HEC do wierceń naftowych

Hydroksyetyloceluloza (HEC) jest szeroko stosowana w wielu sektorach przemysłu ze względu na doskonałe właściwości zagęszczania, tworzenia zawiesiny, dyspersji i zatrzymywania wody. Szczególnie na polach naftowych HEC jest stosowany w procesach wierceń, wykańczania, przebudowy i szczelinowania, głównie jako zagęszczacz w solance oraz w wielu innych specyficznych zastosowaniach.

HECwłaściwości związane z użytkowaniem pól naftowych

(1) Tolerancja soli:

HEC ma doskonałą tolerancję na sól w przypadku elektrolitów. Ponieważ HEC jest materiałem niejonowym, nie będzie ulegał jonizacji w środowisku wodnym i nie będzie wytwarzał pozostałości po wytrąceniu ze względu na obecność w układzie wysokiego stężenia soli, co spowoduje zmianę jego lepkości.

HEC zagęszcza wiele roztworów jednowartościowych i dwuwartościowych elektrolitów o wysokim stężeniu, podczas gdy anionowe łączniki włókniste, takie jak CMC, powodują wysalanie niektórych jonów metali. W zastosowaniach na polach naftowych HEC jest całkowicie niezależny od twardości wody i stężenia soli i może nawet zagęszczać ciężkie płyny zawierające wysokie stężenia jonów cynku i wapnia. Tylko siarczan glinu może go wytrącić. Zagęszczające działanie HEC w słodkiej wodzie i nasyconym ciężkim elektrolicie NaCl, CaCl2 i ZnBr2CaBr2.

Ta tolerancja na sól daje HEC możliwość odegrania ważnej roli zarówno w zagospodarowaniu złóż odwiertowych, jak i przybrzeżnych.

(2) Lepkość i szybkość ścinania:

Rozpuszczalny w wodzie HEC rozpuszcza się zarówno w gorącej, jak i zimnej wodzie, powodując lepkość i tworząc fałszywe tworzywa sztuczne. Jego wodny roztwór jest powierzchniowo czynny i ma tendencję do tworzenia piany. Roztwór HEC o średniej i wysokiej lepkości stosowany na ogólnych polach naftowych jest nienewtonowski i wykazuje wysoki stopień pseudoplastyczności, a na lepkość wpływa szybkość ścinania. Przy małej szybkości ścinania cząsteczki HEC są rozmieszczone losowo, co powoduje splątanie łańcuchów o dużej lepkości, co poprawia lepkość: przy dużej szybkości ścinania cząsteczki orientują się zgodnie z kierunkiem przepływu, zmniejszając opór przepływu, a lepkość maleje wraz ze wzrostem szybkości ścinania.

Na podstawie dużej liczby eksperymentów firma Union Carbide (UCC) doszła do wniosku, że zachowanie reologiczne płuczki wiertniczej jest nieliniowe i można je wyrazić za pomocą prawa potęgowego:

Naprężenie ścinające = K (szybkość ścinania)n

Gdzie, n jest efektywną lepkością roztworu przy małej szybkości ścinania (1s-1).

N jest odwrotnie proporcjonalne do rozcieńczenia przy ścinaniu. .

W inżynierii błotnej k i n są przydatne przy obliczaniu efektywnej lepkości płynu w warunkach odwiertowych. Firma opracowała zestaw wartości k i n, gdy jako składnik płuczki wiertniczej zastosowano HEC(4400cps) (tabela 2). Niniejsza tabela dotyczy wszystkich stężeń roztworów HEC w wodzie słodkiej i słonej (0,92 kg/1 nacL). Z tej tabeli można znaleźć wartości odpowiadające średnim (100-200 obr/min) i niskim (15-30 obr/min) szybkościom ścinania.

Zastosowanie HEC na polach naftowych

(1) Płyn wiertniczy

Płuczki wiertnicze z dodatkiem HEC są powszechnie stosowane przy wierceniu skał twardych oraz w sytuacjach specjalnych, takich jak kontrola utraty wody w obiegu, nadmierna utrata wody, nieprawidłowe ciśnienie i nierówne formacje łupków. Wyniki stosowania są również dobre przy wierceniu i wierceniu dużych otworów.

Ze względu na swoje właściwości zagęszczające, zawieszające i smarujące, HEC może być stosowany w płuczce wiertniczej do chłodzenia żelaza i zwiercin oraz wynoszenia na powierzchnię szkodników tnących, poprawiając zdolność płuczki do przenoszenia skał. Stosowano go na polu naftowym Shengli jako płyn do rozprowadzania i przenoszenia odwiertów z niezwykłym efektem i został zastosowany w praktyce. W odwiercie, w przypadku napotkania bardzo dużej prędkości ścinania, ze względu na unikalne zachowanie reologiczne HEC, lepkość płuczki wiertniczej może być lokalnie zbliżona do lepkości wody. Z jednej strony poprawia się szybkość wiercenia, a wiertło nie jest łatwe do nagrzania, a żywotność wiertła jest wydłużona. Z drugiej strony wywiercone otwory są czyste i charakteryzują się dużą przepuszczalnością. Szczególnie w przypadku twardej skały efekt ten jest bardzo oczywisty i pozwala zaoszczędzić wiele materiałów. .

Powszechnie uważa się, że moc potrzebna do cyrkulacji płuczki wiertniczej przy danej prędkości jest w dużej mierze zależna od lepkości płuczki wiertniczej, a zastosowanie płuczki wiertniczej HEC może znacznie zmniejszyć tarcie hydrodynamiczne, zmniejszając w ten sposób potrzebę stosowania ciśnienia pompy. W ten sposób zmniejsza się również wrażliwość na utratę krążenia. Ponadto moment rozruchowy można zmniejszyć, gdy cykl zostanie wznowiony po wyłączeniu.

Roztwór chlorku potasu firmy HEC zastosowano jako płuczkę wiertniczą w celu poprawy stabilności odwiertu. Nierówna formacja jest utrzymywana w stabilnym stanie, aby złagodzić wymagania dotyczące osłonki. Płuczka dodatkowo poprawia nośność skał i ogranicza dyfuzję zwiercin.

HEC może poprawić przyczepność nawet w roztworze elektrolitu. We wrażliwej płuczce wiertniczej często spotyka się słoną wodę zawierającą jony sodu, jony wapnia, jony chlorku i jony bromu. Ta płuczka wiertnicza jest zagęszczana HEC, który może utrzymać rozpuszczalność żelu i dobrą zdolność podnoszenia lepkości w zakresie stężenia soli i ciężaru ludzkich ramion. Może zapobiegać uszkodzeniom strefy produkcyjnej i zwiększać szybkość wierceń i produkcję ropy.

Stosowanie HEC może również znacznie poprawić wydajność utraty płynu w ogólnym błocie. Znacznie poprawiają stabilność błota. HEC można dodać jako dodatek do niedyspergowalnej zawiesiny bentonitu w soli fizjologicznej w celu zmniejszenia utraty wody i zwiększenia lepkości bez zwiększania wytrzymałości żelu. Jednocześnie zastosowanie HEC do płuczki wiertniczej może usunąć dyspersję gliny i zapobiec zapadnięciu się odwiertu. Skuteczność odwadniania spowalnia tempo hydratacji łupków mułowych na ścianie odwiertu, a efekt pokrywania długiego łańcucha HEC na skale ściany odwiertu wzmacnia strukturę skały i utrudnia jej uwodnienie i odpryskiwanie, co prowadzi do zawalenia się. W formacjach o wysokiej przepuszczalności mogą być skuteczne dodatki zmniejszające utratę wody, takie jak węglan wapnia, wybrane żywice węglowodorowe lub rozpuszczalne w wodzie ziarna soli, ale w ekstremalnych warunkach wysokie stężenie roztworu do usuwania strat wody (tj. w każdej beczce roztworu) może być używany

HEC 1,3-3,2 kg), aby zapobiec utracie wody w głąb strefy produkcyjnej.

HEC można również stosować jako niefermentujący żel ochronny w płuczce wiertniczej do oczyszczania odwiertów oraz do pomiaru wysokiego ciśnienia (200 barów) i pomiaru temperatury.

Zaletą stosowania HEC jest to, że w procesach wiercenia i wykańczania można wykorzystywać tę samą płuczkę, co zmniejsza zależność od innych środków dyspergujących, rozcieńczalników i regulatorów PH, a obsługa i przechowywanie cieczy jest bardzo wygodne.

(2.) Płyn szczelinujący:

W płynie szczelinującym HEC może podnieść lepkość, a sam HEC nie ma wpływu na warstwę oleju, nie blokuje kleju pękającego, może dobrze pękać. Ma również te same właściwości, co płyn krakujący na bazie wody, takie jak silna zdolność zawieszania piasku i mały opór tarcia. Mieszaninę 0,1–2% wody i alkoholu, zagęszczoną HEC i innymi solami jodowanymi, takimi jak potas, sód i ołów, wstrzyknięto do odwiertu naftowego pod wysokim ciśnieniem w celu szczelinowania i przepływ przywrócono w ciągu 48 godzin. Wodne płyny szczelinujące wykonane z HEC praktycznie nie pozostawiają pozostałości po upłynnieniu, szczególnie w formacjach o niskiej przepuszczalności, których nie można usunąć z pozostałości. W warunkach zasadowych kompleks tworzy się z roztworów chlorku manganu, chlorku miedzi, azotanu miedzi, siarczanu miedzi i dwuchromianu i jest specjalnie stosowany do płynów szczelinujących zawierających propant. Zastosowanie HEC pozwala uniknąć utraty lepkości spowodowanej wysokimi temperaturami w odwiercie, pękaniem strefy naftowej, a mimo to pozwala uzyskać dobre wyniki w odwiertach o temperaturze wyższej niż 371°C. W warunkach odwiertowych HEC nie jest łatwo gnić i pogarszać się, a pozostałość jest niska, więc zasadniczo nie będzie blokował ścieżki oleju, powodując zanieczyszczenie gruntu. Pod względem wydajności jest znacznie lepszy od powszechnie stosowanych klejów do szczelinowania, takich jak Field Elite. Phillips Petroleum porównał także skład eterów celulozy, takich jak karboksymetyloceluloza, karboksymetylohydroksyetyloceluloza, hydroksyetyloceluloza, hydroksypropyloceluloza i metyloceluloza, i zdecydował, że HEC będzie najlepszym rozwiązaniem.

Po zastosowaniu płynu szczelinującego o stężeniu HEC w płynie bazowym 0,6% i środka sieciującego w postaci siarczanu miedzi na polu naftowym Daqing w Chinach, stwierdza się, że w porównaniu z innymi naturalnymi adhezjami, zastosowanie HEC w płynie szczelinującym ma zalety polegające na „(1) płyn bazowy po przygotowaniu nie ulega łatwo gniciu i można go przechowywać przez dłuższy czas; (2) pozostałość jest niska. To ostatnie jest kluczem do szerokiego zastosowania HEC w szczelinowaniu szybów naftowych za granicą.

(3.) Ukończenie i przeróbka:

Płyn wykończeniowy firmy HEC o niskiej zawartości części stałych zapobiega blokowaniu przestrzeni zbiornika przez cząsteczki błota w miarę zbliżania się do zbiornika. Właściwości związane z utratą wody zapobiegają również przedostawaniu się dużych ilości wody z mułu do zbiornika, aby zapewnić wydajność produkcyjną zbiornika.

HEC zmniejsza opór błota, co obniża ciśnienie pompy i zmniejsza zużycie energii. Doskonała rozpuszczalność soli zapewnia również brak opadów podczas zakwaszania odwiertów naftowych.

Podczas operacji wykończeniowych i interwencyjnych lepkość HEC jest wykorzystywana do przenoszenia żwiru. Dodanie 0,5–1 kg HEC na baryłkę płynu roboczego może spowodować usunięcie żwiru i żwiru z odwiertu, co skutkuje lepszym promieniowym i wzdłużnym rozprowadzaniem żwiru w odwiercie. Późniejsze usunięcie polimeru znacznie upraszcza proces usuwania płynu do uzupełnień i wykończeń. W rzadkich przypadkach warunki w odwiercie wymagają działań naprawczych, aby zapobiec powrotowi błota do głowicy odwiertu podczas wiercenia i przebudowy oraz utracie płynu krążącego. W takim przypadku można zastosować roztwór HEC o wysokim stężeniu, aby szybko wstrzyknąć 1,3–3,2 kg HEC na baryłkę odwiertu. Ponadto w skrajnych przypadkach do każdej beczki oleju napędowego można umieścić około 23 kg HEC i wpompować go do szybu, powoli go nawilżając podczas mieszania się z wodą skalną w odwiercie.

Przepuszczalność rdzeni piaskowych nasyconych roztworem milidarcy 500 w stężeniu 0,68 kg HEC na baryłkę można przywrócić do ponad 90% poprzez zakwaszenie kwasem solnym. Ponadto płyn uzupełniający HEC zawierający węglan wapnia, który został wytworzony ze 136 ppm niefiltrowanej stałej wody morskiej, odzyskał 98% pierwotnego współczynnika przesączania po usunięciu placka filtracyjnego z powierzchni elementu filtrującego za pomocą kwasu.