HEC pro olejové vrtání

Hydroxyethylcelulóza (HEC) je široce používána v mnoha průmyslových odvětvích pro své vynikající vlastnosti zahušťování, suspendování, disperze a zadržování vody. Zejména v ropném poli se HEC používá při vrtání, dokončování, opracovávání a štěpení, hlavně jako zahušťovadlo v solance a v mnoha dalších specifických aplikacích.

HECvlastnosti k využití ropných polí

(1) Tolerance soli:

HEC má vynikající toleranci solí vůči elektrolytům. Vzhledem k tomu, že HEC je neiontový materiál, nebude ve vodním prostředí ionizován a nebude produkovat srážecí zbytky v důsledku přítomnosti vysoké koncentrace solí v systému, což má za následek změnu jeho viskozity.

HEC zahušťuje mnoho roztoků monovalentních a bivalentních elektrolytů s vysokou koncentrací, zatímco linkery aniontových vláken, jako je CMC, způsobují vysolování některých kovových iontů. V aplikacích na ropných polích není HEC zcela ovlivněn tvrdostí vody a koncentrací solí a může dokonce zahušťovat těžké kapaliny obsahující vysoké koncentrace iontů zinku a vápníku. Může jej vysrážet pouze síran hlinitý. Zahušťovací účinek HEC ve sladké vodě a nasyceném těžkém elektrolytu NaCl, CaCl2 a ZnBr2CaBr2.

Tato tolerance soli dává HEC příležitost hrát důležitou roli jak v tomto vrtném, tak v pobřežním rozvoji.

(2) Viskozita a smyková rychlost:

Ve vodě rozpustný HEC se rozpouští v horké i studené vodě, vytváří viskozitu a tvoří falešné plasty. Jeho vodný roztok je povrchově aktivní a má tendenci tvořit pěny. Roztok HEC se střední a vysokou viskozitou používaný v obecných ropných polích je nenewtonský, vykazuje vysoký stupeň pseudoplastiky a viskozita je ovlivněna smykovou rychlostí. Při nízké smykové rychlosti jsou molekuly HEC uspořádány náhodně, což má za následek zamotání řetězců s vysokou viskozitou, což zlepšuje viskozitu: při vysoké smykové rychlosti se molekuly orientují se směrem proudění, čímž se snižuje odpor proti proudění a viskozita klesá se zvyšováním smykové rychlosti.

Prostřednictvím velkého počtu experimentů společnost Union Carbide (UCC) dospěla k závěru, že reologické chování vrtné kapaliny je nelineární a lze jej vyjádřit mocninným zákonem:

Smykové napětí = K (smyková rychlost)n

Kde n je efektivní viskozita roztoku při nízké smykové rychlosti (1s-1).

N je nepřímo úměrné smykovému ředění. .

V bahenním inženýrství jsou k a n užitečné při výpočtu efektivní viskozity kapaliny za podmínek spádu. Společnost vyvinula sadu hodnot pro k a n, když byl HEC (4400 cps) použit jako složka vrtného kalu (tabulka 2). Tato tabulka platí pro všechny koncentrace roztoků HEC ve sladké a slané vodě (0,92 kg/1 nacL). Z této tabulky lze zjistit hodnoty odpovídající středním (100-200ot/min) a nízkým (15-30ot/min) smykovým rychlostem.

Aplikace HEC v ropném poli

(1) Vrtací kapalina

Vrtné výplachy s přídavkem HEC se běžně používají při vrtání tvrdých hornin a ve speciálních situacích, jako je kontrola ztráty cirkulující vody, nadměrné ztráty vody, abnormální tlak a nerovnoměrné břidlicové formace. Výsledky aplikace jsou také dobré při vrtání a vrtání velkých otvorů.

Díky svým zahušťovacím, odpruženým a mazacím vlastnostem může být HEC použit při vrtání bahna k chlazení železa a vrtných odřezků a přivedení řezných škůdců na povrch, čímž se zlepší schopnost bahna přenášet horniny. S pozoruhodným účinkem byl použit v ropném poli Shengli jako vrtný rozstřik a přepravující kapalinu a byl uveden do praxe. Ve vrtu, když se setkáte s velmi vysokou smykovou rychlostí, díky jedinečnému reologickému chování HEC, může být viskozita vrtného výplachu lokálně blízká viskozitě vody. Na jedné straně se zlepšuje rychlost vrtání, vrták se nesnadno zahřeje a prodlužuje se životnost vrtáku. Na druhou stranu jsou vyvrtané otvory čisté a mají vysokou propustnost. Zejména ve struktuře tvrdých hornin je tento efekt velmi zřejmý, může ušetřit spoustu materiálů. .

Obecně se má za to, že výkon potřebný pro cirkulaci vrtné kapaliny při dané rychlosti je do značné míry závislý na viskozitě vrtné kapaliny a použití vrtné kapaliny HEC může významně snížit hydrodynamické tření, čímž se sníží potřeba tlaku čerpadla. Tím je také snížena citlivost na ztrátu oběhu. Kromě toho lze snížit rozběhový moment, když se cyklus po vypnutí obnoví.

Roztok chloridu draselného HEC byl použit jako vrtná kapalina pro zlepšení stability vrtu. Nerovnoměrná formace je udržována ve stabilním stavu pro usnadnění požadavků na obal. Vrtná kapalina dále zlepšuje nosnost horniny a omezuje difuzi odřezků.

HEC může zlepšit adhezi i v roztoku elektrolytu. V citlivém vrtném výplachu se často setkáváme se slanou vodou obsahující sodíkové ionty, vápenaté ionty, chloridové ionty a ionty bromu. Tato vrtná kapalina je zahuštěna HEC, který dokáže udržet rozpustnost gelu a dobrou viskozitu v rozsahu koncentrace soli a hmotnosti lidských paží. Může zabránit poškození produkční zóny a zvýšit rychlost vrtání a produkci ropy.

Použití HEC může také výrazně zlepšit ztrátu tekutin v běžném bahně. Výrazně zlepšit stabilitu bahna. HEC lze přidat jako přísadu do nedispergovatelné solné bentonitové kaše, aby se snížily ztráty vody a zvýšila viskozita bez zvýšení pevnosti gelu. Současně může aplikace HEC na vrtné bahno odstranit disperzi jílu a zabránit kolapsu studny. Účinnost dehydratace zpomaluje rychlost hydratace bahenních břidlic na stěně vrtu a krycí účinek dlouhého řetězce HEC na horninu stěny vrtu zpevňuje strukturu horniny a ztěžuje její hydrataci a odlupování, což má za následek kolaps. U útvarů s vysokou propustností mohou být účinné přísady proti ztrátě vody, jako je uhličitan vápenatý, vybrané uhlovodíkové pryskyřice nebo ve vodě rozpustná zrna soli, ale v extrémních podmínkách může být použita vysoká koncentrace sanačního roztoku proti ztrátě vody (tj. v každém sudu roztoku) lze použít

HEC 1,3-3,2 kg), aby se zabránilo ztrátě vody hluboko do výrobní zóny.

HEC lze také použít jako nefermentovatelný ochranný gel do vrtného bahna pro úpravu studní a pro měření vysokého tlaku (200 atmosferický tlak) a teploty.

Výhodou použití HEC je, že vrtací a dokončovací procesy mohou používat stejné bahno, snižují závislost na jiných dispergačních činidlech, ředidlech a regulátorech PH, manipulace s kapalinami a skladování jsou velmi pohodlné.

(2.) Zlomová kapalina:

V štěpné kapalině může HEC zvednout viskozitu a HEC sám o sobě nemá žádný vliv na olejovou vrstvu, neblokuje klih lomu, může se dobře lámat. Má také stejné vlastnosti jako krakovací kapalina na vodní bázi, jako je silná schopnost odpružení písku a malý třecí odpor. Směs 0,1-2% vody a alkoholu, zahuštěná HEC a dalšími jodizovanými solemi, jako je draslík, sodík a olovo, byla vstřikována do ropného vrtu za vysokého tlaku za účelem štěpení a průtok byl obnoven během 48 hodin. Kapaliny pro štěpení na vodní bázi vyrobené s HEC nemají prakticky žádné zbytky po zkapalnění, zejména ve formacích s nízkou propustností, které nemohou být odstraněny zbytky. Za alkalických podmínek se komplex tvoří s roztoky chloridu manganatého, chloridu měďnatého, dusičnanu měďnatého, síranu měďnatého a dichromanu a používá se speciálně pro štěpící kapaliny nesoucí propant. Použití HEC může zabránit ztrátě viskozity v důsledku vysokých teplot ve vrtu, lámání olejové zóny a přesto dosáhnout dobrých výsledků ve Wells vyšších než 371 C. V podmínkách hlubinných vrtů není snadné HEC hnít a kazit se a zbytek je nízký, takže v podstatě nebude blokovat cestu ropy, což má za následek znečištění podzemí. Z hlediska výkonu je mnohem lepší než běžně používané lepidlo při štěpení, jako je polní elita. Společnost Phillips Petroleum také porovnala složení éterů celulózy, jako je karboxymethylcelulóza, karboxymethylhydroxyethylcelulóza, hydroxyethylcelulóza, hydroxypropylcelulóza a methylcelulóza, a rozhodla, že HEC je nejlepším řešením.

Poté, co byla na ropném poli Daqing v Číně použita štěpící kapalina s koncentrací HEC 0,6 % základní kapaliny a síťovacím činidlem síranu měďnatého, došlo k závěru, že ve srovnání s jinými přírodními adhezemi má použití HEC v štěpné kapalině výhody „(1) základní kapalina se po přípravě snadno nerozkládá a může být umístěna na delší dobu; (2) zbytek je nízký. A právě posledně jmenovaný je klíčem k tomu, aby byl HEC široce používán při štěpení ropných vrtů v zahraničí.

(3.) Dokončení a práce:

Kompletační kapalina HEC s nízkým obsahem pevných látek zabraňuje částečkám bahna blokovat prostor zásobníku, když se přibližuje k zásobníku. Vlastnosti ztráty vody také zabraňují vstupu velkého množství vody do nádrže z bahna, aby byla zajištěna produkční kapacita nádrže.

HEC snižuje odpor bahna, což snižuje tlak čerpadla a snižuje spotřebu energie. Jeho vynikající rozpustnost v soli také zajišťuje, že při okyselování oleje Wells nedochází k žádnému vysrážení.

Při dokončovacích a intervenčních operacích se viskozita HEC používá k přepravě štěrku. Přidání 0,5-1 kg HEC na barel pracovní kapaliny může odnést štěrk a štěrk z vrtu, což vede k lepšímu radiálnímu a podélnému rozložení štěrku dolů. Následné odstranění polymeru značně zjednodušuje proces odstraňování pracovní a dokončovací kapaliny. Ve vzácných případech vyžadují podmínky ve vrtech nápravná opatření, aby se zabránilo návratu bahna do ústí vrtu během vrtání a prací a ztrátě cirkulující tekutiny. V tomto případě lze použít vysokokoncentrovaný roztok HEC k rychlému vstříknutí 1,3-3,2 kg HEC na barel vody z vrtu. Kromě toho lze v extrémních případech do každého barelu nafty vložit asi 23 kg HEC a pumpovat dolů šachtou a pomalu ji hydratovat, když se mísí s kamennou vodou v díře.

Propustnost pískových jader nasycených roztokem 500 milidarcy v koncentraci 0,68 kg HEC na barel lze obnovit na více než 90 % okyselením kyselinou chlorovodíkovou. Kromě toho dokončovací kapalina HEC obsahující uhličitan vápenatý, která byla vyrobena ze 136 ppm nefiltrované pevné mořské vody pro dospělé, obnovila 98 % původní rychlosti prosakování poté, co byl filtrační koláč odstraněn z povrchu filtračního prvku kyselinou.