HEC برای حفاری نفت

هیدروکسی اتیل سلولز (HEC) به دلیل خواص عالی ضخیم شدن، تعلیق، پراکندگی و حفظ آب به طور گسترده در بسیاری از بخش های صنعتی استفاده می شود. به خصوص در میدان نفتی، HEC در فرآیندهای حفاری، تکمیل، کار و شکست، عمدتاً به عنوان غلیظ کننده در آب نمک و در بسیاری از کاربردهای خاص دیگر استفاده شده است.

HECخواص استفاده از میادین نفتی

(1) تحمل نمک:

HEC تحمل نمک بسیار خوبی برای الکترولیت ها دارد. از آنجایی که HEC یک ماده غیر یونی است، در محیط آبی یونیزه نمی شود و به دلیل وجود غلظت بالای نمک در سیستم، باقیمانده بارش تولید نمی کند و در نتیجه ویسکوزیته آن تغییر می کند.

HEC بسیاری از محلول های الکترولیت تک ظرفیتی و دو ظرفیتی با غلظت بالا را غلیظ می کند، در حالی که پیوند دهنده های فیبر آنیونی مانند CMC نمک را از برخی یون های فلزی تولید می کنند. در کاربردهای میدان نفتی، HEC کاملاً تحت تأثیر سختی آب و غلظت نمک قرار نمی گیرد و حتی می تواند مایعات سنگین حاوی غلظت بالای یون های روی و کلسیم را غلیظ کند. فقط سولفات آلومینیوم می تواند آن را رسوب دهد. اثر ضخیم شدن HEC در آب شیرین و الکترولیت سنگین NaCl، CaCl2 و ZnBr2CaBr2 اشباع شده.

این تحمل نمک به HEC این فرصت را می دهد تا نقش مهمی در توسعه این چاه و میدان دریایی ایفا کند.

(2) ویسکوزیته و نرخ برش:

HEC محلول در آب هم در آب گرم و هم در آب سرد حل می شود و ویسکوزیته ایجاد می کند و پلاستیک های تقلبی را تشکیل می دهد. محلول آبی آن فعال سطحی است و تمایل به تشکیل کف دارد. محلول HEC با ویسکوزیته متوسط ​​و بالا که در میدان نفتی عمومی استفاده می شود غیر نیوتنی است و درجه بالایی از کاذب پلاستیکی را نشان می دهد و ویسکوزیته تحت تأثیر نرخ برش قرار می گیرد. در نرخ برش کم، مولکول‌های HEC به‌طور تصادفی مرتب می‌شوند، که منجر به درهم تنیدگی‌های زنجیره‌ای با ویسکوزیته بالا می‌شود، که ویسکوزیته را بهبود می‌بخشد: در نرخ برشی بالا، مولکول‌ها با جهت جریان جهت‌گیری می‌شوند، مقاومت در برابر جریان کاهش می‌یابد، و ویسکوزیته با افزایش نرخ برش کاهش می‌یابد.

از طریق تعداد زیادی آزمایش، یونیون کاربید (UCC) به این نتیجه رسید که رفتار رئولوژیکی سیال حفاری غیرخطی است و می تواند با قانون توان بیان شود:

تنش برشی = K (نرخ برشی)n

که در آن، n ویسکوزیته موثر محلول در نرخ برش کم (1s-1) است.

N با رقت برشی نسبت معکوس دارد. .

در مهندسی گل، k و n هنگام محاسبه ویسکوزیته موثر سیال در شرایط چاله مفید هستند. این شرکت مجموعه ای از مقادیر برای k و n را در زمانی که HEC (4400cps) به عنوان یک جزء گل حفاری استفاده شد، ایجاد کرده است (جدول 2). این جدول برای تمام غلظت های محلول HEC در آب شیرین و نمک (0.92 کیلوگرم / 1 nacL) اعمال می شود. از این جدول، مقادیر مربوط به نرخ برش متوسط ​​(100-200rpm) و پایین (15-30rpm) را می توان یافت.

کاربرد HEC در میدان نفتی

(1) سیال حفاری

سیالات حفاری اضافه شده HEC معمولاً در حفاری سنگ سخت و در موقعیت‌های خاص مانند کنترل تلفات آب در گردش، تلفات بیش از حد آب، فشار غیرعادی و تشکیلات شیل ناهموار استفاده می‌شوند. نتایج کاربرد در حفاری و حفاری سوراخ بزرگ نیز خوب است.

به دلیل خاصیت ضخیم شدن، تعلیق و روان کنندگی، HEC را می توان در گل حفاری برای خنک کردن آهن و قلمه های حفاری استفاده کرد و آفات برش را به سطح آورد و ظرفیت حمل سنگ گل را بهبود بخشید. در میدان نفتی شنگلی به عنوان پخش کننده و حمل سیال گمانه با تاثیری چشمگیر مورد استفاده قرار گرفته است. در گودال، هنگام مواجهه با نرخ برش بسیار بالا، به دلیل رفتار رئولوژیکی منحصر به فرد HEC، ویسکوزیته سیال حفاری می تواند به صورت موضعی نزدیک به ویسکوزیته آب باشد. از یک طرف، سرعت حفاری بهبود می یابد، و بیت به راحتی گرم نمی شود، و عمر مفید بیت طولانی می شود. از طرفی سوراخ های حفر شده تمیز و دارای نفوذپذیری بالایی هستند. به خصوص در ساختار سنگ سخت، این اثر بسیار آشکار است، می تواند مواد زیادی را ذخیره کند. .

عموماً اعتقاد بر این است که توان مورد نیاز برای گردش سیال حفاری در یک نرخ معین تا حد زیادی به ویسکوزیته سیال حفاری بستگی دارد و استفاده از سیال حفاری HEC می تواند اصطکاک هیدرودینامیکی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و در نتیجه نیاز به فشار پمپ را کاهش دهد. بنابراین، حساسیت به از دست دادن گردش خون نیز کاهش می یابد. علاوه بر این، گشتاور راه اندازی را می توان با از سرگیری چرخه پس از خاموش شدن کاهش داد.

محلول کلرید پتاسیم HEC به عنوان مایع حفاری برای بهبود پایداری چاه استفاده شد. سازند ناهموار در حالت پایدار نگه داشته می شود تا نیازهای پوشش را کاهش دهد. سیال حفاری ظرفیت حمل سنگ را بیشتر بهبود می بخشد و انتشار قلمه ها را محدود می کند.

HEC می تواند چسبندگی را حتی در محلول الکترولیت بهبود بخشد. آب شور حاوی یون‌های سدیم، یون‌های کلسیم، یون‌های کلرید و یون‌های برم اغلب در سیال حفاری حساس مشاهده می‌شود. این مایع حفاری با HEC ضخیم شده است، که می تواند حلالیت ژل و توانایی بالا بردن ویسکوزیته خوب را در محدوده غلظت نمک و وزن بازوهای انسان حفظ کند. می تواند از آسیب به منطقه تولید جلوگیری کند و میزان حفاری و تولید نفت را افزایش دهد.

استفاده از HEC همچنین می تواند عملکرد از دست دادن مایع گل عمومی را تا حد زیادی بهبود بخشد. تا حد زیادی پایداری گل را بهبود می بخشد. HEC را می توان به عنوان یک افزودنی به دوغاب بنتونیت نمکی غیر قابل پخش برای کاهش اتلاف آب و افزایش ویسکوزیته بدون افزایش استحکام ژل اضافه کرد. در عین حال، اعمال HEC بر روی گل حفاری می تواند پراکندگی خاک رس را حذف کرده و از ریزش چاه جلوگیری کند. راندمان آبگیری سرعت هیدراتاسیون شیل گل روی دیواره گمانه را کاهش می دهد و اثر پوششی زنجیره بلند HEC بر روی سنگ دیواره گمانه ساختار سنگ را تقویت می کند و هیدراته شدن و پوسته شدن را دشوار می کند و در نتیجه فرو می ریزد. در سازندهای با نفوذپذیری بالا، افزودنی‌های کم‌آب مانند کربنات کلسیم، رزین‌های هیدروکربنی منتخب یا دانه‌های نمک محلول در آب ممکن است مؤثر باشند، اما در شرایط شدید، غلظت بالایی از محلول اصلاح از دست دادن آب (یعنی در هر بشکه محلول) ممکن است استفاده شود

HEC 1.3-3.2kg) برای جلوگیری از اتلاف آب در عمق منطقه تولید.

HEC همچنین می تواند به عنوان یک ژل محافظ غیرقابل تخمیر در گل حفاری برای تصفیه چاه و برای فشار بالا (200 فشار اتمسفر) و اندازه گیری دما استفاده شود.

مزیت استفاده از HEC این است که فرآیندهای حفاری و تکمیل می توانند از گل یکسان استفاده کنند، وابستگی به سایر پخش کننده ها، رقیق کننده ها و تنظیم کننده های PH را کاهش دهند، حمل و نگهداری مایعات بسیار راحت است.

(2.) مایع شکست:

در مایع شکست، HEC می تواند ویسکوزیته را بلند کند، و HEC خود هیچ تاثیری بر لایه روغن ندارد، گلوم شکستگی را مسدود نمی کند، می تواند به خوبی شکسته شود. همچنین دارای همان ویژگی های مایع ترک خوردگی مبتنی بر آب است، مانند قابلیت تعلیق قوی شنی و مقاومت در برابر اصطکاک کوچک. مخلوط 0.1-2 درصد آب و الکل، غلیظ شده توسط HEC و سایر نمک های یددار مانند پتاسیم، سدیم و سرب، برای شکستگی با فشار بالا به چاه نفت تزریق شد و جریان در عرض 48 ساعت بازیابی شد. سیالات شکستگی مبتنی بر آب ساخته شده با HEC عملاً پس از مایع شدن هیچ باقیمانده ای ندارند، به ویژه در سازندهای با نفوذپذیری کم که نمی توان از پسماند تخلیه کرد. در شرایط قلیایی، این کمپلکس با محلول‌های کلرید منگنز، کلرید مس، نیترات مس، سولفات مس و محلول‌های دی کرومات تشکیل می‌شود و به‌ویژه برای سیالات شکافنده حامل مواد استفاده می‌شود. استفاده از HEC می تواند از افت ویسکوزیته به دلیل دمای پایین چاله، شکستن منطقه نفت جلوگیری کند و همچنان در چاه های بالاتر از 371 درجه سانتیگراد به نتایج خوبی دست یابد. بنابراین اساساً مسیر نفت را مسدود نمی کند و در نتیجه آلودگی زیرزمینی ایجاد می شود. از نظر کارایی، بسیار بهتر از چسب رایج در شکستگی، مانند الیت میدانی است. فیلیپس پترولیوم همچنین ترکیب اترهای سلولز مانند کربوکسی متیل سلولز، کربوکسی متیل هیدروکسی اتیل سلولز، هیدروکسی اتیل سلولز، هیدروکسی پروپیل سلولز و متیل سلولز را مقایسه کرد و به این نتیجه رسید که HEC بهترین راه حل است.

پس از استفاده از سیال شکستگی با غلظت 0.6% سیال پایه HEC و عامل اتصال عرضی سولفات مس در میدان نفتی Daqing در چین، به این نتیجه رسیدیم که در مقایسه با سایر چسبندگی‌های طبیعی، استفاده از HEC در سیال شکست دارای مزایایی است: (1) مایع پایه پس از آماده شدن به راحتی پوسیده نمی شود و می تواند برای مدت طولانی تری قرار گیرد. (2) باقی مانده کم است. و دومی کلیدی است که HEC به طور گسترده در شکستن چاه نفت در خارج از کشور استفاده می شود.

(3.) تکمیل و کار:

سیال تکمیلی کم جامد HEC از مسدود شدن ذرات گل در فضای مخزن با نزدیک شدن به مخزن جلوگیری می کند. خواص اتلاف آب همچنین از ورود مقادیر زیادی آب از گل و لای به مخزن جلوگیری می کند تا از ظرفیت تولیدی مخزن اطمینان حاصل شود.

HEC کشش گل را کاهش می دهد که فشار پمپ را کاهش می دهد و مصرف برق را کاهش می دهد. حلالیت عالی نمک آن همچنین تضمین می کند که هنگام اسیدی کردن چاه های نفت، بارشی وجود ندارد.

در عملیات تکمیل و مداخله از ویسکوزیته HEC برای انتقال سنگریزه استفاده می شود. افزودن 0.5-1 کیلوگرم HEC به ازای هر بشکه سیال کار می تواند شن و ماسه را از گمانه حمل کند و در نتیجه توزیع شن شعاعی و طولی بهتری در پایین چاله ایجاد کند. حذف بعدی پلیمر فرآیند حذف ورکور و سیال تکمیل را بسیار ساده می کند. در موارد نادر، شرایط چاه نیاز به اقدامات اصلاحی برای جلوگیری از بازگشت گل به دهانه چاه در حین حفاری و کار و از دست دادن سیال در گردش دارد. در این مورد، می توان از محلول HEC با غلظت بالا برای تزریق سریع 1.3-3.2 کیلوگرم HEC در هر بشکه چاله آب استفاده کرد. علاوه بر این، در موارد شدید، حدود 23 کیلوگرم HEC را می توان در هر بشکه گازوئیل ریخته و به پایین شفت پمپ کرد و به آرامی آن را هیدراته کرد زیرا با آب سنگ در سوراخ مخلوط می شود.

نفوذپذیری هسته های ماسه اشباع شده با محلول 500 میلیدارسی در غلظت 0.68 کیلوگرم HEC در هر بشکه را می توان با اسیدی شدن با اسید هیدروکلریک به بیش از 90 درصد بازگرداند. علاوه بر این، سیال تکمیلی HEC حاوی کربنات کلسیم، که از ppm 136 از آب دریای جامد بالغ تصفیه نشده ساخته شده بود، پس از حذف کیک فیلتر از سطح عنصر فیلتر توسط اسید، 98 درصد از نرخ نشت اولیه را بازیابی کرد.