HEC za bušenje nafte

Hidroksietil celuloza (HEC) se široko koristi u mnogim industrijskim sektorima zbog svojih odličnih svojstava zgušnjavanja, suspenzije, disperzije i zadržavanja vode. Posebno u naftnim poljima, HEC se koristi u procesima bušenja, završetka, remonta i lomljenja, uglavnom kao zgušnjivač u salamuri i u mnogim drugim specifičnim aplikacijama.

HECsvojstva korištenja naftnih polja

(1) Tolerancija soli:

HEC ima odličnu toleranciju soli na elektrolite. Kako je HEC nejonski materijal, neće se jonizirati u vodenom mediju i neće proizvoditi talog zbog prisustva visoke koncentracije soli u sistemu, što rezultira promjenom njegovog viskoziteta.

HEC zgušnjava mnoge monovalentne i dvovalentne otopine elektrolita visoke koncentracije, dok anionski linkeri vlakana kao što je CMC proizvode soljenje nekih metalnih jona. U primjenama na naftnim poljima, na HEC potpuno ne utječu tvrdoća vode i koncentracija soli, a može čak i zgušnjavati teške tekućine koje sadrže visoke koncentracije jona cinka i kalcija. Samo aluminijum sulfat ga može istaložiti. Efekat zgušnjavanja HEC u slatkoj vodi i zasićenim teškim elektrolitom NaCl, CaCl2 i ZnBr2CaBr2.

Ova tolerancija na sol daje HEC-u priliku da igra važnu ulogu u razvoju ove bušotine i priobalnog polja.

(2) Viskozitet i brzina smicanja:

HEC rastvorljiv u vodi otapa se u toploj i hladnoj vodi, stvarajući viskozitet i formirajući lažnu plastiku. Njegova vodena otopina je površinski aktivna i ima tendenciju stvaranja pjene. Rješenje srednjeg i visokog viskoziteta HEC koje se koristi u općem naftnom polju je nenjutnovsko, pokazuje visok stepen pseudoplastičnosti, a na viskoznost utiče brzina smicanja. Pri niskoj brzini smicanja, HEC molekuli su nasumično raspoređeni, što rezultira zapetljanjima lanaca visokog viskoziteta, što poboljšava viskozitet: pri visokoj brzini smicanja, molekuli postaju orijentirani prema smjeru protoka, smanjujući otpor protoku, a viskoznost se smanjuje s povećanjem brzine smicanja.

Kroz veliki broj eksperimenata, Union Carbide (UCC) je zaključio da je reološko ponašanje bušaće tekućine nelinearno i da se može izraziti po stepenu:

Napon smicanja = K (brzina smicanja)n

Gdje je n efektivna viskoznost otopine pri maloj brzini smicanja (1s-1).

N je obrnuto proporcionalan smičnom razrjeđivanju. .

U inženjeringu isplake, k i n su korisni pri izračunavanju efektivnog viskoziteta fluida u uslovima u bušotini. Kompanija je razvila skup vrijednosti za k i n kada je HEC (4400cps) korišten kao komponenta isplake (tabela 2). Ova tabela se odnosi na sve koncentracije HEC rastvora u slatkoj i slanoj vodi (0,92 kg/1 nacL). Iz ove tablice se mogu pronaći vrijednosti koje odgovaraju srednjim (100-200 o/min) i niskim (15-30 o/min) brzinama smicanja.

Primjena HEC u naftnim poljima

(1) Tečnost za bušenje

HEC dodani fluidi za bušenje se obično koriste u bušenju tvrdog kamena iu posebnim situacijama kao što su kontrola gubitka vode u cirkulaciji, preveliki gubitak vode, abnormalni pritisak i neravne formacije škriljaca. Rezultati primjene su također dobri kod bušenja i bušenja velikih rupa.

Zbog svojih svojstava zgušnjavanja, suspenzije i podmazivanja, HEC se može koristiti u isplaci za bušenje za hlađenje gvožđa i bušaćih rezova i izbacivanje reznih štetočina na površinu, poboljšavajući nosivost isplake. Korišćen je na naftnom polju Shengli kao tečnost za širenje i nošenje bušotina sa izuzetnim efektom i primenjena je u praksi. U nižoj bušotini, kada se naiđe na vrlo visoku brzinu smicanja, zbog jedinstvenog reološkog ponašanja HEC-a, viskoznost bušaćeg fluida može biti lokalno blizu viskoznosti vode. S jedne strane, brzina bušenja je poboljšana, a svrdlo nije lako zagrijati, a vijek trajanja svrdla je produžen. S druge strane, izbušene rupe su čiste i visoke propusnosti. Posebno u strukturi tvrdih stijena, ovaj efekat je vrlo očigledan, može uštedjeti mnogo materijala. .

Općenito se vjeruje da snaga potrebna za cirkulaciju tekućine za bušenje pri datoj brzini u velikoj mjeri ovisi o viskoznosti tekućine za bušenje, a korištenje HEC tekućine za bušenje može značajno smanjiti hidrodinamičko trenje, čime se smanjuje potreba za pritiskom pumpe. Tako se smanjuje i osjetljivost na gubitak cirkulacije. Osim toga, početni moment se može smanjiti kada se ciklus nastavi nakon isključivanja.

HEC-ov rastvor kalijum hlorida korišćen je kao tečnost za bušenje za poboljšanje stabilnosti bušotine. Neujednačena formacija se održava u stabilnom stanju kako bi se olakšali zahtjevi za kućište. Tečnost za bušenje dodatno poboljšava nosivost stijena i ograničava difuziju usjeka.

HEC može poboljšati adheziju čak iu otopini elektrolita. Slana voda koja sadrži ione natrijuma, jone kalcijuma, jone hlorida i jone broma često se susreće u osetljivoj tečnosti za bušenje. Ova tekućina za bušenje je zgusnuta HEC-om, koji može zadržati topljivost gela i dobru sposobnost podizanja viskoziteta u rasponu koncentracije soli i težine ljudskih ruku. Može spriječiti oštećenje proizvodne zone i povećati brzinu bušenja i proizvodnju nafte.

Upotreba HEC-a također može uvelike poboljšati učinak gubitka tekućine u općem blatu. Uvelike poboljšavaju stabilnost blata. HEC se može dodati kao aditiv u nedisperzibilnu slanu bentonitnu suspenziju kako bi se smanjio gubitak vode i povećao viskozitet bez povećanja čvrstoće gela. Istovremeno, primjena HEC-a na isplaku za bušenje može ukloniti disperziju gline i spriječiti kolaps bušotine. Efikasnost dehidracije usporava stopu hidratacije muljnog škriljca na zidu bušotine, a efekat pokrivanja dugog lanca HEC na stijenu stijene bušotine jača strukturu stijene i otežava hidrataciju i cijepanje, što rezultira urušavanjem. U formacijama visoke propusnosti, aditivi za gubitak vode kao što su kalcijum karbonat, odabrane ugljovodonične smole ili zrna soli rastvorljivih u vodi mogu biti efikasni, ali u ekstremnim uslovima, visoka koncentracija rastvora za sanaciju gubitka vode (tj. u svakom buretu rastvora) može se koristiti

HEC 1,3-3,2 kg) za sprečavanje gubitka vode duboko u proizvodnoj zoni.

HEC se takođe može koristiti kao nefermentabilni zaštitni gel u isplaci za bušenje za tretman bušotina i za merenje visokog pritiska (200 atmosferskog pritiska) i temperature.

Prednost korištenja HEC-a je u tome što procesi bušenja i završetka mogu koristiti isto isplake, smanjiti ovisnost o drugim disperzantima, razrjeđivačima i PH regulatorima, rukovanje tekućinama i skladištenje su vrlo zgodni.

(2.) Tekućina za lomljenje:

U fluidu za lomljenje, HEC može podići viskozitet, a sam HEC nema uticaj na sloj ulja, neće blokirati ljuspicu loma, može se dobro lomiti. Takođe ima iste karakteristike kao i tekućina za pucanje na bazi vode, kao što je jaka sposobnost suspenzije pijeska i mala otpornost na trenje. Smjesa 0,1-2% vode i alkohola, zgusnuta HEC-om i drugim jodiranim solima kao što su kalij, natrijum i olovo, ubrizgana je u naftnu bušotinu pod visokim pritiskom radi lomljenja, a protok je obnovljen u roku od 48 sati. Tekućine za lomljenje na bazi vode napravljene sa HEC-om praktično nemaju ostataka nakon ukapljivanja, posebno u formacijama sa niskom propusnošću koje se ne mogu drenirati od ostatka. U alkalnim uslovima, kompleks se formira sa rastvorima mangan-hlorida, bakar-hlorida, bakar-nitrata, bakar-sulfata i dihromata, a posebno se koristi za propant koji nosi tečnosti za lomljenje. Upotreba HEC-a može izbjeći gubitak viskoziteta zbog visokih temperatura u bušotini, lomljenja naftne zone, a i dalje postići dobre rezultate u bušotinama višim od 371 C. U uslovima u bušotini, HEC nije lako truliti i propadati, a ostatak je nizak, tako da u osnovi neće blokirati put ulja, što će rezultirati podzemnim zagađenjem. U pogledu performansi, mnogo je bolji od uobičajenog ljepila u frakturiranju, kao što je field elite. Phillips Petroleum je također uporedio sastav etera celuloze kao što su karboksimetil celuloza, karboksimetil hidroksietil celuloza, hidroksietil celuloza, hidroksipropil celuloza i metil celuloza i odlučio da je HEC najbolje rješenje.

Nakon što je na naftnom polju Daqing u Kini korišćen fluid za lomljenje sa koncentracijom HEC bazne tečnosti od 0,6% i sredstvom za umrežavanje bakar sulfata, zaključuje se da u poređenju sa drugim prirodnim adhezijama, upotreba HEC u fluidu za lomljenje ima prednosti „(1) bazna tečnost nije lako trunuti nakon pripreme i može se staviti na duže vrijeme; (2) ostatak je nizak. A ovo posljednje je ključno da se HEC široko koristi u lomljenju naftnih bušotina u inostranstvu.

(3.) Završetak i remont:

HEC-ov fluid za završetak s niskim sadržajem krute tvari sprječava čestice mulja da blokiraju prostor rezervoara dok se približava rezervoaru. Svojstva gubitka vode također sprječavaju da velike količine vode uđu u rezervoar iz mulja kako bi se osigurao proizvodni kapacitet rezervoara.

HEC smanjuje otpor blata, što smanjuje pritisak pumpe i smanjuje potrošnju energije. Njegova odlična rastvorljivost soli takođe osigurava da nema taloženja prilikom kiseljenja naftnih bunara.

U operacijama završetka i intervencije, HEC-ov viskozitet se koristi za prijenos šljunka. Dodavanje 0,5-1 kg HEC po barelu radnog fluida može nositi šljunak i šljunak iz bušotine, što rezultira boljom radijalnom i uzdužnom distribucijom šljunka niz bušotinu. Naknadno uklanjanje polimera uvelike pojednostavljuje proces uklanjanja tečnosti za remont i završetak radova. U rijetkim prilikama, uslovi u bušotini zahtijevaju korektivne mjere kako bi se spriječilo vraćanje mulja na ušće bušotine tokom bušenja i remonta i gubitka tekućine u cirkulaciji. U ovom slučaju, otopina HEC visoke koncentracije može se koristiti za brzo ubrizgavanje 1,3-3,2 kg HEC po barelu vode u bušotini. Osim toga, u ekstremnim slučajevima, oko 23 kg HEC-a može se staviti u svako bure dizela i ispumpati niz okno, polako ga hidratizirajući dok se miješa sa kamenom vodom u rupi.

Propustljivost pješčanih jezgara zasićenih otopinom od 500 milidarci u koncentraciji od 0,68 kg HEC po barelu može se vratiti na više od 90% zakiseljavanjem hlorovodoničnom kiselinom. Osim toga, tekućina za završetak HEC koja sadrži kalcijum karbonat, koja je napravljena od 136 ppm nefiltrirane čvrste morske vode za odrasle, povratila je 98% prvobitne stope isticanja nakon što je filterski kolač uklonjen kiselinom s površine filterskog elementa.