HEC per a la perforació de petroli

La hidroxietilcel·lulosa (HEC) s'utilitza àmpliament en molts sectors industrials per les seves excel·lents propietats d'espessiment, suspensió, dispersió i retenció d'aigua. Especialment en el camp del petroli, l'HEC s'ha utilitzat en processos de perforació, acabament, reparació i fracturació, principalment com a espessidor en salmorra, i en moltes altres aplicacions específiques.

HECpropietats a l'aprofitament dels jaciments de petroli

(1) Tolerància a la sal:

HEC té una excel·lent tolerància a la sal per als electròlits. Com que l'HEC és un material no iònic, no s'ionitzarà en medi aquàtic i no produirà residus de precipitació a causa de la presència d'alta concentració de sals en el sistema, la qual cosa comportarà un canvi de la seva viscositat.

L'HEC espessa moltes solucions d'electròlits monovalents i bivalents d'alta concentració, mentre que els enllaços de fibres aniònics com el CMC produeixen la sal d'alguns ions metàl·lics. A les aplicacions de camps petroliers, l'HEC no es veu totalment afectat per la duresa de l'aigua i la concentració de sal i fins i tot pot espessir fluids pesats que contenen altes concentracions d'ions de zinc i calci. Només el sulfat d'alumini pot precipitar-lo. Efecte espessidor de l'HEC en aigua dolça i electròlit pesat saturat de NaCl, CaCl2 i ZnBr2CaBr2.

Aquesta tolerància a la sal ofereix a HEC l'oportunitat de jugar un paper important tant en el desenvolupament d'aquest pou com en el camp offshore.

(2) Viscositat i velocitat de cisalla:

L'HEC soluble en aigua es dissol tant en aigua calenta com en aigua freda, produint viscositat i formant plàstics falsos. La seva solució aquosa és tensioactiva i tendeix a formar escumes. La solució d'HEC de viscositat mitjana i alta utilitzada al camp petrolier general no és newtoniana, mostra un alt grau de pseudoplàstic, i la viscositat es veu afectada per la velocitat de cisalla. A baixa velocitat de cisalla, les molècules d'HEC es disposen aleatòriament, donant lloc a embolcalls de cadena amb alta viscositat, que millora la viscositat: a alta velocitat de cisalla, les molècules s'orienten amb la direcció del flux, reduint la resistència al flux i la viscositat disminueix amb l'augment de la velocitat de cisalla.

A través d'un gran nombre d'experiments, Union Carbide (UCC) va concloure que el comportament reològic del fluid de perforació no és lineal i es pot expressar per la llei de potència:

Tensió de cisalla = K (taxa de cisalla) n

On, n és la viscositat efectiva de la solució a una velocitat de cisalla baixa (1s-1).

N és inversament proporcional a la dilució de cisalla. .

En enginyeria de fang, k i n són útils per calcular la viscositat efectiva del fluid en condicions de fons de pou. L'empresa ha desenvolupat un conjunt de valors per a k i n quan es va utilitzar HEC (4400cps) com a component de fang de perforació (taula 2). Aquesta taula s'aplica a totes les concentracions de solucions d'HEC en aigua dolça i salada (0,92 kg/1 nacL). A partir d'aquesta taula, es poden trobar els valors corresponents a les velocitats de cisalla mitjanes (100-200rpm) i baixes (15-30rpm).

Aplicació d'HEC al camp petrolier

(1) Fluid de perforació

Els fluids de perforació afegits HEC s'utilitzen habitualment en la perforació de roques dures i en situacions especials, com ara el control de la pèrdua d'aigua circulant, la pèrdua excessiva d'aigua, la pressió anormal i les formacions d'esquist desigual. Els resultats de l'aplicació també són bons en perforació i perforació de forats grans.

A causa de les seves propietats d'engrossiment, suspensió i lubricació, HEC es pot utilitzar en el fang de perforació per refredar el ferro i talls de perforació, i portar plagues de tall a la superfície, millorant la capacitat de càrrega de roca del fang. S'ha utilitzat al jaciment petrolier de Shengli com a forat d'escampament i transport de fluid amb un efecte notable i s'ha posat en pràctica. Al fons del forat, quan es troba una velocitat de cisalla molt alta, a causa del comportament reològic únic de l'HEC, la viscositat del fluid de perforació pot ser localment propera a la viscositat de l'aigua. D'una banda, es millora la velocitat de perforació, la broca no és fàcil d'escalfar i la vida útil de la broca s'allarga. D'altra banda, els forats perforats són nets i tenen una alta permeabilitat. Especialment en l'estructura de roca dura, aquest efecte és molt evident, pot estalviar molts materials. .

En general, es creu que la potència necessària per a la circulació del fluid de perforació a una velocitat determinada depèn en gran mesura de la viscositat del fluid de perforació, i l'ús de fluid de perforació HEC pot reduir significativament la fricció hidrodinàmica, reduint així la necessitat de pressió de la bomba. Així, també es redueix la sensibilitat a la pèrdua de circulació. A més, el parell d'arrencada es pot reduir quan es reprèn el cicle després de l'aturada.

La solució de clorur de potassi d'HEC es va utilitzar com a fluid de perforació per millorar l'estabilitat del pou. La formació desigual es manté en un estat estable per facilitar els requisits de la carcassa. El fluid de perforació millora encara més la capacitat de càrrega de la roca i limita la difusió dels talls.

HEC pot millorar l'adhesió fins i tot en solució d'electròlits. Sovint es troba aigua salina que conté ions de sodi, ions de calci, ions de clorur i ions de brom en el fluid de perforació sensible. Aquest fluid de perforació s'engrossi amb HEC, que pot mantenir la solubilitat del gel i la bona capacitat d'elevació de la viscositat dins del rang de concentració de sal i ponderació dels braços humans. Pot evitar danys a la zona productora i augmentar la taxa de perforació i la producció de petroli.

L'ús d'HEC també pot millorar molt el rendiment de pèrdua de fluids del fang general. Millora molt l'estabilitat del fang. L'HEC es pot afegir com a additiu a un purín de bentonita salina no dispersable per reduir la pèrdua d'aigua i augmentar la viscositat sense augmentar la força del gel. Al mateix temps, l'aplicació d'HEC al fang de perforació pot eliminar la dispersió de l'argila i evitar el col·lapse del pou. L'eficiència de la deshidratació alenteix la taxa d'hidratació de l'esquist de fang a la paret del forat, i l'efecte de cobertura de la cadena llarga d'HEC a la roca de la paret del forat reforça l'estructura de la roca i dificulta la seva hidratació i esquinçament, donant lloc a un col·lapse. En formacions d'alta permeabilitat, els additius de pèrdua d'aigua com el carbonat de calci, les resines d'hidrocarburs seleccionades o els grans de sal solubles en aigua poden ser efectius, però en condicions extremes, una gran concentració de solució de remediació de pèrdues d'aigua (és a dir, en cada barril de solució). es pot utilitzar

HEC 1,3-3,2 kg) per evitar la pèrdua d'aigua a la zona de producció.

L'HEC també es pot utilitzar com a gel protector no fermentable en fangs de perforació per al tractament de pous i per a la mesura d'alta pressió (200 pressió atmosfèrica) i temperatura.

L'avantatge d'utilitzar HEC és que els processos de perforació i finalització poden utilitzar el mateix fang, reduir la dependència d'altres dispersants, diluents i reguladors de PH, la manipulació i l'emmagatzematge de líquids són molt convenients.

(2.) Fluid de fractura:

En el fluid de fractura, l'HEC pot augmentar la viscositat i l'HEC en si no té cap efecte sobre la capa d'oli, no bloquejarà la gluma de fractura, es pot fracturar bé. També té les mateixes característiques que el líquid de craqueig a base d'aigua, com ara una forta capacitat de suspensió de sorra i una petita resistència a la fricció. La barreja d'aigua-alcohol del 0,1-2%, espessida per HEC i altres sals iodades com potassi, sodi i plom, es va injectar al pou de petroli a alta pressió per a la fractura i el flux es va restaurar en 48 hores. Els fluids de fracturació a base d'aigua fets amb HEC pràcticament no tenen residus després de la liqüefacció, especialment en formacions amb baixa permeabilitat que no es poden drenar de residus. En condicions alcalines, el complex es forma amb solucions de clorur de manganès, clorur de coure, nitrat de coure, sulfat de coure i dicromat, i s'utilitza especialment per a suport de fluids de fracturació. L'ús d'HEC pot evitar la pèrdua de viscositat a causa de les altes temperatures de fons de pou, la fractura de la zona del petroli, i encara aconseguir bons resultats en pous superiors a 371 C. En condicions de fons de pou, l'HEC no és fàcil de podrir-se i deteriorar-se, i el residu és baix, de manera que bàsicament no bloquejarà el camí del petroli, donant lloc a contaminació subterrània. Pel que fa al rendiment, és molt millor que la cola que s'utilitza habitualment en la fracturació, com l'elit de camp. Phillips Petroleum també va comparar la composició d'èters de cel·lulosa com la carboximetil cel·lulosa, la carboximetil hidroxietil cel·lulosa, la hidroxietil cel·lulosa, la hidroxipropil cel·lulosa i la metil cel·lulosa, i va decidir que HEC era la millor solució.

Després que el fluid de fracturació amb un 0,6% de concentració de fluid de base HEC i un agent de reticulació de sulfat de coure es va utilitzar al jaciment petrolier de Daqing a la Xina, es conclou que, en comparació amb altres adhesions naturals, l'ús d'HEC en fluid de fractura té els avantatges de "(1) el El fluid de base no és fàcil de podrir després d'haver estat preparat, i es pot col·locar durant més temps; (2) el residu és baix. I aquesta última és la clau perquè l'HEC s'utilitzi àmpliament en la fracturació de pous de petroli a l'estranger.

(3.) Finalització i reforma:

El fluid de finalització de baix contingut sòlid d'HEC evita que les partícules de fang bloquegin l'espai del dipòsit quan s'acosten al dipòsit. Les propietats de pèrdua d'aigua també impedeixen que grans quantitats d'aigua entri a l'embassament des del fang per garantir la capacitat productiva de l'embassament.

HEC redueix l'arrossegament del fang, la qual cosa redueix la pressió de la bomba i redueix el consum d'energia. La seva excel·lent solubilitat en sal també garanteix que no hi hagi precipitacions en acidificar els pous de petroli.

En les operacions de finalització i intervenció, la viscositat d'HEC s'utilitza per transferir grava. L'addició de 0,5-1 kg d'HEC per barril de fluid de treball pot transportar grava i grava des del forat, donant lloc a una millor distribució radial i longitudinal de grava al fons del forat. L'eliminació posterior del polímer simplifica molt el procés d'eliminació del fluid de treball i finalització. En rares ocasions, les condicions de fons del forat requereixen accions correctives per evitar que el fang torni al cap del pou durant la perforació i la reparació i la pèrdua de fluid circulant. En aquest cas, es pot utilitzar una solució d'HEC d'alta concentració per injectar ràpidament 1,3-3,2 kg d'HEC per barril d'aigua al fons. A més, en casos extrems, es poden posar uns 23 kg d'HEC a cada barril de gasoil i bombejar-los per l'eix, hidratant-lo lentament mentre es barreja amb aigua de roca al forat.

La permeabilitat dels nuclis de sorra saturats amb una solució de 500 millidarcy a una concentració de 0,68 kg HEC per barril es pot restaurar a més del 90% mitjançant l'acidificació amb àcid clorhídric. A més, el fluid de finalització HEC que conté carbonat de calci, que es va fer a partir de 136 ppm d'aigua de mar adulta sòlida sense filtrar, va recuperar el 98% de la taxa de filtració original després que el pastís de filtre es retirés de la superfície de l'element de filtre per àcid.