HEC öljynporaukseen

Hydroksietyyliselluloosaa (HEC) käytetään laajasti monilla teollisuuden aloilla sen erinomaisten sakeuttamis-, suspensio-, dispersio- ja vedenpidätysominaisuuksiensa vuoksi. Erityisesti öljykentällä HEC:tä on käytetty poraus-, viimeistely-, työstö- ja murtoprosesseissa, pääasiassa suolaveden sakeuttajana ja monissa muissa erityissovelluksissa.

HECöljykenttien käyttöön

(1) Suolan sietokyky:

HEC:llä on erinomainen suolan sietokyky elektrolyyteille. Koska HEC on ioniton materiaali, se ei ionisoidu vesiväliaineessa eikä tuota saostumisjäännöstä johtuen järjestelmän korkeasta suolapitoisuudesta, mikä johtaa sen viskositeetin muuttumiseen.

HEC sakeuttaa monia suuripitoisuuksia yksi- ja kaksiarvoisia elektrolyyttiliuoksia, kun taas anioniset kuitulinkkerit, kuten CMC, tuottavat suolaa pois joistakin metalli-ioneista. Öljykenttäsovelluksissa veden kovuus ja suolapitoisuus eivät vaikuta HEC:hen, ja se voi jopa sakeuttaa raskaita nesteitä, jotka sisältävät korkeita sinkki- ja kalsiumioneja. Vain alumiinisulfaatti voi saostaa sen. HEC:n sakeuttamisvaikutus makeassa vedessä ja kyllästetyssä NaCl-, CaCl2- ja ZnBr2CaBr2-raskaselektrolyytissä.

Tämä suolansietokyky antaa HEC:lle mahdollisuuden olla tärkeässä roolissa sekä tämän kaivon että offshore-kentän kehittämisessä.

(2) Viskositeetti ja leikkausnopeus:

Vesiliukoinen HEC liukenee sekä kuumaan että kylmään veteen, muodostaen viskositeettia ja muodostaen väärennettyjä muoveja. Sen vesiliuos on pinta-aktiivinen ja pyrkii muodostamaan vaahtoa. Yleisellä öljykentällä käytetty keski- ja korkeaviskositeettinen HEC-liuos on ei-newtonilainen, ja siinä on korkea pseudoplastisuus, ja viskositeettiin vaikuttaa leikkausnopeus. Pienellä leikkausnopeudella HEC-molekyylit asettuvat satunnaisesti, mikä johtaa korkean viskositeetin ketjun kimppuun, mikä parantaa viskositeettia: suurella leikkausnopeudella molekyylit suuntautuvat virtaussuunnan mukaan, mikä vähentää virtausvastusta ja viskositeetti pienenee leikkausnopeuden kasvaessa.

Union Carbide (UCC) päätteli lukuisissa kokeissa, että porausnesteen reologinen käyttäytyminen on epälineaarista ja se voidaan ilmaista teholain avulla:

Leikkausjännitys = K (leikkausnopeus)n

Missä n on liuoksen tehollinen viskositeetti pienellä leikkausnopeudella (1s-1).

N on kääntäen verrannollinen leikkauslaimennukseen. .

Mutatekniikassa k ja n ovat hyödyllisiä laskettaessa nesteen tehollista viskositeettia porausreiän olosuhteissa. Yritys on kehittänyt arvojoukon k:lle ja n:lle, kun HEC(4400cps) käytettiin porausmutakomponenttina (taulukko 2). Tämä taulukko koskee kaikkia HEC-liuospitoisuuksia makeassa ja suolaisessa vedessä (0,92 kg/1 nacL). Tästä taulukosta löytyy keskimääräisiä (100-200 rpm) ja pieniä (15-30 rpm) leikkausnopeuksia vastaavat arvot.

HEC:n käyttö öljykentällä

(1) Porausneste

HEC-lisättyjä porausnesteitä käytetään yleisesti kovan kallion porauksessa ja erikoistilanteissa, kuten kiertovesihäviön hallinta, liiallinen vesihävikki, epänormaali paine ja epätasaiset liuskemuodostelmat. Käyttötulokset ovat hyvät myös porauksessa ja suurten reikien porauksessa.

Sakeuttamis-, ripustus- ja voiteluominaisuuksiensa ansiosta HEC:tä voidaan käyttää porausmutassa raudan ja porausjätteiden jäähdyttämiseen sekä leikkaavien tuholaisten tuomiseen pintaan, mikä parantaa mudan kiven kantavuutta. Sitä on käytetty Shenglin öljykentällä porausreiän levitys- ja kantajana, jolla on merkittävä vaikutus ja se on otettu käyttöön. Porareiässä, kun törmäät erittäin suureen leikkausnopeuteen, HEC:n ainutlaatuisen reologisen käyttäytymisen vuoksi porausnesteen viskositeetti voi olla paikallisesti lähellä veden viskositeettia. Toisaalta porausnopeus paranee, terä ei ole helppo lämmetä ja terän käyttöikä pitenee. Toisaalta poratut reiät ovat puhtaita ja niillä on korkea läpäisevyys. Varsinkin kovan kiven rakenteessa tämä vaikutus on hyvin ilmeinen, voi säästää paljon materiaaleja. .

Yleisesti uskotaan, että porausnesteen kiertoon vaadittava teho tietyllä nopeudella riippuu suurelta osin porausnesteen viskositeetista, ja HEC-porausnesteen käyttö voi vähentää merkittävästi hydrodynaamista kitkaa, mikä vähentää pumpun paineen tarvetta. Siten myös herkkyys verenkierron menettämiselle vähenee. Lisäksi käynnistysmomenttia voidaan vähentää, kun sykli jatkuu sammutuksen jälkeen.

HEC:n kaliumkloridiliuosta käytettiin porausnesteenä parantamaan porausreiän vakautta. Epätasainen muodostus pidetään vakaassa tilassa kotelon vaatimusten helpottamiseksi. Porausneste parantaa edelleen kiven kantavuutta ja rajoittaa hakkuiden leviämistä.

HEC voi parantaa tarttuvuutta jopa elektrolyyttiliuoksessa. Herkässä porausnesteessä esiintyy usein suolaista vettä, joka sisältää natriumioneja, kalsiumioneja, kloridi-ioneja ja bromi-ioneja. Tämä porausneste on sakeutettu HEC:llä, joka voi pitää geelin liukoisuuden ja hyvän viskositeetin nostokyvyn suolapitoisuuden ja ihmisen käsivarsien painon alueella. Se voi estää tuotantoalueen vaurioitumisen ja lisätä porausnopeutta ja öljyn tuotantoa.

HEC:n käyttö voi myös parantaa huomattavasti yleisen mudan nesteenpoistokykyä. Parantaa huomattavasti mudan vakautta. HEC:tä voidaan lisätä lisäaineena ei-dispergoituvaan suolaliuosbentoniittilietteeseen vedenhäviön vähentämiseksi ja viskositeetin lisäämiseksi geelin lujuutta lisäämättä. Samanaikaisesti HEC:n levittäminen porauslietteeseen voi poistaa saven leviämisen ja estää kaivon romahtamisen. Kuivumistehokkuus hidastaa liejuliuskeen hydratoitumista kairanreiän seinämässä ja HEC:n pitkän ketjun peittävä vaikutus porareiän seinämän kallioon vahvistaa kallion rakennetta ja vaikeuttaa hydratoitumista ja lohkeilua, mikä johtaa romahtamiseen. Korkean läpäisevyyden muodostumissa vettä hävittävät lisäaineet, kuten kalsiumkarbonaatti, valitut hiilivetyhartsit tai vesiliukoiset suolarakeet voivat olla tehokkaita, mutta äärimmäisissä olosuhteissa suuri vesihävikin korjausliuospitoisuus (eli jokaisessa liuostynnyrissä) voidaan käyttää

HEC 1,3-3,2 kg) estämään veden menetyksen syvälle tuotantoalueelle.

HEC:tä voidaan käyttää myös käymättömänä suojageelinä porausmutassa kaivonkäsittelyyn sekä korkean paineen (200 ilmakehän paine) ja lämpötilan mittaukseen.

HEC:n käytön etuna on, että poraus- ja viimeistelyprosesseissa voidaan käyttää samaa mutaa, mikä vähentää riippuvuutta muista dispergointiaineista, laimentimista ja pH:n säätelijöistä, nesteiden käsittely ja varastointi ovat erittäin käteviä.

(2.) Murtumisneste:

Murtonesteessä HEC voi nostaa viskositeettia, eikä HEC itsessään vaikuta öljykerrokseen, ei estä murtumisliimaa, voi murtua hyvin. Sillä on myös samat ominaisuudet kuin vesipohjaisella krakkausnesteellä, kuten vahva hiekkaripustuskyky ja pieni kitkakestävyys. HEC:llä ja muilla jodituilla suoloilla, kuten kaliumilla, natriumilla ja lyijyllä sakeutettu 0,1-2 % vesi-alkoholiseos injektoitiin öljykaivoon korkeassa paineessa murtamista varten ja virtaus palautui 48 tunnin kuluessa. HEC:llä valmistetuissa vesipohjaisissa murtumisnesteissä ei ole käytännössä lainkaan jäämiä nesteyttämisen jälkeen, etenkään muodostelmissa, joiden läpäisevyys on alhainen ja joita ei voida tyhjentää jäämistä. Alkalisissa olosuhteissa kompleksi muodostuu mangaanikloridin, kuparikloridin, kuparinitraatin, kuparisulfaatin ja dikromaattiliuosten kanssa, ja sitä käytetään erityisesti tukiaineen kuljettamiseen murtumisnesteitä. HEC:n käytöllä voidaan välttää korkeista porausreikien lämpötiloista johtuva viskositeetin menetys, öljyvyöhykkeen murtuminen ja silti saavuttaa hyviä tuloksia kaivoissa, joiden lämpötila on korkeampi kuin 371 C. Kaivoolosuhteissa HEC ei ole helppo mätää ja huonontua, ja jäännös on alhainen, joten se ei periaatteessa estä öljypolkua, mikä johtaa maanalaiseen saastumiseen. Suorituskyvyltään se on paljon parempi kuin murtamiseen yleisesti käytetty liima, kuten kenttäeliitti. Phillips Petroleum vertasi myös selluloosaeettereiden, kuten karboksimetyyliselluloosan, karboksimetyylihydroksietyyliselluloosan, hydroksietyyliselluloosan, hydroksipropyyliselluloosan ja metyyliselluloosan, koostumusta ja päätti, että HEC oli paras ratkaisu.

Sen jälkeen kun murtonestettä, jonka perusnesteen HEC-pitoisuus on 0,6 % ja silloitusainetta kuparisulfaattia käytettiin Daqingin öljykentällä Kiinassa, pääteltiin, että verrattuna muihin luonnollisiin tarttumiin HEC:n käytöllä murtonesteessä on etuja: "(1) perusneste ei ole helppo mätää valmistuksen jälkeen, ja se voidaan sijoittaa pidemmäksi aikaa; (2) jäännös on alhainen. Ja jälkimmäinen on avain HEC:n laajamittaiseen käyttöön öljynporaamisessa ulkomailla.

(3.) Valmistus ja työskentely:

HEC:n vähäkiinteä täydennysneste estää mutahiukkasia tukkimasta säiliötilaa, kun se lähestyy säiliötä. Vedenhäviöominaisuudet myös estävät suuria määriä vettä pääsemästä säiliöön mudasta, mikä varmistaa säiliön tuotantokapasiteetin.

HEC vähentää mutavastusta, mikä alentaa pumpun painetta ja vähentää virrankulutusta. Sen erinomainen suolaliukoisuus varmistaa myös sen, ettei öljykaivoa hapoteta saostumasta.

Valmistus- ja interventiooperaatioissa HEC:n viskositeettia käytetään soran siirtoon. Lisäämällä 0,5-1 kg HEC per työnesteen tynnyri voi kuljettaa soraa ja soraa porausreiästä, mikä johtaa paremmin soran säteittäiseen ja pitkittäiseen jakautumiseen pohjareiässä. Polymeerin myöhempi poisto yksinkertaistaa huomattavasti työ- ja viimeistelynesteen poistoprosessia. Harvinaisissa tapauksissa porausolosuhteet vaativat korjaavia toimenpiteitä, jotta muta ei pääse palaamaan kaivon päähän porauksen ja työskentelyn aikana sekä kiertävän nesteen menetys. Tässä tapauksessa korkean pitoisuuden HEC-liuoksella voidaan ruiskuttaa nopeasti 1,3-3,2 kg HEC:tä tynnyriä kohti pohjareikään. Lisäksi äärimmäisissä tapauksissa jokaiseen dieseltynnyriin voidaan laittaa noin 23 kg HEC:tä ja pumpata alas akselista, kosteuttaen sitä hitaasti, kun se sekoittuu kiviveteen reiässä.

500 millidarcy-liuoksella pitoisuudessa 0,68 kg HEC per tynnyri kyllästettyjen hiekkaytimien läpäisevyys voidaan palauttaa yli 90 %:iin happamoittamalla suolahapolla. Lisäksi kalsiumkarbonaattia sisältävä HEC-täydennysneste, joka valmistettiin 136 ppm:stä suodattamattomasta kiinteästä aikuisen merivedestä, sai talteen 98 % alkuperäisestä tihkumisnopeudesta sen jälkeen, kun suodatinkakku oli poistettu suodatinelementin pinnalta hapolla.