HEC עבור קידוחי נפט

תאית הידרוקסיאתיל (HEC) נמצאת בשימוש נרחב במגזרים תעשייתיים רבים בשל תכונותיו המצוינות של עיבוי, השעיה, פיזור ואגירת מים. במיוחד בתחום הנפט, נעשה שימוש ב-HEC בתהליכי קידוח, השלמה, עיבוד ושבר, בעיקר כחומר מעבה במי מלח, וביישומים ספציפיים רבים אחרים.

HECמאפיינים לשימוש בשדות נפט

(1) סבילות למלח:

ל-HEC סבילות מצוינת למלח לאלקטרוליטים. מכיוון ש-HEC הוא חומר לא-יוני, הוא לא מיונן במדיום מים ולא יפיק שאריות משקעים עקב הימצאות ריכוז גבוה של מלחים במערכת, וכתוצאה מכך שינוי צמיגותו.

HEC מעבה הרבה תמיסות אלקטרוליטים חד ערכיים ודו ערכיים בריכוז גבוה, בעוד שמקשרי סיבים אניונים כגון CMC מייצרים המלחה מכמה יוני מתכת. ביישומי שדה נפט, HEC אינו מושפע לחלוטין מקשיות המים ומריכוז המלחים ואף יכול לעבות נוזלים כבדים המכילים ריכוז גבוה של יוני אבץ וסידן. רק אלומיניום גופרתי יכול לזרז אותו. אפקט עיבוי של HEC במים מתוקים ואלקטרוליט כבד NaCl, CaCl2 ו-ZnBr2CaBr2 רווי.

סבילות למלח זו מעניקה ל-HEC את ההזדמנות למלא תפקיד חשוב הן בפיתוח השדה והן בשטח הימי.

(2) צמיגות וקצב גזירה:

HEC מסיס במים מתמוסס במים חמים וקרים כאחד, מייצר צמיגות ויוצר פלסטיק מזויף. התמיסה המימית שלו פעילה על פני השטח ונוטה ליצור קצף. הפתרון של HEC בעל צמיגות בינונית וגבוהה המשמש בשדה הנפט הכללי הוא לא ניוטוני, מראה רמה גבוהה של פסאודופלסטי, והצמיגות מושפעת מקצב הגזירה. בקצב גזירה נמוך, מולקולות HEC מסודרות באופן אקראי, וכתוצאה מכך מסתבכים שרשרת עם צמיגות גבוהה, מה שמשפר את הצמיגות: בקצב גזירה גבוה, מולקולות הופכות לכיוון של כיוון הזרימה, מפחיתות את ההתנגדות לזרימה, והצמיגות יורדת עם עליית קצב הגזירה.

באמצעות מספר רב של ניסויים, יוניון קרביד (UCC) הגיע למסקנה שההתנהגות הריאולוגית של נוזל הקידוח אינה ליניארית וניתנת לביטוי בחוק הכוח:

מתח גזירה = K (קצב גזירה)n

כאשר, n היא הצמיגות האפקטיבית של התמיסה בקצב גזירה נמוך (1s-1).

N הוא ביחס הפוך לדילול גזירה. .

בהנדסת בוץ, k ו-n שימושיים בעת חישוב צמיגות נוזל יעילה בתנאי בור. החברה פיתחה קבוצה של ערכים עבור k ו-n כאשר HEC(4400cps) שימש כרכיב בוץ קידוח (טבלה 2). טבלה זו חלה על כל הריכוזים של תמיסות HEC במים מתוקים ומלוחים (0.92 kg/1 nacL). מטבלה זו ניתן למצוא את הערכים התואמים לקצבי גזירה בינוניים (100-200 סל"ד) ונמוכים (15-30 סל"ד).

יישום של HEC בשדה נפט

(1) נוזל קידוח

נוזלי קידוח בתוספת HEC משמשים בדרך כלל בקידוחי סלעים קשים ובמצבים מיוחדים כגון בקרת אובדן מים במחזור, איבוד מים מוגזם, לחץ חריג ותצורות פצלים לא אחידות. תוצאות היישום טובות גם בקידוח ובקידוח חורים גדולים.

בשל תכונות העיבוי, ההשעיה והסיכה שלו, ניתן להשתמש ב-HEC בבוץ קידוח לקירור ברזל ויחורי קידוח, ולהעלאת מזיקים חותכים אל פני השטח, תוך שיפור יכולת נשיאת הסלע של הבוץ. הוא שימש בשדה הנפט של שנגלי כקידוח המתפשט ונושאת נוזלים עם השפעה יוצאת דופן ויושם בפועל. במורד הבור, כאשר נתקלים בקצב גזירה גבוה מאוד, בשל ההתנהגות הריאולוגית הייחודית של HEC, הצמיגות של נוזל הקידוח יכולה להיות קרובה מקומית לצמיגות המים. מצד אחד, קצב הקידוח משופר, והביט לא קל לחימום, וחיי השירות של הקצה מתארכים. מצד שני, החורים שנקדחו נקיים ובעלי חדירות גבוהה. במיוחד במבנה סלע קשה, אפקט זה ברור מאוד, יכול לחסוך הרבה חומרים. .

נהוג להאמין שהכוח הנדרש למחזור נוזל הקידוח בקצב נתון תלוי במידה רבה בצמיגות נוזל הקידוח, והשימוש בנוזל הקידוח HEC יכול להפחית משמעותית את החיכוך ההידרודינמי, ובכך להפחית את הצורך בלחץ המשאבה. כך גם הרגישות לאובדן מחזור הדם פוחתת. בנוסף, ניתן להפחית את מומנט ההתנעה כאשר המחזור מתחדש לאחר הכיבוי.

תמיסת אשלגן כלוריד של HEC שימשה כנוזל קידוח לשיפור יציבות קידוח הקידוח. התצורה הלא אחידה מוחזקת במצב יציב כדי להקל על דרישות המעטפת. נוזל הקידוח משפר עוד יותר את יכולת נשיאת הסלע ומגביל דיפוזיה של ייחורים.

HEC יכול לשפר את ההדבקה אפילו בתמיסת אלקטרוליטים. מים מלוחים המכילים יוני נתרן, יוני סידן, יוני כלוריד ויוני ברום נתקלים לעתים קרובות בנוזל הקידוח הרגיש. נוזל הקידוח הזה מעובה עם HEC, שיכול לשמור על מסיסות ג'ל ויכולת הרמת צמיגות טובה בטווח של ריכוזי המלח והמשקל של זרועות האדם. זה יכול למנוע נזק לאזור הייצור ולהגדיל את קצב הקידוח וייצור הנפט.

שימוש ב-HEC יכול גם לשפר מאוד את ביצועי איבוד הנוזלים של בוץ כללי. שפר מאוד את יציבות הבוץ. ניתן להוסיף HEC כתוסף לבנטוניט מלוח שאינו ניתן לפיזור כדי להפחית את איבוד המים ולהגביר את הצמיגות מבלי להגביר את חוזק הג'ל. במקביל, יישום HEC על בוץ קידוח יכול להסיר את פיזור החימר ולמנוע קריסת באר. יעילות ההתייבשות מאטה את קצב ההידרציה של פצלי בוץ על דופן הקידוח, והשפעת הכיסוי של שרשרת ארוכה של HEC על סלע דופן הקידוח מחזקת את מבנה הסלע ומקשה על ההידרדרות והתפרקות, וכתוצאה מכך לקריסה. בתצורות חדירות גבוהה, תוספים אובדן מים כגון סידן פחמתי, שרפים פחמימנים נבחרים או גרגרי מלח מסיסים במים עשויים להיות יעילים, אך בתנאים קיצוניים, ריכוז גבוה של תמיסת שיקום אובדן מים (כלומר, בכל חבית של תמיסה) ניתן להשתמש

HEC 1.3-3.2kg) כדי למנוע איבוד מים עמוק לתוך אזור הייצור.

HEC יכול לשמש גם כג'ל הגנה שאינו ניתן לתסיסה בבוץ קידוח לטיפול בבאר ולמדידה של לחץ גבוה (200 לחץ אטמוספרי) וטמפרטורות.

היתרון בשימוש ב-HEC הוא שתהליכי קידוח והשלמה יכולים להשתמש באותו בוץ, להפחית את התלות בחומרים מפזרים אחרים, מדללים ומווסתי PH, טיפול ואחסון נוזלים נוחים מאוד.

(2.) נוזל שבירה:

בנוזל השבירה, HEC יכול להרים את הצמיגות, ול-HEC עצמו אין השפעה על שכבת השמן, לא יחסום את דבק השבר, יכול להישבר היטב. יש לו גם את אותם מאפיינים כמו נוזל פיצוח על בסיס מים, כגון יכולת השעיית חול חזקה ועמידות חיכוך קטנה. תערובת 0.1-2% מים-אלכוהול, מעובה על ידי HEC ומלחי יוד אחרים כגון אשלגן, נתרן ועופרת, הוזרקה לבאר השמן בלחץ גבוה לצורך שבירה, והזרימה הוחזרה תוך 48 שעות. לנוזלי שבירה על בסיס מים המיוצרים עם HEC אין כמעט שאריות לאחר הנזלה, במיוחד בתצורות עם חדירות נמוכה שלא ניתן לנקז משאריות. בתנאים אלקליים, הקומפלקס נוצר עם תמיסות מנגן כלוריד, נחושת כלוריד, חנקתי נחושת, נחושת סולפט ודיכרומט, והוא משמש במיוחד עבור תמיסות נושאות נוזלי שבירה. השימוש ב-HEC יכול למנוע אובדן צמיגות עקב טמפרטורות גבוהות בבור, שבירה של אזור הנפט, ועדיין להשיג תוצאות טובות בבארות הגבוהות מ-371 C. בתנאים למטה, HEC לא קל להירקב ולהידרדר, והשאריות נמוכות, אז זה בעצם לא יחסום את נתיב הנפט, וכתוצאה מכך זיהום תת קרקעי. מבחינת ביצועים, זה הרבה יותר טוב מהדבק הנפוץ בשבר, כמו עילית בשטח. פיליפס פטרוליום גם השוותה את ההרכב של אתרי תאית כמו תאית קרבוקסימטיל, תאית קרבוקסימטיל הידרוקסיאתיל, תאית הידרוקסיאתיל, תאית הידרוקסיפרופיל ומתיל תאית, והחליטה ש-HEC הוא הפתרון הטוב ביותר.

לאחר שנעשה שימוש בנוזל השבירה עם ריכוז נוזל בסיס HEC של 0.6% וחומר צולב נחושת סולפט בשדה הנפט דאקינג בסין, המסקנה היא שבהשוואה להדבקות טבעיות אחרות, לשימוש ב-HEC בנוזל שבירה יש את היתרונות של "(1) נוזל הבסיס אינו קל להירקב לאחר הכנה, וניתן להניח אותו למשך זמן רב יותר; (2) השאריות נמוכות. והאחרון הוא המפתח לשימוש נרחב ב-HEC בשבירת בארות נפט בחו"ל.

(3.) השלמה ועבודה:

נוזל ההשלמה הנמוך במוצק של HEC מונע מחלקיקי בוץ לחסום את חלל המאגר כאשר הוא מתקרב למאגר. תכונות אובדן המים גם מונעות מכמויות גדולות של מים להיכנס למאגר מהבוץ כדי להבטיח את יכולת הייצור של המאגר.

HEC מפחית את גרירת הבוץ, מה שמוריד את לחץ המשאבה ומפחית את צריכת החשמל. מסיסות המלחים המצוינת שלו מבטיחה גם שאין משקעים בעת חמיצת בארות שמן.

בפעולות השלמה והתערבות, הצמיגות של HEC משמשת להעברת חצץ. הוספת 0.5-1 ק"ג HEC לחבית של נוזל עבודה יכולה לשאת חצץ וחצץ מהקידוח, וכתוצאה מכך חלוקת חצץ רדיאלית ואורכית טובה יותר למטה. ההסרה שלאחר מכן של הפולימר מפשטת מאוד את תהליך הסרת נוזל העיבוד וההשלמה. במקרים נדירים, תנאי בור מחייבים פעולה מתקנת כדי למנוע מהבוץ לחזור לראש הבאר במהלך קידוח ועבודה ואובדן נוזלים במחזור. במקרה זה, ניתן להשתמש בתמיסת HEC בריכוז גבוה כדי להזריק במהירות 1.3-3.2 ק"ג של HEC לחבית מים לבור. בנוסף, במקרים קיצוניים, ניתן להכניס כ-23 ק"ג של HEC לכל חבית סולר ולשאוב את הפיר, תוך כדי לחות איטיות תוך כדי התערבות עם מי סלע בתוך החור.

ניתן להחזיר את החדירות של ליבות חול רוויות בתמיסת 500 מילידרסי בריכוז של 0. 68 ק"ג HEC לחבית ליותר מ-90% על ידי החמצה עם חומצה הידרוכלורית. בנוסף, נוזל ההשלמה HEC המכיל סידן פחמתי, אשר היה עשוי מ-136ppm של מי ים בוגרים מוצקים לא מסוננים, החזיר 98% מקצב החלחול המקורי לאחר הסרת עוגת המסנן מפני השטח של אלמנט המסנן על ידי חומצה.