HEC для бурения нефтяных скважин

Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) широко используется во многих отраслях промышленности благодаря своим превосходным свойствам загущения, суспендирования, дисперсии и удержания воды. Особенно на нефтяных месторождениях ГЭЦ использовался в процессах бурения, заканчивания скважин, капитального ремонта и гидроразрыва пласта, в основном в качестве загустителя рассола, а также во многих других конкретных областях применения.

ГЭКнедвижимость для использования нефтяных месторождений

(1) Солеустойчивость:

ГЭЦ обладает превосходной солеустойчивостью к электролитам. Поскольку ГЭЦ является неионогенным материалом, он не будет ионизироваться в водной среде и не будет образовывать осадок из-за присутствия в системе высокой концентрации солей, что приводит к изменению ее вязкости.

ГЭЦ загущает многие растворы одновалентных и двухвалентных электролитов с высокой концентрацией, в то время как анионные линкеры волокон, такие как КМЦ, вызывают высаливание некоторых ионов металлов. В нефтяных месторождениях HEC совершенно не зависит от жесткости воды и концентрации солей и может даже загущать тяжелые жидкости, содержащие высокие концентрации ионов цинка и кальция. Только сульфат алюминия может его осаждать. Загущающий эффект ГЭЦ в пресной воде и насыщенных тяжелых электролитах NaCl, CaCl2 и ZnBr2CaBr2.

Такая солеустойчивость дает HEC возможность играть важную роль как в разработке скважин, так и в разработке морских месторождений.

(2) Вязкость и скорость сдвига:

Водорастворимый ГЭЦ растворяется как в горячей, так и в холодной воде, создавая вязкость и образуя искусственный пластик. Его водный раствор является поверхностно-активным и склонен к образованию пены. Раствор ГЭЦ средней и высокой вязкости, используемый в обычных нефтяных месторождениях, является неньютоновским, демонстрирует высокую степень псевдопластичности, а на вязкость влияет скорость сдвига. При низкой скорости сдвига молекулы ГЭЦ располагаются хаотично, что приводит к спутыванию цепей с высокой вязкостью, что улучшает вязкость: при высокой скорости сдвига молекулы ориентируются по направлению потока, уменьшая сопротивление потоку, а вязкость снижается с увеличением скорости сдвига.

В результате большого количества экспериментов компания Union Carbide (UCC) пришла к выводу, что реологическое поведение бурового раствора нелинейно и может быть выражено степенным законом:

Напряжение сдвига = K (скорость сдвига)n

Где n — эффективная вязкость раствора при низкой скорости сдвига (1 с-1).

N обратно пропорциональна сдвиговому разбавлению. .

В буровой технике k и n полезны при расчете эффективной вязкости жидкости в скважинных условиях. Компания разработала набор значений k и n при использовании ГЭЦ(4400 сП) в качестве компонента бурового раствора (таблица 2). Эта таблица применима ко всем концентрациям растворов ГЭЦ в пресной и соленой воде (0,92 кг/1 NacL). Из этой таблицы можно найти значения, соответствующие средней (100–200 об/мин) и низкой (15–30 об/мин) скоростям сдвига.

Применение ГЭЦ на нефтяном месторождении

(1) Буровой раствор

Буровые растворы с добавлением HEC обычно используются при бурении твердых пород и в особых ситуациях, таких как контроль потерь циркулирующей воды, чрезмерная потеря воды, аномальное давление и неравномерность глинистых пластов. Результаты применения также хороши при сверлении и сверлении больших отверстий.

Благодаря своим загущающим, суспендирующим и смазывающим свойствам ГЭЦ можно использовать в буровых растворах для охлаждения железа и бурового шлама, а также для вывода режущих вредителей на поверхность, улучшая несущую способность бурового раствора. Он использовался на нефтяном месторождении Шэнли в качестве скважинной жидкости для распространения и переноса с замечательным эффектом и был применен на практике. В скважине при очень высокой скорости сдвига из-за уникального реологического поведения ГЭЦ вязкость бурового раствора может быть локально близка к вязкости воды. С одной стороны, повышается скорость бурения, долото не так легко нагревается, а срок службы долота продлевается. С другой стороны, пробуренные скважины чистые и обладают высокой проницаемостью. Этот эффект очень очевиден, особенно в структуре твердых пород, что позволяет сэкономить много материалов. .

Обычно считается, что мощность, необходимая для циркуляции бурового раствора с заданной скоростью, во многом зависит от вязкости бурового раствора, а использование бурового раствора ГЭЦ позволяет значительно снизить гидродинамическое трение, тем самым снижая потребность в давлении насоса. Таким образом, чувствительность к нарушению кровообращения также снижается. Кроме того, пусковой момент может быть уменьшен при возобновлении цикла после остановки.

Раствор хлорида калия компании HEC использовался в качестве бурового раствора для улучшения стабильности ствола скважины. Неровный пласт удерживается в стабильном состоянии, чтобы облегчить требования к обсадной колонне. Буровой раствор дополнительно улучшает несущую способность породы и ограничивает диффузию шлама.

ГЭЦ может улучшить адгезию даже в растворе электролита. В чувствительном буровом растворе часто встречается соленая вода, содержащая ионы натрия, ионы кальция, ионы хлорида и ионы брома. Этот буровой раствор загущен ГЭЦ, что позволяет сохранять растворимость геля и хорошую способность поднимать вязкость в диапазоне концентрации соли и веса человеческих рук. Это может предотвратить повреждение продуктивной зоны и увеличить скорость бурения и добычу нефти.

Использование HEC также может значительно улучшить показатели водоотдачи обычного бурового раствора. Значительно улучшить стабильность грязи. ГЭЦ можно добавлять в качестве добавки к недиспергируемой солевой бентонитовой суспензии для уменьшения потерь воды и увеличения вязкости без увеличения прочности геля. В то же время применение ГЭЦ в буровом растворе позволяет удалить дисперсию глины и предотвратить обрушение скважины. Эффективность обезвоживания замедляет скорость гидратации глиняного сланца на стенке скважины, а покрывающий эффект длинной цепи ГЭЦ на породу стенки скважины укрепляет структуру породы и затрудняет ее гидратацию и растрескивание, что приводит к обрушению. В пластах с высокой проницаемостью могут быть эффективны добавки, снижающие водоотдачу, такие как карбонат кальция, выбранные углеводородные смолы или водорастворимые соли, но в экстремальных условиях высокая концентрация раствора для устранения водоотдачи (т. е. в каждом барреле раствора) может быть использован

ГЭЦ 1,3-3,2 кг) для предотвращения потерь воды вглубь производственной зоны.

ГЭЦ также можно использовать в качестве неферментируемого защитного геля в буровом растворе для обработки скважин, а также для измерения высокого давления (200 атмосфер) и температуры.

Преимущество использования HEC заключается в том, что в процессах бурения и заканчивания скважин может использоваться один и тот же буровой раствор, снижается зависимость от других диспергаторов, разбавителей и регуляторов pH, а обработка и хранение жидкостей очень удобны.

(2.) Жидкость разрыва:

В жидкости гидроразрыва ГЭЦ может повысить вязкость, а сам ГЭЦ не оказывает влияния на слой нефти, не блокирует слой трещины, может хорошо разрушаться. Он также имеет те же характеристики, что и крекинговая жидкость на водной основе, такие как сильная способность к взвешиванию песка и небольшое сопротивление трению. 0,1-2% водно-спиртовую смесь, загущенную ГЭЦ и другими йодированными солями, такими как калий, натрий и свинец, закачивалась в нефтяную скважину под высоким давлением для проведения гидроразрыва, и поток был восстановлен в течение 48 часов. Жидкости гидроразрыва на водной основе, изготовленные с использованием ГЭЦ, практически не имеют остатков после разжижения, особенно в пластах с низкой проницаемостью, из которых невозможно дренировать остатки. В щелочных условиях комплекс образуется с растворами хлорида марганца, хлорида меди, нитрата меди, сульфата меди и дихромата и специально используется для проппантов, несущих жидкости гидроразрыва. Использование ГЭЦ позволяет избежать потери вязкости из-за высоких температур в скважине, разрушения нефтяной зоны, и при этом добиться хороших результатов в скважинах с температурой выше 371°С. поэтому он практически не блокирует путь нефти, что приводит к подземному загрязнению. С точки зрения производительности он намного лучше, чем обычно используемый при гидроразрыве клей, например полевой элит. Phillips Petroleum также сравнила состав эфиров целлюлозы, таких как карбоксиметилцеллюлоза, карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза и метилцеллюлоза, и решила, что ГЭЦ является лучшим решением.

После того, как жидкость гидроразрыва с концентрацией ГЭЦ в базовой жидкости 0,6% и сшивающим агентом из сульфата меди была использована на нефтяном месторождении Дацин в Китае, был сделан вывод, что по сравнению с другими естественными адгезиями использование ГЭЦ в жидкости гидроразрыва имеет преимущества: «(1) базовая жидкость не подвержена гниению после приготовления и может храниться на более длительное время; (2) остаток низкий. И последнее является ключом к широкому использованию HEC при гидроразрыве пласта нефтяных скважин за рубежом.

(3.) Завершение и капитальный ремонт:

Жидкость для заканчивания скважин с низким содержанием твердых частиц HEC предотвращает блокирование частиц бурового раствора в пространстве пласта при приближении к пласту. Водоотталкивающие свойства также предотвращают попадание большого количества воды в резервуар из грязи, обеспечивая его продуктивную способность.

HEC снижает сопротивление бурового раствора, что снижает давление насоса и снижает энергопотребление. Его превосходная растворимость в соли также гарантирует отсутствие выпадения осадков при кислотной обработке нефтяных скважин.

В операциях заканчивания и вмешательства вязкость HEC используется для транспортировки гравия. Добавление 0,5-1 кг ГЭЦ на баррель рабочей жидкости позволяет выносить гравий и гравий из скважины, что приводит к лучшему радиальному и продольному распределению гравия в скважине. Последующее удаление полимера значительно упрощает процесс удаления жидкости для ремонта и заканчивания скважин. В редких случаях скважинные условия требуют корректирующих действий, чтобы предотвратить возвращение бурового раствора в устье скважины во время бурения и капитального ремонта, а также потери циркулирующей жидкости. В этом случае можно использовать раствор ГЭЦ высокой концентрации для быстрого закачивания в скважину 1,3-3,2 кг ГЭЦ на баррель воды. Кроме того, в крайнем случае, в каждую бочку дизельного топлива можно залить около 23 кг ГЭЦ и закачать его в шахту, медленно увлажняя его по мере смешивания с каменной водой в скважине.

Проницаемость песчаных кернов, насыщенных раствором 500 миллидарси в концентрации 0,68 кг ГЭЦ на баррель, можно восстановить до более чем 90% подкислением соляной кислотой. Кроме того, жидкость для заканчивания скважины HEC, содержащая карбонат кальция, которая была изготовлена ​​из 136 частей на миллион нефильтрованной твердой взрослой морской воды, восстановила 98% исходной скорости фильтрации после того, как фильтровальная корка была удалена с поверхности фильтрующего элемента кислотой.