HEC para perforación petrolera

La hidroxietilcelulosa (HEC) es ampliamente utilizada en muchos sectores industriales por sus excelentes propiedades de espesamiento, suspensión, dispersión y retención de agua. Especialmente en el campo petrolero, HEC se ha utilizado en procesos de perforación, terminación, reacondicionamiento y fracturamiento, principalmente como espesante en salmuera, y en muchas otras aplicaciones específicas.

HECpropiedades para el uso de campos petroleros

(1) Tolerancia a la sal:

HEC tiene una excelente tolerancia a la sal para los electrolitos. Como HEC es un material no iónico, no se ionizará en medio acuoso y no producirá residuos de precipitación debido a la presencia de una alta concentración de sales en el sistema, lo que resultará en un cambio en su viscosidad.

HEC espesa muchas soluciones de electrolitos monovalentes y bivalentes de alta concentración, mientras que los conectores de fibra aniónicos como el CMC producen sal de algunos iones metálicos. En aplicaciones en yacimientos petrolíferos, el HEC no se ve afectado en absoluto por la dureza del agua y la concentración de sal e incluso puede espesar fluidos pesados ​​que contienen altas concentraciones de iones de zinc y calcio. Sólo el sulfato de aluminio puede precipitarlo. Efecto espesante de HEC en agua dulce y electrolitos pesados ​​saturados de NaCl, CaCl2 y ZnBr2CaBr2.

Esta tolerancia a la sal le da a HEC la oportunidad de desempeñar un papel importante tanto en este pozo como en el desarrollo de campos marinos.

(2) Viscosidad y velocidad de corte:

El HEC soluble en agua se disuelve tanto en agua fría como caliente, produciendo viscosidad y formando plásticos falsos. Su solución acuosa es tensioactiva y tiende a formar espumas. La solución de HEC de viscosidad media y alta utilizada en campos petroleros en general no es newtoniana, muestra un alto grado de pseudoplástico y la viscosidad se ve afectada por la velocidad de corte. A una velocidad de corte baja, las moléculas de HEC se organizan aleatoriamente, lo que da como resultado enredos de cadenas con alta viscosidad, lo que mejora la viscosidad: a una velocidad de corte alta, las moléculas se orientan con la dirección del flujo, lo que reduce la resistencia al flujo, y la viscosidad disminuye con el aumento de la velocidad de corte.

A través de una gran cantidad de experimentos, Union Carbide (UCC) concluyó que el comportamiento reológico del fluido de perforación no es lineal y puede expresarse mediante la ley de potencia:

Esfuerzo cortante = K (velocidad de corte)n

Donde, n es la viscosidad efectiva de la solución a una velocidad de corte baja (1s-1).

N es inversamente proporcional a la dilución por cizallamiento. .

En ingeniería de lodos, k y n son útiles para calcular la viscosidad efectiva del fluido en condiciones de fondo de pozo. La compañía ha desarrollado un conjunto de valores para k y n cuando se utilizó HEC (4400 cps) como componente del lodo de perforación (tabla 2). Esta tabla se aplica a todas las concentraciones de soluciones de HEC en agua dulce y salada (0,92 kg/1 nacL). De esta tabla se pueden encontrar los valores correspondientes a velocidades de corte medias (100-200 rpm) y bajas (15-30 rpm).

Aplicación de HEC en campos petroleros.

(1) Fluido de perforación

Los fluidos de perforación con HEC añadido se utilizan comúnmente en la perforación de roca dura y en situaciones especiales como control de pérdida de agua en circulación, pérdida excesiva de agua, presión anormal y formaciones de esquisto desiguales. Los resultados de la aplicación también son buenos en perforación y perforación de agujeros grandes.

Debido a sus propiedades de espesamiento, suspensión y lubricación, HEC se puede utilizar en el lodo de perforación para enfriar el hierro y los recortes de perforación, y llevar las plagas del corte a la superficie, mejorando la capacidad del lodo para transportar rocas. Se ha utilizado en el campo petrolífero de Shengli como esparcidor y transporte de fluidos en pozos con un efecto notable y se ha puesto en práctica. En el fondo del pozo, cuando se encuentra una velocidad de corte muy alta, debido al comportamiento reológico único del HEC, la viscosidad del fluido de perforación puede ser localmente cercana a la viscosidad del agua. Por un lado, se mejora la velocidad de perforación, la broca no es fácil de calentar y se prolonga la vida útil de la broca. Por otro lado, los agujeros perforados están limpios y tienen una alta permeabilidad. Especialmente en estructuras de roca dura, este efecto es muy obvio y puede ahorrar muchos materiales. .

En general, se cree que la potencia requerida para la circulación del fluido de perforación a una velocidad determinada depende en gran medida de la viscosidad del fluido de perforación, y el uso de fluido de perforación HEC puede reducir significativamente la fricción hidrodinámica, reduciendo así la necesidad de presión de la bomba. Por tanto, también se reduce la sensibilidad a la pérdida de circulación. Además, el par de arranque se puede reducir cuando el ciclo se reanuda después del apagado.

La solución de cloruro de potasio de HEC se utilizó como fluido de perforación para mejorar la estabilidad del pozo. La formación desigual se mantiene en un estado estable para aliviar los requisitos del revestimiento. El fluido de perforación mejora aún más la capacidad de transporte de roca y limita la difusión de los recortes.

HEC puede mejorar la adhesión incluso en solución electrolítica. En el sensible fluido de perforación a menudo se encuentra agua salina que contiene iones de sodio, iones de calcio, iones de cloruro e iones de bromo. Este fluido de perforación está espesado con HEC, lo que puede mantener la solubilidad del gel y la buena capacidad de elevación de la viscosidad dentro del rango de concentración de sal y peso de los brazos humanos. Puede prevenir daños a la zona productora y aumentar la tasa de perforación y la producción de petróleo.

El uso de HEC también puede mejorar en gran medida el rendimiento de pérdida de fluido del lodo en general. Mejora enormemente la estabilidad del barro. Se puede agregar HEC como aditivo a una suspensión de bentonita salina no dispersable para reducir la pérdida de agua y aumentar la viscosidad sin aumentar la resistencia del gel. Al mismo tiempo, la aplicación de HEC al lodo de perforación puede eliminar la dispersión de arcilla y evitar el colapso del pozo. La eficiencia de la deshidratación ralentiza la tasa de hidratación de la lutita arcillosa en la pared del pozo, y el efecto de cobertura de una larga cadena de HEC sobre la roca de la pared del pozo fortalece la estructura de la roca y dificulta su hidratación y desconchado, lo que provoca el colapso. En formaciones de alta permeabilidad, los aditivos para la pérdida de agua, como el carbonato de calcio, resinas de hidrocarburos seleccionadas o granos de sal solubles en agua, pueden ser eficaces, pero en condiciones extremas, una alta concentración de solución de remediación de la pérdida de agua (es decir, en cada barril de solución) puede ser usado

HEC 1,3-3,2 kg) para evitar la pérdida de agua en lo profundo de la zona de producción.

HEC también se puede utilizar como gel protector no fermentable en el lodo de perforación para el tratamiento de pozos y para alta presión (200 presión atmosférica) y medición de temperatura.

La ventaja de utilizar HEC es que los procesos de perforación y terminación pueden utilizar el mismo lodo, reducen la dependencia de otros dispersantes, diluyentes y reguladores de PH, y el manejo y almacenamiento de líquidos son muy convenientes.

(2.) Fluido de fracturación:

En el fluido de fracturación, la HEC puede aumentar la viscosidad y la HEC en sí no tiene ningún efecto sobre la capa de aceite, no bloquea la gluma de fractura y puede fracturarse bien. También tiene las mismas características que el fluido de craqueo a base de agua, como una fuerte capacidad de suspensión de arena y una pequeña resistencia a la fricción. La mezcla de 0,1-2% de agua y alcohol, espesada con HEC y otras sales yodadas como potasio, sodio y plomo, se inyectó en el pozo de petróleo a alta presión para fracturarlo y el flujo se restableció en 48 horas. Los fluidos de fracturación a base de agua elaborados con HEC prácticamente no tienen residuos después de la licuefacción, especialmente en formaciones con baja permeabilidad a las que no se les puede drenar los residuos. En condiciones alcalinas, el complejo se forma con soluciones de cloruro de manganeso, cloruro de cobre, nitrato de cobre, sulfato de cobre y dicromato, y se utiliza especialmente como apuntalante que transporta fluidos de fracturación. El uso de HEC puede evitar la pérdida de viscosidad debido a las altas temperaturas del fondo del pozo, la fractura de la zona de petróleo y aun así lograr buenos resultados en pozos con temperaturas superiores a 371 C. En condiciones del fondo del pozo, el HEC no es fácil de pudrir ni deteriorar, y el residuo es bajo. por lo que básicamente no bloqueará el camino del petróleo, lo que provocará contaminación subterránea. En términos de rendimiento, es mucho mejor que el pegamento comúnmente utilizado en fracturas, como el Field Elite. Phillips Petroleum también comparó la composición de éteres de celulosa como carboximetilcelulosa, carboximetilhidroxietilcelulosa, hidroxietilcelulosa, hidroxipropilcelulosa y metilcelulosa, y decidió que HEC era la mejor solución.

Después de que se utilizó el fluido de fracturación con una concentración de HEC de fluido base del 0,6 % y un agente reticulante de sulfato de cobre en el yacimiento petrolífero de Daqing en China, se concluye que, en comparación con otras adherencias naturales, el uso de HEC en el fluido de fracturación tiene las ventajas de “(1) la el fluido base no se pudre fácilmente después de ser preparado y puede colocarse por más tiempo; (2) el residuo es bajo. Y esto último es la clave para que HEC se utilice ampliamente en la fractura de pozos petroleros en el extranjero.

(3.) Terminación y reparación:

El fluido de terminación bajo en sólidos de HEC evita que las partículas de lodo bloqueen el espacio del yacimiento a medida que se acerca al yacimiento. Las propiedades de pérdida de agua también evitan que grandes cantidades de agua ingresen al embalse desde el lodo para garantizar la capacidad productiva del embalse.

HEC reduce la resistencia del lodo, lo que reduce la presión de la bomba y reduce el consumo de energía. Su excelente solubilidad en sal también garantiza que no se produzcan precipitaciones al acidificar los pozos de petróleo.

En operaciones de terminación e intervención, la viscosidad de HEC se utiliza para transferir grava. Agregar de 0,5 a 1 kg de HEC por barril de fluido de trabajo puede transportar grava y grava desde el pozo, lo que resulta en una mejor distribución radial y longitudinal de la grava en el fondo del pozo. La eliminación posterior del polímero simplifica enormemente el proceso de eliminación del fluido de reparación y terminación. En raras ocasiones, las condiciones del fondo del pozo requieren acciones correctivas para evitar que el lodo regrese a la boca del pozo durante la perforación y reparación y la pérdida de fluido en circulación. En este caso, se puede utilizar una solución de HEC de alta concentración para inyectar rápidamente entre 1,3 y 3,2 kg de HEC por barril de agua en el fondo del pozo. Además, en casos extremos, se pueden poner alrededor de 23 kg de HEC en cada barril de diésel y bombearlos hacia el pozo, hidratándolo lentamente a medida que se mezcla con el agua de roca en el pozo.

La permeabilidad de los núcleos de arena saturados con una solución de 500 milidarcy a una concentración de 0,68 kg de HEC por barril se puede restaurar a más del 90% mediante acidificación con ácido clorhídrico. Además, el fluido de finalización HEC que contiene carbonato de calcio, que se preparó a partir de 136 ppm de agua de mar adulta sólida sin filtrar, recuperó el 98 % de la tasa de filtración original después de que la torta de filtración se eliminó de la superficie del elemento filtrante con ácido.