla concentrazione di lavoro (comunemente 0,1–1% p/p per le soluzioni polimeriche) prima di dosarlo nel sistema di circolazione.
Utilizzare pompe dosatrici calibrate e filtri della linea di controllo per prevenire stringer polimerici e blocchi della pompa.
Registrare i numeri di lotto, l'età della soluzione e le condizioni di conservazione; la maggior parte delle soluzioni PAM idratate hanno una durata di conservazione limitata a temperature elevate.

Compatibilità, interazioni e risoluzione dei problemi comuni

I problemi comunemente derivano da una carica polimerica non corrispondente rispetto alla composizione della salamoia, da un sovradosaggio o da una scarsa idratazione. Questa sezione elenca sintomi e rimedi pratici.

▶ Problemi tipici e soluzioni

Sintomo: Aumento rapido della viscosità o gelificazione. Aggiustare: Controllare il tipo di polimero rispetto al livello di ioni multivalenti; ridurre la dose o passare al grado non ionico/a bassa carica.
Sintomo: Piccolo o nessun miglioramento nella perdita di liquidi. Aggiustare: Verificare il peso molecolare (un peso molecolare più elevato solitamente è migliore per creare ponti), confermare la corretta dispersione e un tempo di miscelazione sufficiente.
Sintomo: Problemi di pompaggio o traverse. Aggiustare: Garantire una diluizione adeguata, utilizzare filtri in linea e verificare la compatibilità della pompa con la soluzione idratata.
Sintomo: Danni alla formazione o scarsa pulizia. Aggiustare: Utilizzare PAM a basso residuo o qualità a catena più corta e confermare le prestazioni di pulizia del nucleo nei test di laboratorio.

Considerazioni su ambiente, salute e sicurezza

Il PAM e le sue soluzioni hanno generalmente una bassa tossicità acuta, ma alcuni residui monomerici (acrilammide) possono essere dannosi. Utilizza qualità certificate a basso contenuto di monomeri per l'uso in giacimenti petroliferi, segui le raccomandazioni MSDS e gestisci lo scarico in base alle normative locali.

Selezionare formulazioni residue a basso contenuto di acrilammide (i produttori forniscono le specifiche del monomero).
Fornire DPI durante la manipolazione di polveri e soluzioni concentrate; evitare l'inalazione di polvere.
Tratta i rifiuti contenenti polimeri esausti con la separazione convenzionale dei solidi e segui le norme sullo scarico ambientale previste dalla tua giurisdizione.

Riferimento rapido: intervalli di dosaggio tipici

La tabella seguente riassume le dosi iniziali prudenti. Confermare sempre con test di laboratorio; questi sono i punti di partenza per la verifica al banco.

Applicazione	Dose iniziale tipica	Note
Fluido di perforazione: reologia/filtrazione	0,05–2,0 kg/m³ (0,05–2,0 g/l)	Dosi più basse per l'assetto della viscosità; maggiore per la riduzione della filtrazione o la flocculazione.
Fluidi di completamento: perdita di liquidi e controllo dell'argilla	0,5–5 g/L nella soluzione di lavoro (o come soluzione allo 0,1–0,5%)	Utilizzare qualità a basso residuo; confermare la pulizia nei test principali.
Liquami di cemento: perdita di fluidi/reologia	0,1–1,0% in peso di acqua (verificare con prove di ispessimento)	Dosare in modo conservativo e misurare l'impatto del tempo di addensamento.

Lista di controllo pre-lavoro

Confermare l'esatto grado del polimero e il contenuto di monomero con la documentazione del fornitore.
Eseguire test di reologia e filtrazione HPHT alle temperature e salinità pianificate.
Preparare la procedura di miscelazione/diluizione e il piano di dosaggio compreso il metodo di riserva.
Pianificare il monitoraggio: misurare la reologia, API/HPHT FL e le prestazioni di rimozione dei solidi a intervalli regolari.
Comunicare all'equipaggio le regole di gestione EHS e le misure di risposta allo sversamento.

Conclusione: la poliacrilammide è un additivo flessibile e ad alte prestazioni per applicazioni di perforazione, completamento e cementazione quando il grado, la dose e la manipolazione sono abbinati alle condizioni del pozzo e verificati mediante test di laboratorio. Il dosaggio iniziale conservativo, la miscelazione disciplinata e il monitoraggio di routine delle prestazioni massimizzeranno i benefici e minimizzeranno la formazione e i rischi operativi.