HEC para perforación petrolífera

A hidroxietil celulosa (HEC) é moi utilizada en moitos sectores industriais polas súas excelentes propiedades de espesamento, suspensión, dispersión e retención de auga. Especialmente no campo petrolífero, o HEC utilizouse en procesos de perforación, terminación, reparación e fracturación, principalmente como espesante en salmoira, e en moitas outras aplicacións específicas.

HECpropiedades ao aproveitamento dos campos petrolíferos

(1) Tolerancia ao sal:

HEC ten unha excelente tolerancia á sal para os electrólitos. Como o HEC é un material non iónico, non se ionizará no medio acuático e non producirá residuos de precipitación debido á presenza de alta concentración de sales no sistema, o que provocará o cambio da súa viscosidade.

O HEC espesa moitas solucións de electrólitos monovalentes e bivalentes de alta concentración, mentres que os ligadores de fibras aniónicas como CMC producen salgadura dalgúns ións metálicos. Nas aplicacións de xacementos petrolíferos, o HEC non se ve afectado pola dureza da auga e a concentración de sal e mesmo pode espesar fluídos pesados ​​que conteñen altas concentracións de ións de cinc e calcio. Só o sulfato de aluminio pode precipitalo. Efecto espesante do HEC en auga doce e electrólito pesado saturado de NaCl, CaCl2 e ZnBr2CaBr2.

Esta tolerancia á sal dálle a HEC a oportunidade de desempeñar un papel importante tanto neste pozo como no desenvolvemento do campo offshore.

(2) Viscosidade e velocidade de cizallamento:

O HEC soluble en auga disólvese tanto en auga quente como fría, producindo viscosidade e formando plásticos falsos. A súa solución acuosa é tensioactiva e tende a formar espumas. A solución de HEC de viscosidade media e alta usada no campo petrolífero xeral non é newtoniana, mostrando un alto grao de pseudoplástico e a viscosidade está afectada pola velocidade de cizallamento. A baixa taxa de cizallamento, as moléculas de HEC dispóñense aleatoriamente, o que resulta en enredos de cadea con alta viscosidade, o que mellora a viscosidade: a alta velocidade de cizallamento, as moléculas oréntanse coa dirección do fluxo, reducindo a resistencia ó fluxo e a viscosidade diminúe co aumento da velocidade de cizallamento.

A través dunha gran cantidade de experimentos, Union Carbide (UCC) concluíu que o comportamento reolóxico do fluído de perforación é non lineal e pode expresarse pola lei de potencia:

Esfuerzo cortante = K (tasa de corte)n

Onde, n é a viscosidade efectiva da solución a unha baixa taxa de cizallamento (1s-1).

N é inversamente proporcional á dilución de cizallamento. .

Na enxeñaría de lodos, k e n son útiles para calcular a viscosidade efectiva do fluído en condicións de fondo do pozo. A empresa desenvolveu un conxunto de valores para k e n cando se utilizou HEC(4400cps) como compoñente de lodo de perforación (táboa 2). Esta táboa aplícase a todas as concentracións de solucións de HEC en auga doce e salgada (0,92 kg/1 nacL). Nesta táboa pódense atopar os valores correspondentes ás velocidades de cizallamento medias (100-200 rpm) e baixas (15-30 rpm).

Aplicación de HEC no campo petrolífero

(1) Fluido de perforación

Os fluídos de perforación engadidos por HEC úsanse habitualmente na perforación de rochas duras e en situacións especiais como o control da perda de auga circulante, a perda excesiva de auga, a presión anormal e as formacións irregulares de xisto. Os resultados da aplicación tamén son bos en perforación e perforación de buratos grandes.

Debido ás súas propiedades de espesamento, suspensión e lubricación, o HEC pode usarse na lama de perforación para arrefriar o ferro e os cortes de perforación, e levar pragas cortantes á superficie, mellorando a capacidade de carga da lama. Utilizouse no campo petrolífero de Shengli como pozo para espallar e transportar fluídos cun efecto notable e púxose en práctica. No fondo do pozo, cando se atopa unha taxa de cizallamento moi alta, debido ao comportamento reolóxico único do HEC, a viscosidade do fluído de perforación pode ser localmente próxima á viscosidade da auga. Por unha banda, mellora a velocidade de perforación, non é fácil quentar a broca e prolonga a vida útil da broca. Por outra banda, os buratos perforados están limpos e teñen unha alta permeabilidade. Especialmente na estrutura de rocha dura, este efecto é moi obvio, pode aforrar moitos materiais. .

En xeral, crese que a potencia necesaria para a circulación do fluído de perforación a un ritmo determinado depende en gran medida da viscosidade do fluído de perforación, e o uso de fluído de perforación HEC pode reducir significativamente a fricción hidrodinámica, reducindo así a necesidade de presión da bomba. Así, tamén se reduce a sensibilidade á perda de circulación. Ademais, o par de arranque pódese reducir cando o ciclo se retome despois da parada.

A solución de cloruro de potasio de HEC utilizouse como fluído de perforación para mellorar a estabilidade do pozo. A formación irregular mantense nun estado estable para aliviar os requisitos de envoltura. O fluído de perforación mellora aínda máis a capacidade de carga das rochas e limita a difusión dos cortes.

HEC pode mellorar a adhesión mesmo en solución de electrólitos. A auga salina que contén ións de sodio, ións calcio, ións cloruro e ións bromo adoita atoparse no fluído de perforación sensible. Este fluído de perforación está espesado con HEC, o que pode manter a solubilidade do xel e unha boa capacidade de elevación da viscosidade dentro do rango de concentración de sal e peso dos brazos humanos. Pode evitar danos á zona produtora e aumentar a taxa de perforación e a produción de petróleo.

O uso de HEC tamén pode mellorar moito o rendemento da perda de fluído do lodo xeral. Mellora moito a estabilidade do barro. O HEC pódese engadir como aditivo a unha suspensión de bentonita salina non dispersable para reducir a perda de auga e aumentar a viscosidade sen aumentar a forza do xel. Ao mesmo tempo, a aplicación de HEC ao lodo de perforación pode eliminar a dispersión da arxila e evitar o colapso do pozo. A eficiencia da deshidratación diminúe a taxa de hidratación da xisto de barro na parede do pozo, e o efecto de cubrición da cadea longa de HEC na rocha da parede do pozo fortalece a estrutura da rocha e dificulta a súa hidratación e a descomposición, o que provoca o colapso. En formacións de alta permeabilidade, os aditivos para a perda de auga como o carbonato de calcio, as resinas de hidrocarburos seleccionadas ou os grans de sal solubles en auga poden ser eficaces, pero en condicións extremas, unha alta concentración de solución de remediación da perda de auga (é dicir, en cada barril de solución) pode utilizarse

HEC 1,3-3,2 kg) para evitar a perda de auga nas profundidades da zona de produción.

O HEC tamén se pode usar como xel protector non fermentable en lodos de perforación para o tratamento de pozos e para a medición de alta presión (200 presión atmosférica) e temperatura.

A vantaxe de usar HEC é que os procesos de perforación e finalización poden usar o mesmo lodo, reducir a dependencia doutros dispersantes, diluentes e reguladores de pH, o manexo e almacenamento de líquidos son moi cómodos.

(2.) Fluido de fractura:

No fluído de fractura, o HEC pode elevar a viscosidade e o HEC en si non ten ningún efecto sobre a capa de aceite, non bloqueará a glume de fractura, pode fracturarse ben. Tamén ten as mesmas características que o fluído de craqueo a base de auga, como unha forte capacidade de suspensión de area e unha pequena resistencia á fricción. A mestura de auga e alcohol do 0,1-2%, espesada por HEC e outras sales iodadas como potasio, sodio e chumbo, inxectouse no pozo de petróleo a alta presión para a fractura, e o fluxo restableceuse en 48 horas. Os fluídos de fracturación a base de auga feitos con HEC practicamente non teñen residuos despois da licuefacción, especialmente en formacións con baixa permeabilidade que non poden ser drenadas de residuos. En condicións alcalinas, o complexo fórmase con solucións de cloruro de manganeso, cloruro de cobre, nitrato de cobre, sulfato de cobre e dicromato, e úsase especialmente para fluídos de fracturación que transportan soporte. O uso de HEC pode evitar a perda de viscosidade debido ás altas temperaturas de fondo do pozo, a fractura da zona de petróleo e aínda así conseguir bos resultados en pozos superiores a 371 C. En condicións de fondo de pozo, o HEC non é fácil de podrecer e deteriorarse e o residuo é baixo. polo que basicamente non bloqueará o camiño do petróleo, resultando en contaminación subterránea. En termos de rendemento, é moito mellor que a cola de uso común na fractura, como o campo de elite. Phillips Petroleum tamén comparou a composición de éteres de celulosa como a carboximetil celulosa, carboximetil hidroxietil celulosa, hidroxietil celulosa, hidroxipropil celulosa e metil celulosa, e decidiu que HEC era a mellor solución.

Despois de que o fluído de fractura cunha concentración de HEC de fluído base do 0,6% e axente de reticulación de sulfato de cobre fose utilizado no campo petrolífero de Daqing en China, conclúese que, en comparación con outras adhesións naturais, o uso de HEC no fluído de fracturación ten as vantaxes de "(1) O fluído base non é fácil de podrecer despois de ser preparado, e pódese colocar durante máis tempo; (2) o residuo é baixo. E isto último é a clave para que o HEC sexa amplamente utilizado na fracturación de pozos de petróleo no estranxeiro.

(3.) Finalización e reforma:

O fluído de terminación de baixo contido de sólidos de HEC evita que as partículas de barro bloqueen o espazo do depósito cando se achega ao depósito. As propiedades de perda de auga tamén impiden que grandes cantidades de auga entren no encoro procedente do lodo para garantir a capacidade produtiva do encoro.

HEC reduce o arrastre do lodo, o que reduce a presión da bomba e reduce o consumo de enerxía. A súa excelente solubilidade salina tamén garante que non haxa precipitación ao acidificar os pozos de petróleo.

Nas operacións de finalización e intervención, a viscosidade de HEC utilízase para transferir grava. Engadindo 0,5-1 kg de HEC por barril de fluído de traballo pode levar grava e grava desde o pozo, o que resulta nunha mellor distribución radial e lonxitudinal da grava no pozo. A eliminación posterior do polímero simplifica enormemente o proceso de eliminación do fluído de traballo e finalización. En raras ocasións, as condicións de fondo do pozo requiren medidas correctoras para evitar que o lodo volva á cabeza do pozo durante a perforación e a reparación e a perda de fluído circulante. Neste caso, pódese usar unha solución de HEC de alta concentración para inxectar rapidamente 1,3-3,2 kg de HEC por barril de auga no pozo. Ademais, en casos extremos, pódense poñer uns 23 kg de HEC en cada barril de gasóleo e bombearse polo eixe, hidratándoo lentamente mentres se mestura coa auga das rochas no burato.

A permeabilidade dos núcleos de area saturados con solución de 500 milidarcy a unha concentración de 0,68 kg de HEC por barril pódese restaurar a máis do 90% mediante acidificación con ácido clorhídrico. Ademais, o fluído de finalización HEC que contén carbonato de calcio, que se fixo a partir de 136 ppm de auga de mar adulta sólida non filtrada, recuperou o 98% da taxa de filtración orixinal despois de que a torta do filtro fose eliminada da superficie do elemento filtrante mediante ácido.