HEC pentru forarea petrolului

Hidroxietilceluloza (HEC) este utilizată pe scară largă în multe sectoare industriale pentru proprietățile sale excelente de îngroșare, suspensie, dispersie și reținere a apei. În special în domeniul petrolier, HEC a fost utilizat în procesele de foraj, finalizare, reparare și fracturare, în principal ca agent de îngroșare în saramură și în multe alte aplicații specifice.

HECproprietăți la utilizarea câmpurilor petroliere

(1) Toleranță la sare:

HEC are o toleranță excelentă la sare pentru electroliți. Deoarece HEC este un material neionic, acesta nu va fi ionizat în mediul de apă și nu va produce reziduuri de precipitare din cauza prezenței unei concentrații mari de săruri în sistem, având ca rezultat modificarea vâscozității acestuia.

HEC îngroșează multe soluții de electroliți monovalenți și bivalenți cu concentrație mare, în timp ce linkerii de fibre anionice, cum ar fi CMC, produc sărarea unor ioni metalici. În aplicațiile pe câmpuri petroliere, HEC este complet neafectat de duritatea apei și concentrația de sare și poate chiar îngroșa fluidele grele care conțin concentrații mari de ioni de zinc și calciu. Numai sulfatul de aluminiu îl poate precipita. Efectul de îngroșare al HEC în apă dulce și electrolit greu saturat de NaCl, CaCl2 și ZnBr2CaBr2.

Această toleranță la sare oferă HEC oportunitatea de a juca un rol important atât în ​​dezvoltarea acestui puț, cât și în dezvoltarea câmpului offshore.

(2) Vâscozitate și viteză de forfecare:

HEC solubil în apă se dizolvă atât în ​​apă caldă, cât și în apă rece, producând vâscozitate și formând materiale plastice false. Soluția sa apoasă este activă la suprafață și tinde să formeze spume. Soluția de HEC cu vâscozitate medie și mare utilizată în câmpul petrolier general este non-newtoniană, prezentând un grad ridicat de pseudoplastic, iar vâscozitatea este afectată de viteza de forfecare. La viteză scăzută de forfecare, moleculele HEC sunt aranjate aleatoriu, rezultând încurcături de lanț cu vâscozitate ridicată, ceea ce îmbunătățește vâscozitatea: la viteză mare de forfecare, moleculele devin orientate cu direcția curgerii, reducând rezistența la curgere, iar vâscozitatea scade odată cu creșterea ratei de forfecare.

Printr-un număr mare de experimente, Union Carbide (UCC) a concluzionat că comportamentul reologic al fluidului de foraj este neliniar și poate fi exprimat prin legea puterii:

Efort de forfecare = K (viteza de forfecare)n

Unde, n este vâscozitatea efectivă a soluției la o viteză de forfecare scăzută (1s-1).

N este invers proporțional cu diluția prin forfecare. .

În ingineria noroiului, k și n sunt utile atunci când se calculează vâscozitatea efectivă a fluidului în condiții de fund. Compania a dezvoltat un set de valori pentru k și n când HEC(4400cps) a fost utilizat ca componentă a noroiului de foraj (tabelul 2). Acest tabel se aplică tuturor concentrațiilor de soluții HEC în apă dulce și sărată (0,92 kg/1 nacL). Din acest tabel, pot fi găsite valorile corespunzătoare vitezei de forfecare medii (100-200rpm) și scăzute (15-30rpm).

Aplicarea HEC în câmpul petrolier

(1) Fluid de foraj

Fluidele de foraj adăugate HEC sunt utilizate în mod obișnuit în forajul din roci dure și în situații speciale, cum ar fi controlul pierderii de apă în circulație, pierderea excesivă de apă, presiunea anormală și formațiunile de șist neuniforme. Rezultatele aplicării sunt bune și la găurire și găuri mari.

Datorită proprietăților sale de îngroșare, suspensie și lubrifiere, HEC poate fi utilizat în noroiul de foraj pentru a răci fierul și a tăierilor de foraj și pentru a aduce la suprafață dăunătorii tăietori, îmbunătățind capacitatea de transport a rocii a noroiului. A fost folosit în câmpul petrolier Shengli ca foraj de împrăștiere și transport de fluid cu efect remarcabil și a fost pus în practică. În foraj, când se întâlnește o viteză de forfecare foarte mare, datorită comportamentului reologic unic al HEC, vâscozitatea fluidului de foraj poate fi local apropiată de vâscozitatea apei. Pe de o parte, rata de foraj este îmbunătățită, iar burghiul nu este ușor de încălzit, iar durata de viață a burghiului este prelungită. Pe de altă parte, găurile forate sunt curate și au o permeabilitate ridicată. În special în structura de rocă tare, acest efect este foarte evident, poate economisi o mulțime de materiale. .

În general, se crede că puterea necesară pentru circulația fluidului de foraj la o rată dată depinde în mare măsură de vâscozitatea fluidului de foraj, iar utilizarea fluidului de foraj HEC poate reduce semnificativ frecarea hidrodinamică, reducând astfel nevoia de presiune a pompei. Astfel, se reduce și sensibilitatea la pierderea circulației. În plus, cuplul de pornire poate fi redus atunci când ciclul se reia după oprire.

Soluția de clorură de potasiu de la HEC a fost folosită ca fluid de foraj pentru a îmbunătăți stabilitatea sondei. Formația neuniformă este menținută într-o stare stabilă pentru a ușura cerințele carcasei. Fluidul de foraj îmbunătățește și mai mult capacitatea de transport a rocii și limitează difuzia tăierilor.

HEC poate îmbunătăți aderența chiar și în soluție de electroliți. Apa salină care conține ioni de sodiu, ioni de calciu, ioni de clorură și ioni de brom este adesea întâlnită în fluidul de foraj sensibil. Acest fluid de foraj este îngroșat cu HEC, care poate menține solubilitatea gelului și o bună capacitate de ridicare a vâscozității în intervalul de concentrație de sare și greutatea brațelor umane. Poate preveni deteriorarea zonei de producție și poate crește rata de foraj și producția de petrol.

Utilizarea HEC poate, de asemenea, îmbunătăți considerabil performanța de pierdere de lichid a noroiului general. Îmbunătățește considerabil stabilitatea noroiului. HEC poate fi adăugat ca aditiv la o suspensie de bentonită salină nedispersabilă pentru a reduce pierderea de apă și a crește vâscozitatea fără a crește rezistența gelului. În același timp, aplicarea HEC pe noroiul de foraj poate elimina dispersia de argilă și poate preveni prăbușirea puțului. Eficiența deshidratării încetinește rata de hidratare a șisturii noroioase pe peretele găurii de foraj, iar efectul de acoperire al lanțului lung de HEC pe roca peretelui găurii de foraj întărește structura rocii și îngreunează hidratarea și spălarea, ducând la prăbușire. În formațiunile cu permeabilitate ridicată, aditivii pentru pierderea apei, cum ar fi carbonatul de calciu, rășinile de hidrocarburi selectate sau boabele de sare solubile în apă pot fi eficienți, dar în condiții extreme, o concentrație mare de soluție de remediere a pierderilor de apă (adică, în fiecare butoi de soluție) poate fi folosit

HEC 1,3-3,2 kg) pentru a preveni pierderea apei adânc în zona de producție.

HEC poate fi folosit și ca gel de protecție nefermentabil în noroiul de foraj pentru tratarea puțurilor și pentru măsurarea presiunii înalte (200 presiune atmosferică) și a temperaturii.

Avantajul utilizării HEC este că procesele de forare și finalizare pot folosi același noroi, reduc dependența de alți dispersanți, diluanți și regulatori de PH, manipularea și depozitarea lichidelor sunt foarte convenabile.

(2.) Fluid de fracturare:

În fluidul de fracturare, HEC poate ridica vâscozitatea, iar HEC în sine nu are niciun efect asupra stratului de ulei, nu va bloca gluma de fractură, se poate fractura bine. De asemenea, are aceleași caracteristici ca fluidul de cracare pe bază de apă, cum ar fi capacitatea puternică de suspensie a nisipului și rezistența mică la frecare. Amestecul apă-alcool 0,1-2%, îngroșat cu HEC și alte săruri iodate, cum ar fi potasiu, sodiu și plumb, a fost injectat în puțul de petrol la presiune mare pentru fracturare, iar curgerea a fost restabilită în 48 de ore. Fluidele de fracturare pe bază de apă realizate cu HEC practic nu au reziduuri după lichefiere, în special în formațiunile cu permeabilitate scăzută care nu pot fi drenate de reziduuri. În condiții alcaline, complexul se formează cu soluții de clorură de mangan, clorură de cupru, azotat de cupru, sulfat de cupru și dicromat și este utilizat în special pentru fluide de fracturare care transportă substanțe de susținere. Utilizarea HEC poate evita pierderea de vâscozitate din cauza temperaturilor ridicate din foră, fracturarea zonei de ulei și totuși obține rezultate bune în puțuri mai mari de 371 C. În condiții de fund, HEC nu este ușor să putrezească și să se deterioreze, iar reziduul este scăzut, deci practic nu va bloca calea petrolului, rezultând poluare subterană. În ceea ce privește performanța, este mult mai bun decât lipiciul utilizat în mod obișnuit în fracturare, cum ar fi elita de câmp. Phillips Petroleum a comparat, de asemenea, compoziția eterilor de celuloză, cum ar fi carboximetil celuloza, carboximetil hidroxietil celuloza, hidroxietil celuloza, hidroxipropil celuloza și metil celuloza și a decis că HEC este cea mai bună soluție.

După ce fluidul de fracturare cu concentrație de HEC fluid de bază de 0,6% și agent de reticulare sulfat de cupru a fost utilizat în câmpul petrolier Daqing din China, se ajunge la concluzia că, în comparație cu alte aderențe naturale, utilizarea HEC în fluidul de fracturare are avantajele „(1) fluidul de bază nu se putrezește ușor după ce a fost pregătit și poate fi plasat mai mult timp; (2) reziduul este scăzut. Iar aceasta din urmă este cheia pentru ca HEC să fie utilizat pe scară largă în fracturarea puțurilor de petrol în străinătate.

(3.) Finalizare și reparare:

Fluidul de completare cu conținut scăzut de solid de la HEC împiedică particulele de noroi să blocheze spațiul rezervorului pe măsură ce se apropie de rezervor. Proprietățile de pierdere a apei împiedică, de asemenea, să intre în rezervor cantități mari de apă din noroi pentru a asigura capacitatea productivă a rezervorului.

HEC reduce rezistența la noroi, ceea ce scade presiunea pompei și reduce consumul de energie. Solubilitatea sa excelentă în sare asigură, de asemenea, că nu există precipitații la acidizarea puțurilor de petrol.

În operațiunile de finalizare și intervenție, vâscozitatea HEC este utilizată pentru transferul pietrișului. Adăugarea a 0,5-1 kg HEC pe butoi de fluid de lucru poate transporta pietriș și pietriș din foraj, rezultând o distribuție mai bună radială și longitudinală a pietrișului în jos. Îndepărtarea ulterioară a polimerului simplifică foarte mult procesul de îndepărtare a fluidului de prelucrare și de finalizare. În rare ocazii, condițiile de fond de puț necesită acțiuni corective pentru a preveni întoarcerea noroiului în capul sondei în timpul forării și lucrărilor de reparație și pierderea fluidului circulant. În acest caz, o soluție de HEC cu concentrație ridicată poate fi utilizată pentru a injecta rapid 1,3-3,2 kg de HEC pe baril de apă în fundul gropii. În plus, în cazuri extreme, aproximativ 23 kg de HEC pot fi introduse în fiecare butoi de motorină și pompate în jos, hidratându-l încet pe măsură ce se amestecă cu apa de rocă în gaură.

Permeabilitatea miezurilor de nisip saturate cu soluție de 500 milidarcy la o concentrație de 0,68 kg HEC pe baril poate fi restabilită la mai mult de 90% prin acidificare cu acid clorhidric. În plus, fluidul de completare HEC care conține carbonat de calciu, care a fost făcut din 136 ppm de apă de mare adultă solidă nefiltrată, a recuperat 98% din rata de infiltrație inițială după ce turta de filtrare a fost îndepărtată de pe suprafața elementului de filtrare de către acid.