HEC para perfuração de petróleo

A hidroxietilcelulose (HEC) é amplamente utilizada em diversos setores industriais por suas excelentes propriedades de espessamento, suspensão, dispersão e retenção de água. Especialmente na área de petróleo, o HEC tem sido utilizado em processos de perfuração, completação, workover e fraturamento, principalmente como espessante em salmoura, e em muitas outras aplicações específicas.

HECpropriedades para o uso de campos de petróleo

(1) Tolerância ao sal:

HEC tem excelente tolerância ao sal para eletrólitos. Por ser um material não iônico, o HEC não será ionizado em meio aquático e não produzirá resíduos de precipitação devido à presença de alta concentração de sais no sistema, resultando na alteração de sua viscosidade.

HEC engrossa muitas soluções eletrolíticas monovalentes e bivalentes de alta concentração, enquanto ligantes de fibra aniônica, como CMC, produzem salga de alguns íons metálicos. Em aplicações em campos petrolíferos, o HEC não é afetado pela dureza da água e pela concentração de sal e pode até mesmo engrossar fluidos pesados ​​contendo altas concentrações de íons de zinco e cálcio. Somente o sulfato de alumínio pode precipitá-lo. Efeito espessante de HEC em água doce e eletrólito pesado saturado de NaCl, CaCl2 e ZnBr2CaBr2.

Esta tolerância ao sal dá à HEC a oportunidade de desempenhar um papel importante no desenvolvimento deste poço e do campo offshore.

(2) Viscosidade e taxa de cisalhamento:

O HEC solúvel em água se dissolve em água quente e fria, produzindo viscosidade e formando plásticos falsos. Sua solução aquosa é superficialmente ativa e tende a formar espumas. A solução de HEC de média e alta viscosidade utilizada no campo petrolífero em geral é não newtoniana, apresentando alto grau de pseudoplástico, e a viscosidade é afetada pela taxa de cisalhamento. Em baixa taxa de cisalhamento, as moléculas de HEC são dispostas aleatoriamente, resultando em emaranhados de cadeia com alta viscosidade, o que melhora a viscosidade: em alta taxa de cisalhamento, as moléculas ficam orientadas com a direção do fluxo, reduzindo a resistência ao fluxo, e a viscosidade diminui com o aumento da taxa de cisalhamento.

Através de um grande número de experimentos, a Union Carbide (UCC) concluiu que o comportamento reológico do fluido de perfuração não é linear e pode ser expresso pela lei de potência:

Tensão de cisalhamento = K (taxa de cisalhamento)n

Onde, n é a viscosidade efetiva da solução a uma baixa taxa de cisalhamento (1s-1).

N é inversamente proporcional à diluição de cisalhamento. .

Na engenharia de lama, k e n são úteis no cálculo da viscosidade efetiva do fluido sob condições de fundo de poço. A empresa desenvolveu um conjunto de valores para k e n quando HEC (4400cps) foi usado como componente de lama de perfuração (tabela 2). Esta tabela se aplica a todas as concentrações de soluções HEC em água doce e salgada (0,92kg/1 nacL). Nesta tabela podem ser encontrados os valores correspondentes às taxas de cisalhamento médias (100-200rpm) e baixas (15-30rpm).

Aplicação de HEC no campo de petróleo

(1) Fluido de perfuração

Os fluidos de perfuração adicionados HEC são comumente usados ​​na perfuração de rochas duras e em situações especiais, como controle de perda de água circulante, perda excessiva de água, pressão anormal e formações irregulares de xisto. Os resultados da aplicação também são bons em perfuração e perfuração de grandes furos.

Devido às suas propriedades de espessamento, suspensão e lubrificação, o HEC pode ser usado na lama de perfuração para resfriar ferro e cascalhos de perfuração e trazer pragas de corte para a superfície, melhorando a capacidade de suporte de rocha da lama. Ele tem sido usado no campo petrolífero de Shengli como espalhamento de poço e transporte de fluido com efeito notável e foi colocado em prática. No fundo do poço, ao encontrar taxas de cisalhamento muito altas, devido ao comportamento reológico único do HEC, a viscosidade do fluido de perfuração pode estar localmente próxima da viscosidade da água. Por um lado, a taxa de perfuração é melhorada, a broca não é fácil de aquecer e a vida útil da broca é prolongada. Por outro lado, os furos perfurados são limpos e possuem alta permeabilidade. Principalmente em estruturas de rocha dura, esse efeito é muito óbvio, podendo economizar muitos materiais. .

Acredita-se geralmente que a potência necessária para a circulação do fluido de perfuração a uma determinada taxa depende em grande parte da viscosidade do fluido de perfuração, e o uso do fluido de perfuração HEC pode reduzir significativamente o atrito hidrodinâmico, reduzindo assim a necessidade de pressão da bomba. Assim, a sensibilidade à perda de circulação também é reduzida. Além disso, o torque de partida pode ser reduzido quando o ciclo for retomado após o desligamento.

A solução de cloreto de potássio da HEC foi usada como fluido de perfuração para melhorar a estabilidade do poço. A formação irregular é mantida em um estado estável para facilitar os requisitos do revestimento. O fluido de perfuração melhora ainda mais a capacidade de suporte de rocha e limita a difusão de cascalhos.

HEC pode melhorar a adesão mesmo em solução eletrolítica. Água salina contendo íons sódio, íons cálcio, íons cloreto e íons bromo é frequentemente encontrada no fluido de perfuração sensível. Este fluido de perfuração é espessado com HEC, o que pode manter a solubilidade do gel e a boa capacidade de elevação da viscosidade dentro da faixa de concentração de sal e peso dos braços humanos. Pode evitar danos à zona de produção e aumentar a taxa de perfuração e a produção de petróleo.

O uso do HEC também pode melhorar muito o desempenho da perda de fluido da lama em geral. Melhore muito a estabilidade da lama. HEC pode ser adicionado como aditivo a uma pasta de bentonita salina não dispersível para reduzir a perda de água e aumentar a viscosidade sem aumentar a resistência do gel. Ao mesmo tempo, a aplicação de HEC à lama de perfuração pode remover a dispersão da argila e evitar o colapso do poço. A eficiência de desidratação retarda a taxa de hidratação do xisto lamacento na parede do poço, e o efeito de cobertura da longa cadeia de HEC na rocha da parede do poço fortalece a estrutura da rocha e dificulta a hidratação e a fragmentação, resultando em colapso. Em formações de alta permeabilidade, aditivos para perda de água, como carbonato de cálcio, resinas de hidrocarbonetos selecionadas ou grãos de sal solúveis em água, podem ser eficazes, mas em condições extremas, uma alta concentração de solução de remediação para perda de água (ou seja, em cada barril de solução) pode ser usado

HEC 1,3-3,2kg) para evitar a perda de água profundamente na zona de produção.

HEC também pode ser usado como um gel protetor não fermentável em lama de perfuração para tratamento de poços e para medição de alta pressão (200 pressão atmosférica) e temperatura.

A vantagem de usar HEC é que os processos de perfuração e completação podem usar a mesma lama, reduzir a dependência de outros dispersantes, diluentes e reguladores de PH, o manuseio e armazenamento de líquidos são muito convenientes.

(2.) Fluido de fraturamento:

No fluido de fraturamento, o HEC pode aumentar a viscosidade, e o próprio HEC não tem efeito na camada de óleo, não bloqueará a gluma de fratura e pode fraturar bem. Ele também possui as mesmas características do fluido de craqueamento à base de água, como forte capacidade de suspensão de areia e pequena resistência ao atrito. A mistura água-álcool de 0,1-2%, espessada por HEC e outros sais iodados como potássio, sódio e chumbo, foi injetada no poço de petróleo em alta pressão para fraturamento, e o fluxo foi restaurado em 48 horas. Os fluidos de fraturamento à base de água feitos com HEC praticamente não apresentam resíduos após a liquefação, especialmente em formações com baixa permeabilidade que não podem ser drenadas de resíduos. Em condições alcalinas, o complexo é formado com soluções de cloreto de manganês, cloreto de cobre, nitrato de cobre, sulfato de cobre e dicromato, e é especialmente utilizado para propantes que transportam fluidos de fraturamento. O uso de HEC pode evitar a perda de viscosidade devido às altas temperaturas de fundo de poço, fraturando a zona de óleo, e ainda alcançar bons resultados em poços superiores a 371 C. Em condições de fundo de poço, HEC não é fácil de apodrecer e deteriorar, e o resíduo é baixo, portanto, basicamente não bloqueará o caminho do petróleo, resultando em poluição subterrânea. Em termos de desempenho, é muito melhor do que a cola comumente usada em fraturamento, como a elite de campo. A Phillips Petroleum também comparou a composição de éteres de celulose, como carboximetilcelulose, carboximetil hidroxietil celulose, hidroxietil celulose, hidroxipropil celulose e metil celulose, e decidiu que HEC era a melhor solução.

Depois que o fluido de fraturamento com concentração de HEC de fluido base de 0,6% e agente de reticulação de sulfato de cobre foi usado no campo petrolífero de Daqing, na China, conclui-se que, em comparação com outras adesões naturais, o uso de HEC no fluido de fraturamento tem as vantagens de “(1) o o fluido base não apodrece facilmente após ser preparado e pode ser colocado por mais tempo; (2) o resíduo é baixo. E este último é a chave para que o HEC seja amplamente utilizado no fraturamento de poços de petróleo no exterior.

(3.) Conclusão e workover:

O fluido de completação com baixo teor de sólidos da HEC evita que partículas de lama bloqueiem o espaço do reservatório à medida que se aproxima do reservatório. As propriedades de perda de água também evitam que grandes quantidades de água entrem no reservatório a partir da lama para garantir a capacidade produtiva do reservatório.

O HEC reduz o arrasto da lama, o que diminui a pressão da bomba e reduz o consumo de energia. Sua excelente solubilidade em sal também garante que não haja precipitação na acidificação de poços de petróleo.

Nas operações de completação e intervenção, a viscosidade do HEC é utilizada para transferir cascalho. Adicionar 0,5-1 kg de HEC por barril de fluido de trabalho pode transportar cascalho e cascalho do poço, resultando em melhor distribuição radial e longitudinal de cascalho no fundo do poço. A remoção subsequente do polímero simplifica grandemente o processo de remoção do fluido de recondicionamento e de completação. Em raras ocasiões, as condições de fundo de poço exigem ação corretiva para evitar que a lama retorne à cabeça do poço durante a perfuração e recondicionamento e perda de fluido circulante. Neste caso, uma solução HEC de alta concentração pode ser usada para injetar rapidamente 1,3-3,2 kg de HEC por barril de água no fundo do poço. Além disso, em casos extremos, cerca de 23kg de HEC podem ser colocados em cada barril de diesel e bombeados pelo poço, hidratando-o lentamente à medida que se mistura com a água das rochas no buraco.

A permeabilidade dos núcleos de areia saturados com solução de 500 milidarcia na concentração de 0,68 kg de HEC por barril pode ser restaurada para mais de 90% por acidificação com ácido clorídrico. Além disso, o fluido de completação HEC contendo carbonato de cálcio, que foi feito a partir de 136 ppm de água do mar adulta sólida não filtrada, recuperou 98% da taxa de infiltração original depois que a torta de filtro foi removida da superfície do elemento filtrante por ácido.