HEC สำหรับการขุดเจาะน้ำมัน

ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (HEC) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคอุตสาหกรรมหลายประเภท เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมในการทำให้ข้นขึ้น สารแขวนลอย การกระจายตัว และการกักเก็บน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแหล่งน้ำมัน HEC ถูกนำมาใช้ในการขุดเจาะ การทำให้เสร็จสมบูรณ์ การทำงาน และกระบวนการแตกหัก โดยส่วนใหญ่เป็นสารเพิ่มความข้นในน้ำเกลือ และในการใช้งานเฉพาะอื่นๆ อีกมากมาย

สคสคุณสมบัติในการใช้แหล่งน้ำมัน

(1) ความทนทานต่อเกลือ:

HEC มีความทนทานต่อเกลือที่ดีเยี่ยมสำหรับอิเล็กโทรไลต์ เนื่องจาก HEC เป็นวัสดุที่ไม่มีไอออนิก จึงจะไม่แตกตัวเป็นไอออนในตัวกลางน้ำ และจะไม่ก่อให้เกิดตะกอนตกค้างเนื่องจากมีเกลือที่มีความเข้มข้นสูงในระบบ ส่งผลให้ความหนืดเปลี่ยนแปลงไป

HEC ทำให้สารละลายอิเล็กโทรไลต์โมโนวาเลนต์และไบวาเลนต์ที่มีความเข้มข้นสูงจำนวนมากหนาขึ้น ในขณะที่ตัวเชื่อมโยงไฟเบอร์ประจุลบ เช่น CMC จะสร้างเกลือจากไอออนของโลหะบางชนิด ในการใช้งานในบ่อน้ำมัน HEC จะไม่ได้รับผลกระทบใดๆ จากความกระด้างของน้ำและความเข้มข้นของเกลือ และยังสามารถทำให้ของเหลวหนักที่มีความเข้มข้นของสังกะสีและแคลเซียมไอออนมีความเข้มข้นสูงได้อีกด้วย มีเพียงอะลูมิเนียมซัลเฟตเท่านั้นที่สามารถตกตะกอนได้ ผลกระทบของ HEC ในน้ำจืดและอิเล็กโทรไลต์หนัก NaCl, CaCl2 และ ZnBr2CaBr2 ที่อิ่มตัว

ความทนทานต่อเกลือนี้เปิดโอกาสให้ HEC มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาทั้งบ่อน้ำและนอกชายฝั่ง

(2) ความหนืดและอัตราเฉือน:

HEC ที่ละลายน้ำได้จะละลายได้ทั้งน้ำร้อนและน้ำเย็น ทำให้เกิดความหนืดและกลายเป็นพลาสติกปลอม สารละลายที่เป็นน้ำจะออกฤทธิ์ที่พื้นผิวและมีแนวโน้มว่าจะเกิดฟอง สารละลายของ HEC ความหนืดปานกลางและสูงที่ใช้ในแหล่งน้ำมันทั่วไปไม่ใช่แบบนิวตัน ซึ่งแสดงระดับของพลาสติกปลอมในระดับสูง และความหนืดจะได้รับผลกระทบจากอัตราเฉือน ที่อัตราเฉือนต่ำ โมเลกุล HEC จะถูกจัดเรียงแบบสุ่ม ส่งผลให้เกิดการพันกันของโซ่ที่มีความหนืดสูง ซึ่งช่วยเพิ่มความหนืด: ที่อัตราเฉือนสูง โมเลกุลจะถูกวางตัวตามทิศทางการไหล ลดความต้านทานต่อการไหล และความหนืดลดลงตามการเพิ่มขึ้นของอัตราเฉือน

จากการทดลองจำนวนมาก Union Carbide (UCC) สรุปว่าพฤติกรรมรีโอโลยีของของไหลจากการเจาะไม่เป็นเชิงเส้นและสามารถแสดงได้โดยกฎกำลัง:

ความเค้นเฉือน = K (อัตราการเฉือน)n

โดยที่ n คือความหนืดประสิทธิผลของสารละลายที่อัตราเฉือนต่ำ (1s-1)

N เป็นสัดส่วนผกผันกับการเจือจางด้วยแรงเฉือน -

ในงานวิศวกรรมโคลน k และ n มีประโยชน์เมื่อคำนวณความหนืดของของไหลที่มีประสิทธิภาพภายใต้สภาวะใต้หลุมเจาะ บริษัทได้พัฒนาชุดค่าสำหรับ k และ n เมื่อใช้ HEC (4400cps) เป็นส่วนประกอบของโคลนเจาะ (ตารางที่ 2) ตารางนี้ใช้กับสารละลาย HEC ทุกความเข้มข้นในน้ำจืดและน้ำเค็ม (0.92 กก./1 nacL) จากตารางนี้ สามารถดูค่าที่สอดคล้องกับอัตราเฉือนปานกลาง (100-200rpm) และต่ำ (15-30rpm)

การใช้ HEC ในแหล่งน้ำมัน

(1) น้ำมันเจาะ

น้ำมันเจาะที่เติม HEC มักใช้ในการขุดเจาะหินแข็งและในสถานการณ์พิเศษ เช่น การควบคุมการสูญเสียน้ำที่หมุนเวียน การสูญเสียน้ำมากเกินไป ความดันที่ผิดปกติ และการก่อตัวของหินดินดานที่ไม่สม่ำเสมอ ผลลัพธ์การใช้งานยังดีในการเจาะและเจาะรูขนาดใหญ่

เนื่องจากคุณสมบัติการหนา การระงับ และการหล่อลื่น HEC สามารถใช้ในการขุดเจาะโคลนเพื่อทำให้เหล็กเย็นลงและการขุดเจาะ และนำศัตรูพืชที่ถูกตัดขึ้นสู่พื้นผิว ช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการรับน้ำหนักของหิน มันถูกใช้ในแหล่งน้ำมัน Shengli เพื่อเป็นการแพร่กระจายของหลุมเจาะและการบรรทุกของเหลวที่มีผลที่น่าทึ่งและได้นำไปปฏิบัติจริง ในหลุมเจาะ เมื่อพบกับอัตราเฉือนที่สูงมาก เนื่องจากพฤติกรรมรีโอโลยีเฉพาะของ HEC ความหนืดของของไหลจากการขุดเจาะอาจใกล้เคียงกับความหนืดของน้ำเฉพาะที่ ในอีกด้านหนึ่ง อัตราการเจาะได้รับการปรับปรุง และบิตนั้นไม่ร้อนง่าย และอายุการใช้งานของบิตก็นานขึ้น ในทางกลับกันรูที่เจาะจะสะอาดและมีความสามารถในการซึมผ่านสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโครงสร้างฮาร์ดร็อค ผลกระทบนี้ชัดเจนมาก สามารถประหยัดวัสดุได้มาก -

เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่ากำลังที่จำเป็นสำหรับการไหลเวียนของของเหลวในการเจาะในอัตราที่กำหนดนั้นส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความหนืดของของเหลวในการขุดเจาะ และการใช้ของเหลวในการเจาะ HEC สามารถลดแรงเสียดทานทางอุทกพลศาสตร์ได้อย่างมาก ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการใช้แรงดันของปั๊ม ดังนั้นความไวต่อการสูญเสียการไหลเวียนจึงลดลงเช่นกัน นอกจากนี้ แรงบิดสตาร์ทยังสามารถลดลงได้เมื่อวงจรกลับมาทำงานต่อหลังจากปิดเครื่อง

สารละลายโพแทสเซียมคลอไรด์ของ HEC ถูกใช้เป็นของไหลสำหรับการขุดเจาะเพื่อปรับปรุงเสถียรภาพของหลุมเจาะ การก่อตัวที่ไม่สม่ำเสมอจะคงอยู่ในสถานะที่มั่นคงเพื่อลดข้อกำหนดของปลอก น้ำมันเจาะช่วยเพิ่มความสามารถในการรองรับหินและจำกัดการแพร่กระจายของการตัด

HEC สามารถปรับปรุงการยึดเกาะได้แม้ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ น้ำเกลือที่มีโซเดียมไอออน แคลเซียมไอออน คลอไรด์ไอออน และโบรมีนไอออน มักพบในของเหลวเจาะที่ละเอียดอ่อน ของเหลวเจาะนี้ถูกทำให้หนาขึ้นด้วย HEC ซึ่งสามารถรักษาความสามารถในการละลายของเจลและความสามารถในการยกความหนืดที่ดีภายในช่วงความเข้มข้นของเกลือและน้ำหนักของแขนมนุษย์ สามารถป้องกันความเสียหายต่อเขตการผลิตและเพิ่มอัตราการขุดเจาะและการผลิตน้ำมันได้

การใช้ HEC ยังช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการสูญเสียของเหลวของโคลนทั่วไปได้อย่างมาก ปรับปรุงเสถียรภาพของโคลนอย่างมาก สามารถเติม HEC เป็นสารเติมแต่งให้กับสารละลายเบนโทไนต์น้ำเกลือที่ไม่สามารถกระจายตัวได้ เพื่อลดการสูญเสียน้ำและเพิ่มความหนืดโดยไม่เพิ่มความแข็งแรงของเจล ในเวลาเดียวกัน การใช้ HEC กับการขุดเจาะโคลนสามารถขจัดการกระจายตัวของดินเหนียวและป้องกันการพังทลายของบ่อน้ำได้ ประสิทธิภาพการคายน้ำจะชะลออัตราการชุ่มชื้นของหินโคลนบนผนังหลุมเจาะ และผลกระทบที่ปกคลุมของสายโซ่ยาวของ HEC บนหินผนังหลุมเจาะทำให้โครงสร้างของหินแข็งแรงขึ้น และทำให้ยากต่อการให้น้ำและการหลุดร่อน ส่งผลให้เกิดการพังทลาย ในรูปแบบการซึมผ่านสูง สารเติมแต่งที่สูญเสียน้ำ เช่น แคลเซียมคาร์บอเนต เรซินไฮโดรคาร์บอนที่เลือกสรร หรือเม็ดเกลือที่ละลายน้ำได้อาจมีประสิทธิภาพ แต่ในสภาวะที่รุนแรง สารละลายฟื้นฟูการสูญเสียน้ำที่มีความเข้มข้นสูง (กล่าวคือ ในสารละลายแต่ละถัง) อาจจะถูกนำมาใช้

HEC 1.3-3.2kg) เพื่อป้องกันการสูญเสียน้ำลึกเข้าไปในเขตการผลิต

HEC ยังสามารถใช้เป็นเจลป้องกันที่ไม่สามารถหมักได้ในโคลนเจาะเพื่อการบำบัดบ่อและสำหรับแรงดันสูง (200 ความดันบรรยากาศ) และการวัดอุณหภูมิ

ข้อดีของการใช้ HEC คือกระบวนการขุดเจาะและการทำให้เสร็จสมบูรณ์สามารถใช้โคลนเดียวกัน ลดการพึ่งพาสารช่วยกระจายตัว สารเจือจาง และตัวควบคุม pH อื่นๆ การจัดการและการเก็บรักษาของเหลวทำได้สะดวกมาก

(2.) ของเหลวที่แตกหัก:

ในของเหลวที่แตกหัก HEC สามารถยกความหนืดได้ และ HEC เองก็ไม่มีผลกระทบต่อชั้นน้ำมัน จะไม่ปิดกั้นกาวที่แตกหัก สามารถแตกหักได้ดี นอกจากนี้ยังมีคุณลักษณะเช่นเดียวกับน้ำมันแคร็กที่ใช้น้ำ เช่น ความสามารถในการระงับทรายที่แข็งแกร่งและความต้านทานแรงเสียดทานเล็กน้อย ส่วนผสมน้ำ-แอลกอฮอล์ 0.1-2% ที่ทำให้ข้นขึ้นโดย HEC และเกลือเสริมไอโอดีนอื่นๆ เช่น โพแทสเซียม โซเดียม และตะกั่ว ถูกฉีดเข้าไปในบ่อน้ำมันที่แรงดันสูงสำหรับการแตกหัก และการไหลกลับคืนมาภายใน 48 ชั่วโมง ของเหลวพร่าพรายที่ใช้น้ำซึ่งผลิตจาก HEC แทบจะไม่มีสารตกค้างหลังจากการทำให้เป็นของเหลว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรูปแบบที่มีการซึมผ่านต่ำซึ่งไม่สามารถระบายสารตกค้างได้ ภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง สารเชิงซ้อนจะถูกสร้างขึ้นด้วยแมงกานีสคลอไรด์ คอปเปอร์คลอไรด์ คอปเปอร์ไนเตรต คอปเปอร์ซัลเฟต และสารละลายไดโครเมต และถูกใช้เป็นพิเศษสำหรับสารโพรเพนท์ที่บรรทุกของเหลวที่แตกหัก การใช้ HEC สามารถหลีกเลี่ยงการสูญเสียความหนืดเนื่องจากอุณหภูมิใต้หลุมเจาะสูง โซนน้ำมันแตกร้าว และยังคงให้ผลลัพธ์ที่ดีในบ่อที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 371 C ในสภาพใต้หลุมเจาะ HEC ไม่เน่าเปื่อยและเสื่อมสภาพได้ง่าย และยังมีสารตกค้างต่ำ จึงไม่กีดขวางเส้นทางน้ำมัน ส่งผลให้เกิดมลพิษใต้ดิน ในแง่ของประสิทธิภาพ จะดีกว่ากาวที่ใช้กันทั่วไปในการแตกหัก เช่น field Elite มาก นอกจากนี้ Phillips Petroleum ยังเปรียบเทียบองค์ประกอบของเซลลูโลสอีเทอร์ เช่น คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส, คาร์บอกซีเมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส, ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส, ไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส และเมทิลเซลลูโลส และตัดสินใจว่า HEC เป็นทางออกที่ดีที่สุด

หลังจากที่ของเหลวพร่าพรายที่มีความเข้มข้น HEC ของไหลพื้นฐาน 0.6% และสารเชื่อมขวางคอปเปอร์ซัลเฟตในบ่อน้ำมัน Daqing ในประเทศจีน สรุปว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการยึดเกาะตามธรรมชาติอื่น ๆ การใช้ HEC ในของเหลวพร่าพรายมีข้อดีของ "(1) น้ำมันพื้นฐานไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะเน่าเปื่อยหลังจากเตรียมและสามารถวางได้เป็นเวลานาน (2) สารตกค้างต่ำ และอย่างหลังเป็นกุญแจสำคัญสำหรับ HEC ที่จะนำไปใช้อย่างกว้างขวางในการแตกร้าวของบ่อน้ำมันในต่างประเทศ

(3.) เสร็จสิ้นและดำเนินการ:

ของเหลวแข็งตัวต่ำของ HEC ป้องกันไม่ให้อนุภาคโคลนปิดกั้นพื้นที่อ่างเก็บน้ำขณะที่เข้าใกล้อ่างเก็บน้ำ คุณสมบัติการสูญเสียน้ำยังป้องกันไม่ให้น้ำปริมาณมากเข้าสู่อ่างเก็บน้ำจากโคลน เพื่อให้แน่ใจว่ากำลังการผลิตของอ่างเก็บน้ำ

HEC ลดการลากโคลน ซึ่งช่วยลดแรงดันปั๊มและลดการใช้พลังงาน ความสามารถในการละลายเกลือที่ดีเยี่ยมยังช่วยให้แน่ใจว่าไม่มีการตกตะกอนเมื่อทำให้บ่อน้ำมันเป็นกรด

ในการดำเนินการเสร็จสมบูรณ์และแทรกแซง ความหนืดของ HEC จะถูกนำมาใช้ในการถ่ายโอนกรวด การเติม HEC 0.5-1 กิโลกรัมต่อน้ำมันทำงานหนึ่งบาร์เรลสามารถบรรทุกกรวดและกรวดออกจากหลุมเจาะ ส่งผลให้การกระจายกรวดในแนวรัศมีและตามยาวดีขึ้นในหลุมเจาะ การกำจัดโพลีเมอร์ในเวลาต่อมาช่วยลดความยุ่งยากในกระบวนการกำจัดของเหลวที่ทำงานเกินและการทำให้สมบูรณ์ออกได้อย่างมาก ในโอกาสที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก สภาพในหลุมเจาะต้องมีการดำเนินการแก้ไขเพื่อป้องกันไม่ให้โคลนกลับคืนสู่หลุมผลิตในระหว่างการเจาะและการทำงานตลอดจนการสูญเสียของเหลวที่หมุนเวียน ในกรณีนี้ สามารถใช้สารละลาย HEC ที่มีความเข้มข้นสูงเพื่อฉีด HEC 1.3-3.2 กิโลกรัมต่อน้ำบาเรลได้อย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ ในกรณีที่ร้ายแรง คุณสามารถใส่ HEC ประมาณ 23 กก. ลงในน้ำมันดีเซลแต่ละถังแล้วสูบลงไปที่เพลา และค่อยๆ ให้ความชุ่มชื้นในขณะที่มันผสมกับน้ำหินในหลุม

ความสามารถในการซึมผ่านของแกนทรายที่อิ่มตัวด้วยสารละลาย 500 มิลลิดาร์ซีที่ความเข้มข้น 0.68 กิโลกรัม HEC ต่อบาร์เรลสามารถคืนสภาพได้มากกว่า 90% โดยการทำให้เป็นกรดด้วยกรดไฮโดรคลอริก นอกจากนี้ ของเหลวสำหรับเติม HEC ที่มีแคลเซียมคาร์บอเนต ซึ่งทำจากน้ำทะเลแข็งสำหรับผู้ใหญ่ที่ไม่มีการกรอง 136 ppm สามารถดึงอัตราการซึมเดิมกลับมาได้ 98% หลังจากที่เค้กตัวกรองถูกกำจัดออกจากพื้นผิวของส่วนประกอบตัวกรองด้วยกรด