HEC za bušenje nafte

Hidroksietil celuloza (HEC) naširoko se koristi u mnogim industrijskim sektorima zbog svojih izvrsnih svojstava zgušnjavanja, suspenzije, disperzije i zadržavanja vode. Osobito u naftnim poljima, HEC se koristio u procesima bušenja, dovršavanja, remonta i lomljenja, uglavnom kao zgušnjivač slane vode, te u mnogim drugim specifičnim primjenama.

HECsvojstva za korištenje naftnih polja

(1) Tolerancija na sol:

HEC izvrsno podnosi sol za elektrolite. Kako je HEC neionski materijal, neće se ionizirati u vodenom mediju i neće proizvoditi taloženje zbog prisutnosti visoke koncentracije soli u sustavu, što rezultira promjenom njegove viskoznosti.

HEC zgušnjava mnoge monovalentne i bivalentne otopine elektrolita visoke koncentracije, dok povezivači anionskih vlakana kao što je CMC proizvode isoljavanje nekih metalnih iona. U primjenama na naftnim poljima, na HEC potpuno ne utječu tvrdoća vode i koncentracija soli, a može čak i zgusnuti teške tekućine koje sadrže visoke koncentracije iona cinka i kalcija. Može ga istaložiti samo aluminijev sulfat. Učinak zgušnjavanja HEC-a u slatkoj vodi i zasićenom teškom elektrolitu NaCl, CaCl2 i ZnBr2CaBr2.

Ova otpornost na sol daje HEC-u priliku da igra važnu ulogu u razvoju ove bušotine i odobalnog polja.

(2) Viskoznost i brzina smicanja:

HEC topiv u vodi otapa se iu toploj iu hladnoj vodi, stvarajući viskoznost i stvarajući lažnu plastiku. Njegova vodena otopina je površinski aktivna i sklona stvaranju pjene. Otopina HEC srednje i visoke viskoznosti koja se koristi u općim naftnim poljima je ne-Newtonova, pokazuje visok stupanj pseudoplastičnosti, a na viskoznost utječe brzina smicanja. Pri niskoj brzini smicanja, HEC molekule su nasumično raspoređene, što rezultira lančanim zapletima s visokom viskoznošću, što poboljšava viskoznost: pri visokoj brzini smicanja, molekule postaju usmjerene prema smjeru protoka, smanjujući otpor protoku, a viskoznost se smanjuje s povećanjem brzine smicanja.

Kroz veliki broj eksperimenata, Union Carbide (UCC) je zaključio da je reološko ponašanje tekućine za bušenje nelinearno i da se može izraziti potencijskim zakonom:

Smično naprezanje = K (brzina smicanja)n

Gdje je n efektivna viskoznost otopine pri niskoj brzini smicanja (1s-1).

N je obrnuto proporcionalan smičnom razrjeđenju. .

U inženjerstvu isplaka, k i n su korisni pri izračunavanju efektivne viskoznosti fluida u uvjetima u bušotini. Tvrtka je razvila skup vrijednosti za k i n kada je HEC (4400 cps) korišten kao komponenta isplake za bušenje (tablica 2). Ova se tablica odnosi na sve koncentracije HEC otopina u slatkoj i slanoj vodi (0,92 kg/1 nacL). Iz ove tablice mogu se pronaći vrijednosti koje odgovaraju srednjim (100-200rpm) i niskim (15-30rpm) brzinama smicanja.

Primjena HEC-a u naftnim poljima

(1) Tekućina za bušenje

Tekućine za bušenje s dodatkom HEC-a obično se koriste u bušenju tvrdih stijena iu posebnim situacijama kao što su kontrola gubitka cirkulirajuće vode, prekomjerni gubitak vode, abnormalni tlak i neujednačene formacije škriljevca. Rezultati primjene također su dobri kod bušenja i bušenja velikih rupa.

Zbog svojih svojstava zgušnjavanja, suspenzije i podmazivanja, HEC se može koristiti u isplaci za bušenje za hlađenje željeza i bušotine i izbacivanje štetočina na površinu, poboljšavajući kapacitet nosivosti isplake. Korišten je u naftnom polju Shengli kao tekućina za širenje i prijenos bušotina s izvanrednim učinkom i stavljen je u praksu. U bušotini, kada se susreće s vrlo velikom brzinom smicanja, zbog jedinstvenog reološkog ponašanja HEC-a, viskoznost tekućine za bušenje može biti lokalno blizu viskoznosti vode. S jedne strane, brzina bušenja je poboljšana, a svrdlo nije lako zagrijati, a životni vijek svrdla je produljen. S druge strane, izbušene rupe su čiste i imaju visoku propusnost. Posebno u strukturi tvrdih stijena, ovaj učinak je vrlo očit, može uštedjeti mnogo materijala. .

Općenito se vjeruje da snaga potrebna za cirkulaciju tekućine za bušenje pri određenoj brzini uvelike ovisi o viskoznosti tekućine za bušenje, a uporaba HEC tekućine za bušenje može značajno smanjiti hidrodinamičko trenje, čime se smanjuje potreba za tlakom pumpe. Tako se smanjuje i osjetljivost na gubitak cirkulacije. Osim toga, početni moment može se smanjiti kada se ciklus nastavi nakon isključivanja.

HEC-ova otopina kalijevog klorida korištena je kao tekućina za bušenje za poboljšanje stabilnosti bušotine. Neravna formacija se održava u stabilnom stanju kako bi se olakšali zahtjevi za kućište. Tekućina za bušenje dodatno poboljšava kapacitet nosivosti stijene i ograničava difuziju krhotina.

HEC može poboljšati prianjanje čak iu otopini elektrolita. Slana voda koja sadrži natrijeve ione, kalcijeve ione, kloridne ione i bromove ione često se nalazi u osjetljivoj tekućini za bušenje. Ova tekućina za bušenje je zgusnuta s HEC-om, koji može održati topljivost gela i dobru sposobnost podizanja viskoznosti unutar raspona koncentracije soli i težine ljudskih ruku. Može spriječiti oštećenje proizvodne zone i povećati brzinu bušenja i proizvodnju nafte.

Korištenje HEC-a također može uvelike poboljšati učinak gubitka tekućine kod općeg blata. Znatno poboljšati stabilnost blata. HEC se može dodati kao aditiv nedisperzibilnoj slanoj bentonitnoj kaši kako bi se smanjio gubitak vode i povećala viskoznost bez povećanja čvrstoće gela. U isto vrijeme, primjenom HEC-a na isplaku za bušenje može se ukloniti disperzija gline i spriječiti kolaps bušotine. Učinkovitost dehidracije usporava stopu hidratacije muljnog škriljevca na stijenci bušotine, a učinak pokrivanja dugog lanca HEC-a na stijenu stijenke bušotine jača strukturu stijene i otežava hidrataciju i pucanje, što rezultira urušavanjem. U formacijama visoke propusnosti, aditivi za gubitak vode kao što su kalcijev karbonat, odabrane ugljikovodične smole ili zrnca soli topljiva u vodi mogu biti učinkoviti, ali u ekstremnim uvjetima, visoka koncentracija otopine za sanaciju gubitka vode (tj. u svakoj bačvi otopine) smije se koristiti

HEC 1,3-3,2 kg) kako bi se spriječio gubitak vode duboko u proizvodnoj zoni.

HEC se također može koristiti kao zaštitni gel koji ne može fermentirati u isplaci za bušenje za obradu bušotina i za mjerenje visokog tlaka (200 atmosferskog tlaka) i temperature.

Prednost korištenja HEC-a je u tome što procesi bušenja i završetka mogu koristiti istu isplaku, smanjuju ovisnost o drugim disperzantima, razrjeđivačima i PH regulatorima, rukovanje tekućinom i skladištenje su vrlo praktični.

(2.) Tekućina za lomljenje:

U tekućini za lomljenje, HEC može povećati viskoznost, a sam HEC nema utjecaja na uljni sloj, neće blokirati sloj loma, može se dobro lomiti. Također ima iste karakteristike kao tekućina za krekiranje na bazi vode, poput jake sposobnosti suspenzije pijeska i male otpornosti na trenje. Smjesa vode i alkohola od 0,1-2 %, zgusnuta HEC-om i drugim jodiranim solima kao što su kalij, natrij i olovo, ubrizgana je u naftnu bušotinu pod visokim tlakom za frakturiranje, a protok je obnovljen unutar 48 sati. Tekućine za frakturiranje na bazi vode napravljene s HEC-om praktički nemaju taloga nakon ukapljivanja, posebno u formacijama niske propusnosti iz kojih se talog ne može isušiti. U alkalnim uvjetima, kompleks se formira s otopinama mangan klorida, bakrenog klorida, bakrenog nitrata, bakrenog sulfata i dikromata, a posebno se koristi za tekućine za frakturiranje propanta. Upotrebom HEC-a može se izbjeći gubitak viskoznosti zbog visokih temperatura u bušotini, lomljenja naftne zone, i još uvijek postići dobri rezultati u bušotinama višim od 371 C. U uvjetima u bušotini, HEC nije lako trunuti i kvariti se, a ostatak je nizak, tako da u osnovi neće blokirati put nafte, što će dovesti do podzemnog onečišćenja. Što se tiče performansi, puno je bolje od uobičajeno korištenog ljepila u lomljenju, kao što je field elite. Phillips Petroleum je također usporedio sastav celuloznih etera kao što su karboksimetil celuloza, karboksimetil hidroksietil celuloza, hidroksietil celuloza, hidroksipropil celuloza i metil celuloza, te odlučio da je HEC najbolje rješenje.

Nakon što je u naftnom polju Daqing u Kini korištena tekućina za frakturiranje s koncentracijom HEC od 0,6% bazne tekućine i agensom za umrežavanje bakrenog sulfata, zaključeno je da u usporedbi s drugim prirodnim adhezijama, upotreba HEC u tekućini za frakturiranje ima prednosti „(1) baznu tekućinu nije lako istrunuti nakon pripreme i može stajati dulje vrijeme; (2) ostatak je nizak. A potonji je ključ za široku primjenu HEC-a u frakturiranju naftnih bušotina u inozemstvu.

(3.) Završetak i remont:

HEC-ova tekućina za završetak s niskim sadržajem krutine sprječava čestice isplake da blokiraju prostor ležišta dok se približavaju ležištu. Svojstva gubitka vode također sprječavaju ulazak velikih količina vode u ležište iz isplake kako bi se osigurao proizvodni kapacitet ležišta.

HEC smanjuje otpor blata, što snižava tlak pumpe i smanjuje potrošnju energije. Njegova izvrsna topljivost soli također osigurava da nema taloženja prilikom kiseljenja naftnih bušotina.

U operacijama završetka i intervencija, HEC-ova viskoznost koristi se za prijenos šljunka. Dodavanje 0,5-1 kg HEC po barelu radne tekućine može nositi šljunak i šljunak iz bušotine, što rezultira boljom radijalnom i uzdužnom distribucijom šljunka u bušotini. Naknadno uklanjanje polimera uvelike pojednostavljuje proces uklanjanja tekućine za remont i završetak. U rijetkim slučajevima, uvjeti u bušotini zahtijevaju korektivne radnje kako bi se spriječilo vraćanje isplake u ušće bušotine tijekom bušenja i remonta i gubitak tekućine u cirkulaciji. U ovom slučaju, otopina HEC visoke koncentracije može se koristiti za brzo ubrizgavanje 1,3-3,2 kg HEC po barelu vode u bušotinu. Osim toga, u ekstremnim slučajevima, oko 23 kg HEC-a može se staviti u svaku bačvu dizela i pumpati niz osovinu, polako ga hidratizirajući dok se miješa s kamenom vodom u rupi.

Propusnost pješčanih jezgri zasićenih otopinom od 500 millidarcyja u koncentraciji od 0,68 kg HEC po bačvi može se vratiti na više od 90% zakiseljavanjem klorovodičnom kiselinom. Dodatno, HEC tekućina za dovršenje koja sadrži kalcijev karbonat, koja je napravljena od 136 ppm nefiltrirane krute odrasle morske vode, obnovila je 98% izvorne stope procjeđivanja nakon što je filterski kolač uklonjen kiselinom s površine filterskog elementa.