HEC für Ölbohrungen

Hydroxyethylcellulose (HEC) wird aufgrund ihrer hervorragenden Verdickungs-, Suspensions-, Dispersions- und Wasserretentionseigenschaften in vielen Industriebereichen häufig eingesetzt. Insbesondere im Ölfeld wird HEC bei Bohr-, Komplettierungs-, Aufarbeitungs- und Frakturierungsprozessen eingesetzt, hauptsächlich als Verdickungsmittel in Sole, und in vielen anderen spezifischen Anwendungen.

HECEigenschaften zur Nutzung von Ölfeldern

(1) Salztoleranz:

HEC verfügt über eine ausgezeichnete Salztoleranz gegenüber Elektrolyten. Da es sich bei HEC um ein nichtionisches Material handelt, wird es im Wassermedium nicht ionisiert und erzeugt aufgrund der hohen Salzkonzentration im System keine Niederschlagsrückstände, was zu einer Änderung seiner Viskosität führt.

HEC verdickt viele hochkonzentrierte monovalente und bivalente Elektrolytlösungen, während anionische Faserverknüpfer wie CMC die Aussalzung einiger Metallionen bewirken. Bei Ölfeldanwendungen bleibt HEC völlig unabhängig von Wasserhärte und Salzkonzentration und kann sogar schwere Flüssigkeiten verdicken, die hohe Konzentrationen an Zink- und Kalziumionen enthalten. Nur Aluminiumsulfat kann es ausfällen. Verdickungseffekt von HEC in Süßwasser und gesättigtem NaCl-, CaCl2- und ZnBr2CaBr2-Schwerelektrolyten.

Diese Salztoleranz gibt HEC die Möglichkeit, sowohl bei dieser Bohrstelle als auch bei der Offshore-Feldentwicklung eine wichtige Rolle zu spielen.

(2) Viskosität und Schergeschwindigkeit:

Wasserlösliches HEC löst sich sowohl in heißem als auch in kaltem Wasser auf, erzeugt Viskosität und bildet gefälschte Kunststoffe. Seine wässrige Lösung ist oberflächenaktiv und neigt zur Schaumbildung. Die in allgemeinen Ölfeldern verwendete Lösung mittel- und hochviskoser HEC ist nicht-newtonsch, weist einen hohen Grad an Pseudoplastizität auf und die Viskosität wird durch die Scherrate beeinflusst. Bei niedriger Scherrate sind HEC-Moleküle zufällig angeordnet, was zu Kettenverwicklungen mit hoher Viskosität führt, was die Viskosität verbessert: Bei hoher Scherrate orientieren sich die Moleküle entlang der Strömungsrichtung, wodurch der Strömungswiderstand verringert wird, und die Viskosität nimmt mit zunehmender Scherrate ab.

Durch eine große Anzahl von Experimenten kam Union Carbide (UCC) zu dem Schluss, dass das rheologische Verhalten von Bohrflüssigkeit nichtlinear ist und durch das Potenzgesetz ausgedrückt werden kann:

Scherspannung = K (Schergeschwindigkeit)n

Dabei ist n die effektive Viskosität der Lösung bei einer niedrigen Scherrate (1s-1).

N ist umgekehrt proportional zur Scherverdünnung. .

In der Schlammtechnik sind k und n nützlich, wenn die effektive Flüssigkeitsviskosität unter Bohrlochbedingungen berechnet wird. Das Unternehmen hat eine Reihe von Werten für k und n entwickelt, wenn HEC (4400 cps) als Bohrschlammkomponente verwendet wurde (Tabelle 2). Diese Tabelle gilt für alle Konzentrationen von HEC-Lösungen in Süß- und Salzwasser (0,92 kg/1 nacL). Aus dieser Tabelle können die Werte für mittlere (100–200 U/min) und niedrige (15–30 U/min) Schergeschwindigkeiten entnommen werden.

Anwendung von HEC im Ölfeld

(1) Bohrflüssigkeit

HEC-zugesetzte Bohrspülungen werden häufig beim Bohren in Hartgestein und in besonderen Situationen wie der Kontrolle von zirkulierendem Wasserverlust, übermäßigem Wasserverlust, abnormalem Druck und ungleichmäßigen Schieferformationen verwendet. Auch beim Bohren und Großlochbohren sind die Anwendungsergebnisse gut.

Aufgrund seiner Verdickungs-, Suspensions- und Schmiereigenschaften kann HEC in Bohrschlamm verwendet werden, um Eisen und Bohrklein zu kühlen und Schneidschädlinge an die Oberfläche zu bringen, wodurch die Gesteinstragfähigkeit des Schlamms verbessert wird. Es wurde im Shengli-Ölfeld als Bohrlochverteilungs- und Transportflüssigkeit mit bemerkenswerter Wirkung eingesetzt und in die Praxis umgesetzt. Wenn im Bohrloch eine sehr hohe Scherrate auftritt, kann die Viskosität der Bohrflüssigkeit aufgrund des einzigartigen rheologischen Verhaltens von HEC lokal nahe an der Viskosität von Wasser liegen. Einerseits wird die Bohrgeschwindigkeit verbessert, der Bohrer erwärmt sich nicht so leicht und die Lebensdauer des Bohrers wird verlängert. Andererseits sind die gebohrten Löcher sauber und weisen eine hohe Durchlässigkeit auf. Besonders in Hartgesteinsstrukturen ist dieser Effekt sehr deutlich und kann viel Material einsparen. .

Es wird allgemein angenommen, dass die für die Bohrflüssigkeitszirkulation bei einer bestimmten Geschwindigkeit erforderliche Leistung weitgehend von der Viskosität der Bohrflüssigkeit abhängt und die Verwendung von HEC-Bohrflüssigkeit die hydrodynamische Reibung erheblich reduzieren kann, wodurch der Bedarf an Pumpendruck verringert wird. Dadurch wird auch die Empfindlichkeit gegenüber Durchblutungsstörungen verringert. Darüber hinaus kann das Anlaufdrehmoment reduziert werden, wenn der Zyklus nach dem Abschalten wieder aufgenommen wird.

Die Kaliumchloridlösung von HEC wurde als Bohrflüssigkeit verwendet, um die Stabilität des Bohrlochs zu verbessern. Die unebene Formation wird in einem stabilen Zustand gehalten, um die Anforderungen an die Hülle zu verringern. Die Bohrflüssigkeit verbessert die Tragfähigkeit des Gesteins weiter und begrenzt die Diffusion des Bohrkleins.

HEC kann die Haftung sogar in Elektrolytlösung verbessern. In der empfindlichen Bohrspülung findet man häufig salzhaltiges Wasser, das Natriumionen, Calciumionen, Chloridionen und Bromionen enthält. Diese Bohrflüssigkeit ist mit HEC verdickt, wodurch die Gellöslichkeit und die gute Fähigkeit zur Erhöhung der Viskosität im Bereich der Salzkonzentration und des Gewichtes menschlicher Arme erhalten bleiben. Es kann Schäden an der Förderzone verhindern und die Bohrgeschwindigkeit und Ölproduktion erhöhen.

Die Verwendung von HEC kann auch die Flüssigkeitsverlustleistung von allgemeinem Schlamm erheblich verbessern. Verbessern Sie die Stabilität von Schlamm erheblich. HEC kann als Zusatz zu einer nicht dispergierbaren salzhaltigen Bentonitaufschlämmung hinzugefügt werden, um den Wasserverlust zu verringern und die Viskosität zu erhöhen, ohne die Gelfestigkeit zu erhöhen. Gleichzeitig kann die Anwendung von HEC auf Bohrschlamm die Tondispersion entfernen und den Einsturz des Bohrlochs verhindern. Die Dehydrierungseffizienz verlangsamt die Hydratationsrate von Schlammschiefer an der Bohrlochwand, und der Abdeckeffekt der langen HEC-Kette auf das Gestein der Bohrlochwand stärkt die Gesteinsstruktur und erschwert die Hydratisierung und Abplatzung, was zum Einsturz führt. In Formationen mit hoher Permeabilität können Wasserverlustzusätze wie Kalziumkarbonat, ausgewählte Kohlenwasserstoffharze oder wasserlösliche Salzkörner wirksam sein, aber unter extremen Bedingungen ist eine hohe Konzentration an Wasserverlustsanierungslösung (d. h. in jedem Fass Lösung) erforderlich. verwendet werden darf

HEC 1,3–3,2 kg), um Wasserverlust tief in die Produktionszone zu verhindern.

HEC kann auch als nicht fermentierbares Schutzgel in Bohrschlamm zur Bohrlochaufbereitung sowie zur Hochdruck- (200 Atmosphärendruck) und Temperaturmessung eingesetzt werden.

Der Vorteil der Verwendung von HEC besteht darin, dass Bohr- und Fertigstellungsprozesse denselben Schlamm verwenden können, die Abhängigkeit von anderen Dispergiermitteln, Verdünnungsmitteln und PH-Regulatoren verringert wird und die Handhabung und Lagerung von Flüssigkeiten sehr praktisch ist.

(2.) Fracturing-Flüssigkeit:

In der Bruchflüssigkeit kann HEC die Viskosität erhöhen, und HEC selbst hat keinen Einfluss auf die Ölschicht, blockiert die Bruchspelze nicht und kann gut brechen. Es verfügt außerdem über die gleichen Eigenschaften wie wasserbasierte Crackflüssigkeiten, wie z. B. eine starke Sandsuspensionsfähigkeit und einen geringen Reibungswiderstand. Das 0,1–2 %ige Wasser-Alkohol-Gemisch, verdickt mit HEC und anderen Jodsalzen wie Kalium, Natrium und Blei, wurde zum Brechen mit hohem Druck in die Ölquelle injiziert, und der Fluss wurde innerhalb von 48 Stunden wiederhergestellt. Mit HEC hergestellte Fracking-Flüssigkeiten auf Wasserbasis weisen nach der Verflüssigung praktisch keine Rückstände auf, insbesondere in Formationen mit geringer Permeabilität, die nicht von Rückständen befreit werden können. Unter alkalischen Bedingungen wird der Komplex mit Manganchlorid-, Kupferchlorid-, Kupfernitrat-, Kupfersulfat- und Dichromatlösungen gebildet und wird speziell für Stützmittel mit Frakturierungsflüssigkeiten verwendet. Durch den Einsatz von HEC kann ein Viskositätsverlust aufgrund hoher Bohrlochtemperaturen und damit ein Aufbrechen der Ölzone vermieden werden, und dennoch werden in Bohrlöchern mit Temperaturen über 371 °C gute Ergebnisse erzielt. Unter Bohrlochbedingungen kann HEC nicht leicht verrotten und sich verschlechtern, und die Rückstände sind gering. Daher wird der Ölweg im Grunde nicht blockiert, was zu einer Verschmutzung des Untergrunds führt. In Bezug auf die Leistung ist es viel besser als der üblicherweise beim Fracking verwendete Kleber, wie z. B. Field Elite. Phillips Petroleum verglich auch die Zusammensetzung von Celluloseethern wie Carboxymethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose und Methylcellulose und kam zu dem Schluss, dass HEC die beste Lösung sei.

Nachdem die Fracking-Flüssigkeit mit einer HEC-Konzentration der Basisflüssigkeit von 0,6 % und einem Kupfersulfat-Vernetzungsmittel im Daqing-Ölfeld in China verwendet wurde, kommt man zu dem Schluss, dass die Verwendung von HEC in der Fracking-Flüssigkeit im Vergleich zu anderen natürlichen Adhäsionen die Vorteile von „(1) hat Die Grundflüssigkeit verrottet nach der Zubereitung nicht leicht und kann länger gelagert werden. (2) Der Rückstand ist gering. Und Letzteres ist der Schlüssel für den breiten Einsatz von HEC beim Fracking von Ölquellen im Ausland.

(3.) Fertigstellung und Aufarbeitung:

Die feststoffarme Komplettierungsflüssigkeit von HEC verhindert, dass Schlammpartikel den Reservoirraum blockieren, wenn sie sich dem Reservoir nähern. Die Wasserverlusteigenschaften verhindern außerdem, dass große Wassermengen aus dem Schlamm in das Reservoir gelangen, um die Produktionskapazität des Reservoirs sicherzustellen.

HEC reduziert den Schlammwiderstand, was den Pumpendruck senkt und den Stromverbrauch senkt. Seine ausgezeichnete Salzlöslichkeit sorgt außerdem dafür, dass es beim Ansäuern von Ölquellen nicht zu Niederschlägen kommt.

Bei Fertigstellungs- und Interventionsarbeiten wird die Viskosität von HEC zum Transport von Kies genutzt. Die Zugabe von 0,5–1 kg HEC pro Barrel Arbeitsflüssigkeit kann Kies und Kies aus dem Bohrloch befördern, was zu einer besseren radialen und längsgerichteten Kiesverteilung im Bohrloch führt. Die anschließende Entfernung des Polymers vereinfacht den Prozess der Entfernung von Aufarbeitungs- und Komplettierungsflüssigkeit erheblich. In seltenen Fällen erfordern die Bedingungen im Bohrloch Korrekturmaßnahmen, um zu verhindern, dass Schlamm während des Bohrens und der Aufarbeitung in den Bohrlochkopf zurückfließt und zirkulierende Flüssigkeit verloren geht. In diesem Fall kann eine hochkonzentrierte HEC-Lösung verwendet werden, um schnell 1,3–3,2 kg HEC pro Barrel Wasser in das Bohrloch zu injizieren. Darüber hinaus können in extremen Fällen etwa 23 kg HEC in jedes Fass Diesel gefüllt und den Schacht hinuntergepumpt werden, wodurch es langsam hydriert wird, während es sich mit dem Gesteinswasser im Loch vermischt.

Die Durchlässigkeit von Sandkernen, die mit einer 500 Millidarcy-Lösung in einer Konzentration von 0,68 kg HEC pro Barrel gesättigt sind, kann durch Ansäuern mit Salzsäure auf über 90 % wiederhergestellt werden. Darüber hinaus konnte die HEC-Abschlussflüssigkeit mit Kalziumkarbonat, die aus 136 ppm ungefiltertem, festem Meerwasser hergestellt wurde, 98 % der ursprünglichen Sickerrate zurückgewinnen, nachdem der Filterkuchen durch Säure von der Oberfläche des Filterelements entfernt wurde.