HEC pre olejové vŕtanie

Hydroxyetylcelulóza (HEC) je široko používaná v mnohých priemyselných odvetviach pre svoje vynikajúce vlastnosti zahusťovania, suspenzie, disperzie a zadržiavania vody. Najmä v ropnom poli sa HEC používa pri vŕtaní, dokončovaní, opracovaní a štiepení, hlavne ako zahusťovadlo v soľanke a v mnohých ďalších špecifických aplikáciách.

HECvlastnosti na využitie ropných polí

(1) Tolerancia soli:

HEC má vynikajúcu toleranciu soli voči elektrolytom. Keďže HEC je neiónový materiál, nebude vo vodnom médiu ionizovaný a nebude produkovať zrážacie zvyšky v dôsledku prítomnosti vysokej koncentrácie solí v systéme, čo vedie k zmene jeho viskozity.

HEC zahusťuje mnohé roztoky monovalentných a bivalentných elektrolytov s vysokou koncentráciou, zatiaľ čo linkery aniónových vlákien, ako je CMC, spôsobujú vysolenie niektorých kovových iónov. Pri aplikáciách na ropných poliach nie je HEC úplne ovplyvnený tvrdosťou vody a koncentráciou solí a môže dokonca zahusťovať ťažké kvapaliny obsahujúce vysoké koncentrácie iónov zinku a vápnika. Môže ho vyzrážať iba síran hlinitý. Zahusťovací účinok HEC v sladkej vode a nasýtenom ťažkom elektrolyte NaCl, CaCl2 a ZnBr2CaBr2.

Táto tolerancia soli dáva HEC príležitosť hrať dôležitú úlohu v tomto rozvoji vrtov aj na mori.

(2) Viskozita a šmyková rýchlosť:

Vo vode rozpustný HEC sa rozpúšťa v horúcej aj studenej vode, vytvára viskozitu a vytvára falošné plasty. Jeho vodný roztok je povrchovo aktívny a má tendenciu vytvárať peny. Roztok HEC so strednou a vysokou viskozitou používaný vo všeobecných ropných poliach nie je newtonovský, vykazuje vysoký stupeň pseudoplastiky a viskozita je ovplyvnená šmykovou rýchlosťou. Pri nízkej rýchlosti šmyku sú molekuly HEC usporiadané náhodne, čo vedie k spletencom reťazcov s vysokou viskozitou, čo zlepšuje viskozitu: pri vysokej rýchlosti šmyku sa molekuly orientujú v smere toku, čím sa znižuje odpor toku a viskozita klesá so zvyšujúcou sa rýchlosťou šmyku.

Prostredníctvom veľkého počtu experimentov spoločnosť Union Carbide (UCC) dospela k záveru, že reologické správanie vrtnej kvapaliny je nelineárne a možno ho vyjadriť mocninným zákonom:

Šmykové napätie = K (šmyková rýchlosť)n

Kde n je efektívna viskozita roztoku pri nízkej šmykovej rýchlosti (1s-1).

N je nepriamo úmerný strihovému zriedeniu. .

V bahennom inžinierstve sú k a n užitočné pri výpočte efektívnej viskozity kvapaliny v podmienkach zvislej jamy. Spoločnosť vyvinula súbor hodnôt pre k a n, keď sa HEC (4400 cps) použil ako zložka vrtného kalu (tabuľka 2). Táto tabuľka platí pre všetky koncentrácie roztokov HEC v sladkej a slanej vode (0,92 kg/1 nacL). Z tejto tabuľky možno nájsť hodnoty zodpovedajúce stredným (100-200 ot./min.) a nízkym (15-30 ot./min.) šmykovým rýchlostiam.

Aplikácia HEC v ropnom poli

(1) Vŕtacia kvapalina

Vrtné kvapaliny s prídavkom HEC sa bežne používajú pri vŕtaní tvrdých hornín a v špeciálnych situáciách, ako je kontrola straty cirkulujúcej vody, nadmerné straty vody, abnormálny tlak a nerovnomerné bridlicové formácie. Aplikačné výsledky sú dobré aj pri vŕtaní a vŕtaní veľkých otvorov.

Vďaka svojim zahusťovacím, odpruženým a mazacím vlastnostiam môže byť HEC použitý pri vŕtaní bahna na chladenie železa a vrtných odrezkov a privádzanie rezných škodcov na povrch, čím sa zlepšuje nosnosť bahna. Používa sa v ropnom poli Shengli ako vrt na šírenie a prenášanie kvapaliny s pozoruhodným účinkom a bol zavedený do praxe. Vo výkope, keď sa stretnete s veľmi vysokou šmykovou rýchlosťou, v dôsledku jedinečného reologického správania HEC, môže byť viskozita vrtnej kvapaliny lokálne blízka viskozite vody. Na jednej strane sa zlepšuje rýchlosť vŕtania a vrták sa nedá ľahko zahriať a predlžuje sa životnosť vrtáka. Na druhej strane sú vyvŕtané otvory čisté a majú vysokú priepustnosť. Najmä v štruktúre tvrdej horniny je tento efekt veľmi zrejmý a môže ušetriť veľa materiálov. .

Všeobecne sa predpokladá, že výkon potrebný na cirkuláciu vrtnej kvapaliny pri danej rýchlosti je do značnej miery závislý od viskozity vrtnej kvapaliny a použitie vrtnej kvapaliny HEC môže výrazne znížiť hydrodynamické trenie, čím sa zníži potreba tlaku čerpadla. Tým je znížená aj citlivosť na stratu obehu. Okrem toho je možné znížiť počiatočný krútiaci moment, keď sa cyklus obnoví po vypnutí.

Roztok chloridu draselného HEC sa použil ako vrtná kvapalina na zlepšenie stability vrtu. Nerovnomerná formácia je udržiavaná v stabilnom stave, aby sa uľahčili požiadavky na obal. Vrtná kvapalina ďalej zlepšuje nosnosť horniny a obmedzuje difúziu odrezkov.

HEC môže zlepšiť priľnavosť aj v roztoku elektrolytu. V citlivom vrtnom výplachu sa často vyskytuje slaná voda obsahujúca ióny sodíka, ióny vápnika, chloridové ióny a ióny brómu. Táto vrtná kvapalina je zahustená HEC, ktorý dokáže udržať rozpustnosť gélu a dobrú schopnosť zdvíhania viskozity v rozsahu koncentrácie soli a hmotnosti ľudských rúk. Môže zabrániť poškodeniu produkčnej zóny a zvýšiť rýchlosť vŕtania a produkciu ropy.

Použitie HEC môže tiež výrazne zlepšiť účinnosť straty tekutín bežného bahna. Výrazne zlepšuje stabilitu blata. HEC sa môže pridať ako prísada do nedispergovateľnej soľnej bentonitovej kaše na zníženie straty vody a zvýšenie viskozity bez zvýšenia pevnosti gélu. Súčasne aplikácia HEC na vrtné bahno môže odstrániť disperziu hliny a zabrániť kolapsu studne. Účinnosť dehydratácie spomaľuje rýchlosť hydratácie kalových bridlíc na stene vrtu a krycí účinok dlhého reťazca HEC na horninu steny vrtu posilňuje štruktúru horniny a sťažuje jej hydratáciu a odlupovanie, čo vedie ku kolapsu. Vo formáciách s vysokou priepustnosťou môžu byť účinné prísady zabraňujúce stratám vody, ako je uhličitan vápenatý, vybrané uhľovodíkové živice alebo zrnká soli rozpustné vo vode, ale v extrémnych podmienkach môže byť vysoká koncentrácia roztoku na sanáciu straty vody (tj v každom bareli roztoku) možno použiť

HEC 1,3-3,2 kg), aby sa zabránilo strate vody hlboko do výrobnej zóny.

HEC možno použiť aj ako nefermentovateľný ochranný gél do vrtného kalu na úpravu studní a na meranie vysokého tlaku (200 atmosferický tlak) a teploty.

Výhodou použitia HEC je, že vŕtanie a dokončovacie procesy môžu používať rovnaké bahno, znižujú závislosť od iných dispergačných činidiel, riedidiel a regulátorov PH, manipulácia s kvapalinou a skladovanie sú veľmi pohodlné.

(2.) Zlomová kvapalina:

V štiepiacej kvapaline môže HEC zdvihnúť viskozitu a samotný HEC nemá žiadny vplyv na olejovú vrstvu, neblokuje vrstvu lomu a môže sa dobre lámať. Má tiež rovnaké vlastnosti ako krakovacia kvapalina na vodnej báze, ako je silná schopnosť suspenzie piesku a malý odpor trenia. Zmes 0,1 až 2 % vody a alkoholu, zahustená HEC a inými jodizovanými soľami, ako je draslík, sodík a olovo, sa vstrekla do ropného vrtu pri vysokom tlaku na štiepenie a prietok sa obnovil do 48 hodín. Kvapaliny na štiepenie na vodnej báze vyrobené s HEC nemajú prakticky žiadne zvyšky po skvapalnení, najmä vo formáciách s nízkou permeabilitou, z ktorých nie je možné odstrániť zvyšky. V alkalických podmienkach sa komplex tvorí s roztokmi chloridu mangánu, chloridu meďnatého, dusičnanu meďnatého, síranu meďnatého a dichrómanu a používa sa špeciálne na štiepiace kvapaliny nesúce propant. Použitie HEC môže zabrániť strate viskozity v dôsledku vysokých teplôt v hĺbke, porušovaniu olejovej zóny a stále dosahovať dobré výsledky vo Wells vyšších ako 371 C. V podmienkach hĺbenia HEC nie je ľahké hniť a kaziť sa a zvyšok je nízky, takže v podstate nebude blokovať cestu ropy, čo bude mať za následok znečistenie podzemia. Čo sa týka výkonu, je oveľa lepšie ako bežne používané lepidlo pri lámaní, akým je napríklad poľná elita. Spoločnosť Phillips Petroleum tiež porovnala zloženie éterov celulózy, ako je karboxymetylcelulóza, karboxymetylhydroxyetylcelulóza, hydroxyetylcelulóza, hydroxypropylcelulóza a metylcelulóza, a rozhodla, že HEC je najlepším riešením.

Potom, čo sa na ropnom poli Daqing v Číne použila štiepiaca kvapalina s koncentráciou HEC 0,6 % základnej kvapaliny a sieťovacím činidlom síranu meďnatého, dospelo sa k záveru, že v porovnaní s inými prirodzenými adhéziami má použitie HEC v kvapaline na štiepenie výhody „(1) základná kvapalina sa po príprave nedá ľahko hniť a môže byť umiestnená na dlhší čas; (2) zvyšok je nízky. A práve to druhé je kľúčom k tomu, aby sa HEC široko používal pri štiepení ropných vrtov v zahraničí.

(3.) Dokončenie a práca:

Kompletná kvapalina HEC s nízkym obsahom pevných látok zabraňuje časticiam bahna blokovať priestor zásobníka, keď sa blíži k zásobníku. Vlastnosti straty vody tiež zabraňujú vstupu veľkého množstva vody do nádrže z bahna, aby sa zabezpečila produkčná kapacita nádrže.

HEC znižuje odpor blata, čo znižuje tlak čerpadla a znižuje spotrebu energie. Jeho vynikajúca rozpustnosť v soli tiež zaisťuje, že pri okysľovaní oleja Wells nedochádza k zrážaniu.

Pri dokončovacích a intervenčných operáciách sa viskozita HEC používa na prepravu štrku. Pridaním 0,5-1 kg HEC na barel pracovnej kvapaliny sa môže z vrtu dostať štrk a štrk, čo vedie k lepšiemu radiálnemu a pozdĺžnemu rozloženiu štrku dole. Následné odstránenie polyméru značne zjednodušuje proces odstraňovania pracovnej a dokončovacej tekutiny. V zriedkavých prípadoch si podmienky v vrtoch vyžadujú nápravné opatrenia, aby sa zabránilo návratu bahna do ústia vrtu počas vŕtania a prác a strate cirkulujúcej tekutiny. V tomto prípade je možné použiť roztok HEC s vysokou koncentráciou na rýchle vstreknutie 1,3 – 3,2 kg HEC na barel vody. Okrem toho v extrémnych prípadoch možno do každého suda s naftou vložiť asi 23 kg HEC a prečerpať šachtou, pričom ju pomaly hydratuje, keď sa mieša s kamennou vodou v diere.

Priepustnosť pieskových jadier nasýtených roztokom 500 milidarcy v koncentrácii 0,68 kg HEC na barel môže byť obnovená na viac ako 90 % okyslením kyselinou chlorovodíkovou. Okrem toho kompletná kvapalina HEC obsahujúca uhličitan vápenatý, ktorá bola vyrobená zo 136 ppm nefiltrovanej tuhej morskej vody pre dospelých, obnovila 98 % pôvodnej rýchlosti priesaku po odstránení filtračného koláča z povrchu filtračného prvku kyselinou.