HEC för oljeborrning

Hydroxietylcellulosa (HEC) används ofta i många industrisektorer för sina utmärkta egenskaper för förtjockning, suspension, dispergering och vattenretention. Speciellt inom oljefältet har HEC använts i borrnings-, kompletterings-, överarbetnings- och sprickprocesser, främst som förtjockningsmedel i saltlake och i många andra specifika applikationer.

HECegenskaper för användningen av oljefält

(1) Salttolerans:

HEC har utmärkt salttolerans för elektrolyter. Eftersom HEC är ett nonjoniskt material, kommer det inte att joniseras i vattenmedium och kommer inte att producera utfällningsrester på grund av närvaron av höga koncentrationer av salter i systemet, vilket resulterar i en förändring av dess viskositet.

HEC förtjockar många högkoncentrerade monovalenta och bivalenta elektrolytlösningar, medan anjoniska fiberlinkers såsom CMC producerar utsaltning av vissa metalljoner. I oljefältstillämpningar är HEC helt opåverkad av vattnets hårdhet och saltkoncentration och kan till och med förtjocka tunga vätskor som innehåller höga koncentrationer av zink och kalciumjoner. Endast aluminiumsulfat kan fälla ut det. Förtjockningseffekt av HEC i sötvatten och mättad NaCl, CaCl2 och ZnBr2CaBr2 tung elektrolyt.

Denna salttolerans ger HEC möjligheten att spela en viktig roll i både denna brunn och offshorefältutveckling.

(2) Viskositet och skjuvhastighet:

Vattenlösligt HEC löses i både varmt och kallt vatten, producerar viskositet och bildar falska plaster. Dess vattenlösning är ytaktiv och tenderar att bilda skum. Lösningen av HEC med medelhög och hög viskositet som används i allmänna oljefält är icke-newtonsk, uppvisar en hög grad av pseudoplast, och viskositeten påverkas av skjuvhastigheten. Vid låg skjuvhastighet är HEC-molekyler slumpmässigt arrangerade, vilket resulterar i kedjetrassel med hög viskositet, vilket förbättrar viskositeten: vid hög skjuvhastighet blir molekylerna orienterade med flödesriktningen, vilket minskar motståndet mot flöde, och viskositeten minskar med ökningen av skjuvhastigheten.

Genom ett stort antal experiment drog Union Carbide (UCC) slutsatsen att det reologiska beteendet hos borrvätska är olinjärt och kan uttryckas med kraftlag:

Skjuvspänning = K (skjuvhastighet)n

Där n är lösningens effektiva viskositet vid låg skjuvhastighet (1s-1).

N är omvänt proportionell mot skjuvutspädning. .

Vid slamteknik är k och n användbara vid beräkning av effektiv vätskeviskositet under förhållanden nere i hålet. Företaget har tagit fram en uppsättning värden för k och n när HEC(4400cps) användes som borrslamkomponent (tabell 2). Denna tabell gäller för alla koncentrationer av HEC-lösningar i söt- och saltvatten (0,92 kg/1 nacL). Från denna tabell kan värden som motsvarar medel (100-200rpm) och låga (15-30rpm) skjuvhastigheter hittas.

Tillämpning av HEC i oljefält

(1) Borrvätska

HEC-tillsatta borrvätskor används vanligtvis vid borrning i hårda berg och i speciella situationer såsom kontroll av cirkulerande vattenförlust, överdriven vattenförlust, onormalt tryck och ojämna skifferformationer. Appliceringsresultaten är också bra vid borrning och stora hålsborrningar.

På grund av dess förtjocknings-, upphängnings- och smörjegenskaper kan HEC användas i borrslam för att kyla järn och borrspån, och föra skärande skadedjur till ytan, vilket förbättrar lerans bergbärande förmåga. Den har använts i Shengli oljefält som borrhålsspridning och transport av vätska med anmärkningsvärd effekt och har använts i praktiken. I hålet, när man möter mycket hög skjuvhastighet, på grund av det unika reologiska beteendet hos HEC, kan borrvätskans viskositet vara lokalt nära vattnets viskositet. Å ena sidan förbättras borrhastigheten, och borrkronan är inte lätt att värma upp, och borrkronans livslängd förlängs. Å andra sidan är de borrade hålen rena och har hög permeabilitet. Speciellt i hård rockstruktur är denna effekt mycket uppenbar, kan spara mycket material. .

Det anses allmänt att den kraft som krävs för att cirkulera borrvätska vid en given hastighet till stor del beror på borrvätskans viskositet, och användningen av HEC-borrvätska kan avsevärt minska den hydrodynamiska friktionen, vilket minskar behovet av pumptryck. Därmed minskar också känsligheten för cirkulationsbortfall. Dessutom kan startmomentet minskas när cykeln återupptas efter avstängning.

HEC:s kaliumkloridlösning användes som borrvätska för att förbättra borrhålets stabilitet. Den ojämna formationen hålls i ett stabilt tillstånd för att underlätta höljeskraven. Borrvätskan förbättrar bergets bärförmåga ytterligare och begränsar spridningen av skäret.

HEC kan förbättra vidhäftningen även i elektrolytlösning. Saltvatten innehållande natriumjoner, kalciumjoner, kloridjoner och bromjoner påträffas ofta i den känsliga borrvätskan. Denna borrvätska är förtjockad med HEC, vilket kan hålla gelens löslighet och goda viskositetslyftförmåga inom intervallet för saltkoncentration och viktning av mänskliga armar. Det kan förhindra skador på den producerande zonen och öka borrhastigheten och oljeproduktionen.

Att använda HEC kan också avsevärt förbättra vätskeförlustprestandan för allmän lera. Avsevärt förbättra stabiliteten av lera. HEC kan tillsättas som tillsats till en icke-dispergerbar saltlösning av bentonit för att minska vattenförlusten och öka viskositeten utan att öka gelstyrkan. Samtidigt kan applicering av HEC på borrslam avlägsna spridningen av lera och förhindra brunnskollaps. Uttorkningseffektiviteten saktar ner hydratiseringshastigheten av lerskiffer på borrhålsväggen, och den täckande effekten av lång kedja av HEC på borrhålsväggen stärker bergstrukturen och gör det svårt att hydratiseras och spjälka, vilket resulterar i kollaps. I högpermeabilitetsformationer kan vattenförlusttillsatser som kalciumkarbonat, utvalda kolvätehartser eller vattenlösliga saltkorn vara effektiva, men under extrema förhållanden kan en hög koncentration av vattenförlustremedieringslösning (dvs. i varje tunna lösning) kan användas

HEC 1,3-3,2 kg) för att förhindra vattenförlust djupt in i produktionszonen.

HEC kan även användas som en icke-fermenterbar skyddsgel i borrslam för brunnsbehandling och för högtrycks- (200 atmosfärstryck) och temperaturmätning.

Fördelen med att använda HEC är att borrnings- och kompletteringsprocesser kan använda samma lera, minska beroendet av andra dispergeringsmedel, utspädningsmedel och PH-regulatorer, vätskehantering och lagring är mycket bekvämt.

(2.) Sprickvätska:

I sprickvätskan kan HEC höja viskositeten och HEC i sig har ingen effekt på oljeskiktet, blockerar inte spricklimen, kan spricka bra. Den har också samma egenskaper som vattenbaserad krackningsvätska, såsom stark sandsuspensionsförmåga och liten friktionsmotstånd. Den 0,1-2 % vatten-alkoholblandningen, förtjockad med HEC och andra jodiserade salter såsom kalium, natrium och bly, injicerades i oljekällan vid högt tryck för frakturering och flödet återställdes inom 48 timmar. Vattenbaserade sprickvätskor gjorda med HEC har praktiskt taget inga rester efter flytande, speciellt i formationer med låg permeabilitet som inte kan dräneras på rester. Under alkaliska förhållanden bildas komplexet med lösningar av manganklorid, kopparklorid, kopparnitrat, kopparsulfat och dikromat, och används speciellt för proppmedel som bär sprickvätskor. Användningen av HEC kan undvika viskositetsförlust på grund av höga temperaturer nere i hålet, spricka oljezonen, och ändå uppnå goda resultat i brunnar högre än 371 C. Under förhållanden nere i hålet är HEC inte lätt att ruttna och försämras, och återstoden är låg, så det kommer i princip inte att blockera oljebanan, vilket resulterar i underjordiska föroreningar. När det gäller prestanda är det mycket bättre än det vanliga limmet vid frakturering, som fältelit. Phillips Petroleum jämförde också sammansättningen av cellulosaetrar som karboximetylcellulosa, karboximetylhydroxietylcellulosa, hydroxietylcellulosa, hydroxipropylcellulosa och metylcellulosa och beslutade att HEC var den bästa lösningen.

Efter att sprickvätskan med 0,6% basvätska HEC-koncentration och kopparsulfattvärbindningsmedel användes i Daqing oljefält i Kina, dras slutsatsen att jämfört med andra naturliga vidhäftningar har användningen av HEC i sprickvätska fördelarna av "(1) basvätska är inte lätt att ruttna efter att ha beretts och kan placeras under en längre tid; (2) återstoden är låg. Och det sistnämnda är nyckeln för att HEC ska kunna användas i stor utsträckning vid sprängning av oljekällor utomlands.

(3.) Slutförande och övergång:

HEC:s kompletteringsvätska med låg fast halt förhindrar lerpartiklar från att blockera reservoarutrymmet när det närmar sig reservoaren. Vattenförlustegenskaperna förhindrar också att stora mängder vatten kommer in i reservoaren från leran för att säkerställa reservoarens produktionskapacitet.

HEC minskar lermotståndet, vilket sänker pumptrycket och minskar strömförbrukningen. Dess utmärkta saltlöslighet säkerställer också att det inte finns någon utfällning vid surgöring av oljebrunnar.

Vid kompletterings- och interventionsoperationer används HEC:s viskositet för att överföra grus. Att lägga till 0,5-1 kg HEC per fat arbetsvätska kan transportera grus och grus från borrhålet, vilket resulterar i bättre radiell och longitudinell grusfördelning nere i hålet. Det efterföljande avlägsnandet av polymeren förenklar avsevärt processen för att avlägsna över- och kompletteringsvätska. I sällsynta fall kräver förhållanden nere i borrhålet korrigerande åtgärder för att förhindra lera från att återvända till brunnshuvudet under borrning och överarbetning och förlust av cirkulerande vätska. I det här fallet kan en HEC-lösning med hög koncentration användas för att snabbt injicera 1,3-3,2 kg HEC per fat vatten i hålet. Dessutom, i extrema fall, kan cirka 23 kg HEC läggas i varje fat diesel och pumpas ner i axeln, vilket långsamt återfuktar det när det blandas med stenvatten i hålet.

Permeabiliteten hos sandkärnor mättade med 500 millidarcylösning vid en koncentration av 0,68 kg HEC per fat kan återställas till mer än 90 % genom surgöring med saltsyra. Dessutom återvann HEC-kompletteringsvätskan innehållande kalciumkarbonat, som tillverkades av 136 ppm ofiltrerat fast vuxet havsvatten, 98 % av den ursprungliga sipphastigheten efter att filterkakan avlägsnats från filterelementets yta med syra.