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 rastvora HEC 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, startni 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. Neravnomjerna 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 i u 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. Također ima iste karakteristike kao 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-ova tečnost za dovršavanje s malo 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 ispod bušotine. 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.