HEC за нефтени сондажи

Хидроксиетилцелулозата (HEC) се използва широко в много промишлени сектори заради отличните си свойства на сгъстяване, суспензия, дисперсия и задържане на вода. Особено в петролните полета, HEC се използва в процеси на сондиране, завършване, ремонт и разбиване, главно като сгъстител в саламура и в много други специфични приложения.

HECсвойства за използването на нефтени полета

(1) Толерантност към сол:

HEC има отлична солна толерантност към електролитите. Тъй като HEC е нейонен материал, той няма да се йонизира във водна среда и няма да произведе остатък от утаяване поради наличието на висока концентрация на соли в системата, което води до промяна на нейния вискозитет.

HEC сгъстява много моновалентни и двувалентни електролитни разтвори с висока концентрация, докато линкерите с анионни влакна като CMC предизвикват изсоляване на някои метални йони. При приложения в нефтени находища HEC не се влияе напълно от твърдостта на водата и концентрацията на соли и дори може да сгъсти тежки течности, съдържащи високи концентрации на цинкови и калциеви йони. Само алуминиевият сулфат може да го утаи. Сгъстяващ ефект на HEC в прясна вода и наситен тежък електролит NaCl, CaCl2 и ZnBr2CaBr2.

Тази толерантност към солта дава възможност на HEC да играе важна роля както в този кладенец, така и в разработването на офшорни находища.

(2) Вискозитет и скорост на срязване:

Водоразтворимият HEC се разтваря както в гореща, така и в студена вода, създавайки вискозитет и образувайки фалшиви пластмаси. Неговият воден разтвор е повърхностно активен и е склонен да образува пяна. Разтворът на HEC със среден и висок вискозитет, използван в общите нефтени полета, е не-нютонов, показващ висока степен на псевдопластичност и вискозитетът се влияе от скоростта на срязване. При ниска скорост на срязване молекулите на HEC са произволно подредени, което води до заплитане на вериги с висок вискозитет, което подобрява вискозитета: при висока скорост на срязване молекулите се ориентират спрямо посоката на потока, намалявайки съпротивлението на потока, а вискозитетът намалява с увеличаването на скоростта на срязване.

Чрез голям брой експерименти Union Carbide (UCC) стигна до заключението, че реологичното поведение на сондажната течност е нелинейно и може да бъде изразено чрез степенен закон:

Напрежение на срязване = K (скорост на срязване)n

Където n е ефективният вискозитет на разтвора при ниска скорост на срязване (1s-1).

N е обратно пропорционален на разреждането при срязване. .

В калното инженерство k и n са полезни при изчисляване на ефективния вискозитет на флуида при условия в сондажа. Компанията е разработила набор от стойности за k и n, когато HEC (4400cps) е използван като компонент на сондажна кал (таблица 2). Тази таблица се отнася за всички концентрации на HEC разтвори в прясна и солена вода (0,92 kg/1 nacL). От тази таблица могат да се намерят стойностите, съответстващи на средни (100-200rpm) и ниски (15-30rpm) скорости на срязване.

Приложение на HEC в нефтени полета

(1) Сондажна течност

Сондажните течности с добавка HEC обикновено се използват при сондиране на твърди скали и в специални ситуации като контрол на загубата на циркулираща вода, прекомерна загуба на вода, необичайно налягане и неравномерни шистови образувания. Резултатите от приложението също са добри при пробиване и пробиване на големи отвори.

Благодарение на своите сгъстяващи, суспензионни и смазващи свойства, HEC може да се използва в сондажна кал за охлаждане на желязо и сондажни отломки и извеждане на вредители на повърхността, подобрявайки носещата способност на калта. Той е бил използван в нефтеното находище Shengli като течност за разпръскване и пренасяне на сондажи със забележителен ефект и е приложен на практика. В дъното на сондажа, когато се среща много висока скорост на срязване, поради уникалното реологично поведение на HEC, вискозитетът на сондажната течност може да бъде локално близък до вискозитета на водата. От една страна, скоростта на пробиване се подобрява и свредлото не се нагрява лесно и експлоатационният живот на свредлото се удължава. От друга страна, пробитите отвори са чисти и имат висока пропускливост. Особено в структурата на твърда скала, този ефект е много очевиден, може да спести много материали. .

Обикновено се смята, че мощността, необходима за циркулация на сондажната течност при дадена скорост, до голяма степен зависи от вискозитета на сондажната течност и използването на HEC сондажна течност може значително да намали хидродинамичното триене, като по този начин намалява необходимостта от налягане на помпата. По този начин се намалява и чувствителността към загуба на кръвообращение. В допълнение, началният въртящ момент може да бъде намален, когато цикълът се възобнови след изключване.

Разтворът на калиев хлорид на HEC беше използван като сондажна течност за подобряване на стабилността на сондажа. Неравномерната формация се поддържа в стабилно състояние, за да се облекчат изискванията за корпуса. Сондажната течност допълнително подобрява носещата способност на скалата и ограничава дифузията на отломки.

HEC може да подобри адхезията дори в електролитен разтвор. Солена вода, съдържаща натриеви йони, калциеви йони, хлоридни йони и бромни йони, често се среща в чувствителната сондажна течност. Тази сондажна течност е сгъстена с HEC, което може да поддържа разтворимостта на гела и добрата способност за повдигане на вискозитета в рамките на концентрацията на сол и теглото на човешките ръце. Може да предотврати увреждане на производствената зона и да увеличи скоростта на сондиране и производството на нефт.

Използването на HEC може също така значително да подобри ефективността на загубата на течности от общата кал. Значително подобряват стабилността на калта. HEC може да се добави като добавка към недиспергируема физиологична бентонитова суспензия, за да се намали загубата на вода и да се увеличи вискозитета, без да се увеличава силата на гела. В същото време, прилагането на HEC върху сондажна кал може да премахне дисперсията на глината и да предотврати срутването на кладенеца. Ефективността на дехидратация забавя скоростта на хидратация на калните шисти върху стената на сондажа, а покриващият ефект на дългата верига от HEC върху скалата на стената на сондажа укрепва скалната структура и затруднява хидратирането и разцепването, което води до срутване. Във формации с висока пропускливост добавките за загуба на вода като калциев карбонат, избрани въглеводородни смоли или водоразтворими солни зърна могат да бъдат ефективни, но при екстремни условия висока концентрация на разтвор за възстановяване на загубата на вода (т.е. във всеки варел разтвор) може да се използва

HEC 1,3-3,2 kg), за да се предотврати загубата на вода дълбоко в производствената зона.

HEC може също да се използва като неферментиращ защитен гел в сондажна кал за обработка на кладенци и за измерване на високо налягане (200 атмосферно налягане) и температура.

Предимството на използването на HEC е, че процесите на сондиране и завършване могат да използват една и съща кал, намаляват зависимостта от други дисперсанти, разредители и PH регулатори, боравенето и съхранението на течности са много удобни.

(2.) Разбиваща течност:

В флуида за разбиване HEC може да повиши вискозитета, а самият HEC няма ефект върху масления слой, няма да блокира глумата на разбиване, може да се счупи добре. Освен това има същите характеристики като крекинг течността на водна основа, като например силна способност за окачване на пясък и малка устойчивост на триене. Сместа от 0,1-2% вода и алкохол, сгъстена с HEC и други йодирани соли като калий, натрий и олово, се инжектира в нефтения кладенец при високо налягане за разбиване и потокът се възстановява в рамките на 48 часа. Течностите за разбиване на водна основа, направени с HEC, практически нямат остатък след втечняване, особено във формации с ниска пропускливост, които не могат да бъдат дренирани от остатъците. При алкални условия комплексът се образува с манганов хлорид, меден хлорид, меден нитрат, меден сулфат и дихроматни разтвори и се използва специално за пропант, носещ течности за разбиване. Използването на HEC може да избегне загуба на вискозитет, дължаща се на високи температури в сондажа, фрактуриране на петролната зона и все пак да постигне добри резултати в кладенци, по-високи от 371 C. В условия на дъно HEC не е лесно да изгние и да се влоши, а остатъкът е нисък, така че основно няма да блокира пътя на петрола, което води до подземно замърсяване. По отношение на производителността, той е много по-добър от обикновено използваното лепило при фрактуриране, като field elite. Phillips Petroleum също сравни състава на целулозни етери като карбоксиметил целулоза, карбоксиметил хидроксиетил целулоза, хидроксиетил целулоза, хидроксипропил целулоза и метил целулоза и реши, че HEC е най-доброто решение.

След като флуидът за разбиване с 0,6% концентрация на HEC в базовия флуид и омрежващ агент на меден сулфат беше използван в петролното находище Daqing в Китай, се стигна до заключението, че в сравнение с други естествени адхезии, използването на HEC в течността за разбиване има предимствата на „(1) базовата течност не е лесна за гниене след приготвяне и може да се постави за по-дълго време; (2) остатъкът е нисък. И последното е ключът към широкото използване на HEC при разбиване на петролни кладенци в чужбина.

(3.) Завършване и ремонт:

Течността за завършване на HEC с ниско съдържание на твърдо вещество не позволява на частици от кал да блокират пространството на резервоара, когато се приближава до резервоара. Свойствата за загуба на вода също предотвратяват навлизането на големи количества вода в резервоара от калта, за да се осигури продуктивният капацитет на резервоара.

HEC намалява съпротивлението на калта, което намалява налягането на помпата и намалява консумацията на енергия. Неговата отлична разтворимост на соли също така гарантира, че няма утаяване при подкисляване на нефтени кладенци.

При операции за завършване и интервенция, вискозитетът на HEC се използва за прехвърляне на чакъл. Добавянето на 0,5-1 kg HEC на барел работен флуид може да пренесе чакъл и чакъл от сондажа, което води до по-добро радиално и надлъжно разпределение на чакъла в сондажа. Последващото отстраняване на полимера значително опростява процеса на отстраняване на течността за ремонт и завършване. В редки случаи условията в сондажа изискват коригиращи действия, за да се предотврати връщането на кал в устието на кладенеца по време на сондиране и ремонт и загуба на циркулираща течност. В този случай може да се използва разтвор с висока концентрация на HEC за бързо инжектиране на 1,3-3,2 kg HEC на барел вода в отвора. Освен това, в екстремни случаи, около 23 кг HEC могат да бъдат поставени във всеки варел с дизел и да бъдат изпомпани надолу по шахтата, като бавно се хидратират, докато се смесват с каменна вода в дупката.

Пропускливостта на пясъчни ядки, наситени с разтвор от 500 милидарси при концентрация от 0,68 kg HEC на барел, може да бъде възстановена до повече от 90% чрез подкисляване със солна киселина. В допълнение, течността за завършване на HEC, съдържаща калциев карбонат, която беше направена от 136 ppm нефилтрирана твърда морска вода за възрастни, възстанови 98% от първоначалната скорост на просмукване, след като филтърната утайка беше отстранена от повърхността на филтърния елемент с киселина.