HEC для буріння нафти

Гідроксіетилцелюлоза (HEC) широко використовується в багатьох галузях промисловості завдяки своїм чудовим властивостям загущення, суспензії, дисперсії та утримання води. Особливо в нафтових родовищах HEC використовувався в процесах буріння, заканчування, капітального ремонту та гідророзриву, головним чином як згущувач розсолу, а також у багатьох інших конкретних сферах застосування.

HECвластивості до використання нафтових родовищ

(1) Солестійкість:

HEC має відмінну стійкість до електролітів. Оскільки HEC є неіонним матеріалом, він не буде іонізуватися у водному середовищі та не утворюватиме опадів через наявність високої концентрації солей у системі, що призводить до зміни його в’язкості.

HEC згущує багато одновалентних і двовалентних розчинів електролітів високої концентрації, тоді як аніонні волокнисті лінкери, такі як CMC, спричиняють висолювання деяких іонів металів. У нафтопромислах на ГЕК абсолютно не впливає жорсткість води та концентрація солі, і він може навіть згущувати важкі рідини, що містять високі концентрації іонів цинку та кальцію. Осадити його може тільки сульфат алюмінію. Згущувальний ефект ГЕК у прісній воді та насиченому важкому електроліті NaCl, CaCl2 та ZnBr2CaBr2.

Така стійкість до солі дає HEC можливість відігравати важливу роль як у цій свердловині, так і в розробці морського родовища.

(2) В'язкість і швидкість зсуву:

Водорозчинний ГЕК розчиняється як у гарячій, так і в холодній воді, створюючи в’язкість і утворюючи підроблені пластики. Його водний розчин поверхнево-активний і схильний до утворення піни. Розчин ГЕК середньої та високої в’язкості, що використовується в загальному родовищі нафти, є неньютонівським, показуючи високий ступінь псевдопластичності, а на в’язкість впливає швидкість зсуву. При низькій швидкості зсуву молекули HEC розташовуються випадковим чином, у результаті чого утворюються ланцюгові клубки з високою в’язкістю, що покращує в’язкість: при високій швидкості зсуву молекули стають орієнтованими в напрямку потоку, зменшуючи опір потоку, а в’язкість зменшується зі збільшенням швидкості зсуву.

Завдяки великій кількості експериментів компанія Union Carbide (UCC) дійшла висновку, що реологічна поведінка бурового розчину є нелінійною і може бути виражена степеневим законом:

Напруга зсуву = K (швидкість зсуву)n

Де n - ефективна в'язкість розчину при низькій швидкості зсуву (1с-1).

N обернено пропорційний розрідженню зсуву. .

У буровій інженерії k і n корисні при розрахунку ефективної в’язкості рідини в свердловинних умовах. Компанія розробила набір значень для k і n, коли HEC (4400 cps) використовувався як компонент бурового розчину (таблиця 2). Ця таблиця стосується всіх концентрацій розчинів HEC у прісній та солоній воді (0,92 кг/1 накл). З цієї таблиці можна знайти значення, що відповідають середнім (100-200 об/хв) і низьким (15-30 об/хв) швидкостям зсуву.

Застосування ГЕК в нафтопромислах

(1) Буровий розчин

Бурові рідини з додаванням HEC зазвичай використовуються при бурінні твердих порід і в особливих ситуаціях, таких як контроль втрат циркулюючої води, надмірні втрати води, аномальний тиск і нерівні сланцеві утворення. Результати застосування також хороші при свердлінні та свердлінні великих отворів.

Завдяки властивостям згущення, суспензії та змащування, HEC можна використовувати в буровому розчині для охолодження заліза та бурового шламу, а також для виведення шкідників на поверхню, покращуючи несучу здатність бурового розчину. Він використовувався на нафтовому родовищі Шенлі як рідина для розповсюдження та транспортування свердловин із чудовим ефектом і був застосований на практиці. У свердловині, коли зустрічається дуже висока швидкість зсуву, завдяки унікальній реологічній поведінці HEC, в’язкість бурового розчину може бути локально близькою до в’язкості води. З одного боку, швидкість свердління покращується, і долото непросто нагріти, а термін служби долота подовжується. З іншого боку, просвердлені отвори чисті та мають високу проникність. Особливо в структурі твердих порід цей ефект дуже очевидний, може заощадити багато матеріалів. .

Загальноприйнято вважати, що потужність, необхідна для циркуляції бурового розчину з заданою швидкістю, значною мірою залежить від в'язкості бурового розчину, і використання бурового розчину HEC може значно зменшити гідродинамічне тертя, таким чином зменшуючи потребу в тиску насоса. Таким чином, також знижується чутливість до втрати кровообігу. Крім того, пусковий крутний момент можна зменшити, коли цикл відновлюється після вимкнення.

Розчин хлориду калію HEC використовувався як буровий розчин для підвищення стабільності стовбура свердловини. Нерівний пласт утримується в стабільному стані, щоб полегшити вимоги до обсадної труби. Буровий розчин додатково покращує несучу здатність породи та обмежує дифузію шламу.

HEC може покращити адгезію навіть у розчині електроліту. Солона вода, що містить іони натрію, іони кальцію, іони хлориду та іони брому, часто зустрічається в чутливій буровій рідині. Ця бурова рідина згущена HEC, що може підтримувати розчинність гелю та хорошу здатність підйому в’язкості в діапазоні концентрації солі та ваги людських рук. Це може запобігти пошкодженню продуктивної зони та збільшити швидкість буріння та видобуток нафти.

Використання HEC також може значно покращити показники втрати рідини загальною гряззю. Значно покращує стабільність грязі. HEC можна додавати як добавку до недиспергованої сольової бентонітової суспензії для зменшення втрати води та підвищення в’язкості без збільшення міцності гелю. У той же час застосування ГЕК до бурового розчину може видалити дисперсію глини та запобігти обвалу свердловини. Ефективність дегідратації уповільнює швидкість гідратації глинистого сланцю на стінці свердловини, а покривний ефект довгого ланцюга ГЕК на стінку свердловини зміцнює структуру породи та ускладнює її гідратацію та відкол, що призводить до обвалу. У пластах з високою проникністю можуть бути ефективними добавки для зменшення втрат води, такі як карбонат кальцію, вибрані вуглеводневі смоли або зерна водорозчинної солі, але в екстремальних умовах висока концентрація розчину для відновлення втрат води (тобто в кожній бочці розчину) можна використовувати

HEC 1,3-3,2 кг), щоб запобігти втраті води глибоко у виробничу зону.

HEC також можна використовувати як неферментований захисний гель у буровому розчині для обробки свердловин і для вимірювання високого тиску (200 атмосферних тисків) і температури.

Перевага використання HEC полягає в тому, що в процесах буріння та заканчування можна використовувати той самий буровий розчин, зменшити залежність від інших диспергентів, розріджувачів і регуляторів PH, транспортування та зберігання рідин дуже зручні.

(2.) Рідина для гідророзриву:

У рідині для розриву ГЕК може підвищити в’язкість, а сам ГЕК не впливає на масляний шар, не блокує тріщину, може добре розламуватися. Він також має ті самі характеристики, що й рідина для крекінгу на водній основі, наприклад, здатність сильно суспензувати пісок і малий опір тертю. Водно-спиртову суміш 0,1-2%, згущену ГЕК та іншими йодованими солями, такими як калій, натрій і свинець, закачували в нафтову свердловину під високим тиском для гідророзриву, і потік відновлювався протягом 48 годин. Рідини для гідророзриву на водній основі, виготовлені з HEC, практично не мають залишків після зрідження, особливо в пластах з низькою проникністю, які не можуть бути дреновані від залишків. У лужних умовах комплекс утворюється з розчинами хлориду марганцю, хлориду міді, нітрату міді, сульфату міді та біхромату, і спеціально використовується для рідин розриву, що містять проппант. Застосування HEC дозволяє уникнути втрати в’язкості через високі температури в свердловині, розрив нафтової зони, і все ще досягти хороших результатів у свердловинах, температура яких перевищує 371 C. В умовах свердловини, HEC непросто загнивати та погіршуватися, а залишок низький, тому він в основному не блокуватиме шлях нафти, що призведе до забруднення під землею. За характеристиками він набагато кращий за звичайний клей для ГРП, наприклад польовий еліт. Компанія Phillips Petroleum також порівняла склад простих ефірів целюлози, таких як карбоксиметилцелюлоза, карбоксиметилгідроксиетилцелюлоза, гідроксиетилцелюлоза, гідроксипропілцелюлоза та метилцелюлоза, і вирішила, що ГЕЦ є найкращим рішенням.

Після використання рідини для гідророзриву з концентрацією HEC 0,6% базової рідини та зшиваючого агента сульфату міді на нафтовому родовищі Daqing у Китаї було зроблено висновок, що порівняно з іншими природними адгезіями використання HEC у рідині для гідророзриву має переваги «(1) базова рідина не піддається гниттю після приготування і може зберігатися на більш тривалий час; (2) залишок низький. І останнє є ключовим для широкого використання HEC у розриві нафтових свердловин за кордоном.

(3.) Завершення та капітальний ремонт:

Рідина HEC для заканчування з низьким вмістом твердої речовини запобігає блокуванню частинками бурового розчину простору пласта, коли він наближається до пласта. Властивості водовтрати також запобігають надходженню великої кількості води в резервуар із грязі, щоб забезпечити продуктивну здатність резервуара.

HEC зменшує опір бруду, що знижує тиск насоса та зменшує споживання електроенергії. Його відмінна розчинність солі також гарантує відсутність осаду під час підкислення нафтових свердловин.

В операціях заповнення та втручання в’язкість HEC використовується для перенесення гравію. Додавання 0,5-1 кг HEC на барель робочої рідини може переносити гравій і гравій зі свердловини, що призводить до кращого радіального та поздовжнього розподілу гравію в свердловині. Подальше видалення полімеру значно спрощує процес видалення рідини для ремонту та заканчування. У рідкісних випадках свердловинні умови вимагають коригувальних дій, щоб запобігти поверненню шламу до гирла свердловини під час буріння та капітального ремонту та втрати циркулюючої рідини. У цьому випадку можна використовувати висококонцентрований розчин ГЕК для швидкого закачування 1,3-3,2 кг ГЕК на барель води в свердловині. Крім того, в екстремальних випадках приблизно 23 кг ГЕК можна помістити в кожну бочку дизельного палива та закачати вниз по шахті, повільно гідратуючи його, коли він змішується з кам’яною водою в отворі.

Проникність піщаних кернів, насичених розчином 500 мілідарсі з концентрацією 0,68 кг HEC на барель, може бути відновлена ​​до більш ніж 90% підкисленням соляною кислотою. Крім того, рідина для завершення HEC, що містить карбонат кальцію, яка була виготовлена ​​з 136 частин на мільйон нефільтрованої твердої морської води дорослої людини, відновила 98% початкової швидкості просочування після того, як осадок на фільтрі був видалений кислотою з поверхні фільтруючого елемента.