HEC cho khoan dầu

Hydroxyethyl cellulose (HEC) được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp nhờ đặc tính làm đặc, huyền phù, phân tán và giữ nước tuyệt vời. Đặc biệt trong lĩnh vực dầu mỏ, HEC đã được sử dụng trong các quá trình khoan, hoàn thiện, xử lý và bẻ gãy, chủ yếu làm chất làm đặc trong nước muối và trong nhiều ứng dụng cụ thể khác.

HECtài sản cho việc sử dụng các mỏ dầu

(1) Khả năng chịu mặn:

HEC có khả năng chịu muối tuyệt vời cho chất điện giải. Vì HEC là vật liệu không ion nên nó sẽ không bị ion hóa trong môi trường nước và sẽ không tạo ra cặn kết tủa do có nồng độ muối cao trong hệ thống, dẫn đến thay đổi độ nhớt của nó.

HEC làm đặc nhiều dung dịch điện phân hóa trị một và hóa trị hai có nồng độ cao, trong khi các chất liên kết sợi anion như CMC tạo ra muối từ một số ion kim loại. Trong các ứng dụng ở mỏ dầu, HEC hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi độ cứng của nước và nồng độ muối và thậm chí có thể làm đặc chất lỏng nặng chứa nồng độ ion kẽm và canxi cao. Chỉ có nhôm sunfat mới có thể kết tủa nó. Tác dụng làm đặc của HEC trong nước ngọt và chất điện phân nặng NaCl, CaCl2 và ZnBr2CaBr2 bão hòa.

Khả năng chịu mặn này mang lại cho HEC cơ hội đóng một vai trò quan trọng trong cả hoạt động phát triển giếng dầu và mỏ ngoài khơi này.

(2) Độ nhớt và tốc độ cắt:

HEC tan trong nước hòa tan trong cả nước nóng và nước lạnh, tạo ra độ nhớt và tạo thành nhựa giả. Dung dịch nước của nó hoạt động bề mặt và có xu hướng tạo bọt. Dung dịch HEC có độ nhớt trung bình và cao được sử dụng trong mỏ dầu nói chung là dung dịch phi Newton, cho thấy mức độ giả dẻo cao và độ nhớt bị ảnh hưởng bởi tốc độ cắt. Ở tốc độ cắt thấp, các phân tử HEC được sắp xếp ngẫu nhiên, tạo thành các chuỗi rối có độ nhớt cao, giúp cải thiện độ nhớt: ở tốc độ cắt cao, các phân tử được định hướng theo hướng dòng chảy, giảm lực cản dòng chảy và độ nhớt giảm khi tốc độ cắt tăng.

Thông qua một số lượng lớn các thí nghiệm, Union Carbide (UCC) đã kết luận rằng đặc tính lưu biến của dung dịch khoan là phi tuyến tính và có thể được biểu thị bằng định luật lũy thừa:

Ứng suất cắt = K (tốc độ cắt)n

Trong đó, n là độ nhớt hiệu dụng của dung dịch ở tốc độ cắt thấp (1s-1).

N tỷ lệ nghịch với độ pha loãng cắt. .

Trong kỹ thuật bùn, k và n rất hữu ích khi tính toán độ nhớt chất lỏng hiệu quả trong điều kiện hạ cấp. Công ty đã phát triển một bộ giá trị cho k và n khi HEC(4400cps) được sử dụng làm thành phần bùn khoan (bảng 2). Bảng này áp dụng cho tất cả nồng độ của dung dịch HEC trong nước ngọt và nước mặn (0,92kg/1 nacL). Từ bảng này, có thể tìm thấy các giá trị tương ứng với tốc độ cắt trung bình (100-200 vòng/phút) và thấp (15-30 vòng/phút).

Ứng dụng HEC trong mỏ dầu

(1) Dung dịch khoan

Dung dịch khoan bổ sung HEC thường được sử dụng trong khoan đá cứng và trong các tình huống đặc biệt như kiểm soát mất nước tuần hoàn, mất nước quá mức, áp suất bất thường và sự hình thành đá phiến không đồng đều. Kết quả ứng dụng cũng rất tốt trong việc khoan và khoan lỗ lớn.

Do đặc tính làm dày, huyền phù và bôi trơn, HEC có thể được sử dụng trong khoan bùn để làm mát sắt và các mảnh khoan, đồng thời đưa sâu bọ cắt lên bề mặt, cải thiện khả năng mang đá của bùn. Nó đã được sử dụng ở mỏ dầu Shengli với vai trò lan rộng lỗ khoan và mang chất lỏng với hiệu quả vượt trội và đã được đưa vào thực tế. Trong lỗ hạ cấp, khi gặp tốc độ cắt rất cao, do đặc tính lưu biến độc đáo của HEC, độ nhớt của dung dịch khoan có thể gần giống cục bộ với độ nhớt của nước. Một mặt, tốc độ khoan được cải thiện, mũi khoan không dễ nóng lên và tuổi thọ của mũi khoan được kéo dài. Mặt khác, các lỗ khoan đều sạch sẽ và có độ thấm cao. Đặc biệt trong cấu trúc đá cứng, hiệu ứng này rất rõ ràng, có thể tiết kiệm rất nhiều vật liệu. .

Người ta thường tin rằng công suất cần thiết để tuần hoàn dung dịch khoan ở một tốc độ nhất định chủ yếu phụ thuộc vào độ nhớt của dung dịch khoan và việc sử dụng dung dịch khoan HEC có thể làm giảm đáng kể ma sát thủy động lực, do đó giảm nhu cầu về áp suất bơm. Do đó, độ nhạy cảm với việc mất tuần hoàn cũng giảm đi. Ngoài ra, mô-men xoắn khởi động có thể giảm khi chu trình tiếp tục sau khi tắt máy.

Dung dịch kali clorua của HEC được sử dụng làm dung dịch khoan để cải thiện độ ổn định của giếng. Sự hình thành không đồng đều được giữ ở trạng thái ổn định để giảm bớt các yêu cầu về vỏ bọc. Dung dịch khoan cải thiện hơn nữa khả năng mang đá và hạn chế sự khuếch tán của cành giâm.

HEC có thể cải thiện độ bám dính ngay cả trong dung dịch điện phân. Nước muối chứa ion natri, ion canxi, ion clorua và ion brom thường gặp trong dung dịch khoan nhạy cảm. Dung dịch khoan này được làm đặc bằng HEC, có thể giữ độ hòa tan của gel và khả năng nâng độ nhớt tốt trong phạm vi nồng độ muối và trọng lượng của cánh tay con người. Nó có thể ngăn ngừa thiệt hại cho khu vực sản xuất và tăng tốc độ khoan và sản lượng dầu.

Sử dụng HEC cũng có thể cải thiện đáng kể hiệu suất mất chất lỏng của bùn nói chung. Cải thiện đáng kể sự ổn định của bùn. HEC có thể được thêm vào như một chất phụ gia cho hỗn hợp bentonite nước muối không phân tán để giảm mất nước và tăng độ nhớt mà không làm tăng độ bền của gel. Đồng thời, áp dụng HEC vào bùn khoan có thể loại bỏ sự phân tán của đất sét và ngăn ngừa sập giếng. Hiệu suất khử nước làm chậm tốc độ hydrat hóa của đá phiến bùn trên thành lỗ khoan và tác dụng che phủ của chuỗi HEC dài trên đá thành lỗ khoan giúp củng cố cấu trúc đá và gây khó khăn cho việc hydrat hóa và nứt vỡ, dẫn đến sụp đổ. Ở các thành tạo có độ thấm cao, các chất phụ gia làm thất thoát nước như canxi cacbonat, nhựa hydrocarbon chọn lọc hoặc các hạt muối hòa tan trong nước có thể có hiệu quả, nhưng trong điều kiện khắc nghiệt, nồng độ cao của dung dịch khắc phục sự mất nước (tức là trong mỗi thùng dung dịch) có thể được sử dụng

HEC 1,3-3,2kg) để tránh thất thoát nước sâu vào vùng sản xuất.

HEC cũng có thể được sử dụng làm gel bảo vệ không lên men trong bùn khoan để xử lý giếng và đo áp suất cao (áp suất khí quyển 200) và đo nhiệt độ.

Ưu điểm của việc sử dụng HEC là quá trình khoan và hoàn thiện có thể sử dụng cùng một loại bùn, giảm sự phụ thuộc vào các chất phân tán, chất pha loãng và chất điều chỉnh PH khác, việc xử lý và lưu trữ chất lỏng rất thuận tiện.

(2.) Chất lỏng gãy:

Trong chất lỏng bẻ gãy, HEC có thể nâng cao độ nhớt và bản thân HEC không có tác dụng gì đối với lớp dầu, sẽ không chặn được lớp keo gãy, có thể gãy tốt. Nó cũng có các đặc tính tương tự như chất lỏng nứt gốc nước, chẳng hạn như khả năng huyền phù cát mạnh và khả năng chống ma sát nhỏ. Hỗn hợp nước-rượu 0,1-2%, được làm đặc bằng HEC và các muối iốt khác như kali, natri và chì, được bơm vào giếng dầu ở áp suất cao để bẻ gãy và dòng chảy được phục hồi trong vòng 48 giờ. Chất lỏng bẻ gãy gốc nước được tạo ra bằng HEC hầu như không có cặn sau khi hóa lỏng, đặc biệt là ở các thành hệ có độ thấm thấp và không thể thoát hết cặn. Trong điều kiện kiềm, phức hợp được hình thành với các dung dịch mangan clorua, clorua đồng, nitrat đồng, đồng sunfat và dicromat, và được sử dụng đặc biệt cho chất lỏng mang proppant. Việc sử dụng HEC có thể tránh được tình trạng mất độ nhớt do nhiệt độ hạ cấp cao, làm nứt vùng dầu mà vẫn đạt được kết quả tốt ở Giếng có nhiệt độ cao hơn 371 C. Trong điều kiện hạ cấp, HEC không dễ bị mục nát và hư hỏng, lượng cặn thấp, vì vậy về cơ bản nó sẽ không chặn đường dẫn dầu, dẫn đến ô nhiễm dưới lòng đất. Về hiệu suất, nó tốt hơn nhiều so với loại keo thường được sử dụng trong bẻ gãy, chẳng hạn như loại keo hiện trường. Phillips Petroleum cũng so sánh thành phần của ete cellulose như carboxymethyl cellulose, carboxymethyl hydroxyethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose và methyl cellulose và quyết định rằng HEC là giải pháp tốt nhất.

Sau khi chất lỏng bẻ gãy với nồng độ chất lỏng gốc HEC 0,6% và chất liên kết ngang sunfat đồng được sử dụng ở mỏ dầu Daqing ở Trung Quốc, người ta kết luận rằng so với các chất kết dính tự nhiên khác, việc sử dụng HEC trong chất lỏng bẻ gãy có ưu điểm là “(1) chất lỏng cơ bản không dễ bị thối sau khi được chuẩn bị và có thể được đặt trong thời gian dài hơn; (2) dư lượng thấp. Và sau này là chìa khóa để HEC được sử dụng rộng rãi trong việc bẻ gãy giếng dầu ở nước ngoài.

(3.) Hoàn thiện và bàn giao:

Chất lỏng hoàn thiện có hàm lượng chất rắn thấp của HEC ngăn các hạt bùn chặn không gian hồ chứa khi nó đến gần hồ chứa. Đặc tính thoát nước còn ngăn chặn lượng nước lớn từ bùn xâm nhập vào hồ chứa để đảm bảo khả năng sản xuất của hồ chứa.

HEC làm giảm lực cản của bùn, giúp giảm áp suất bơm và giảm tiêu thụ điện năng. Khả năng hòa tan muối tuyệt vời của nó cũng đảm bảo rằng không có kết tủa khi axit hóa giếng dầu.

Trong các hoạt động hoàn thiện và can thiệp, độ nhớt của HEC được sử dụng để vận chuyển sỏi. Thêm 0,5-1kg HEC cho mỗi thùng chất lỏng làm việc có thể mang sỏi và sỏi từ lỗ khoan, dẫn đến sự phân bố sỏi xuyên tâm và dọc hố khoan tốt hơn. Việc loại bỏ polyme sau đó giúp đơn giản hóa rất nhiều quá trình loại bỏ chất lỏng gia công và hoàn thiện. Trong những trường hợp hiếm hoi, điều kiện hạ cấp cần có hành động khắc phục để ngăn bùn quay trở lại đầu giếng trong quá trình khoan và sửa chữa cũng như thất thoát chất lỏng tuần hoàn. Trong trường hợp này, dung dịch HEC nồng độ cao có thể được sử dụng để bơm nhanh 1,3-3,2kg HEC vào mỗi thùng nước xuống hố. Ngoài ra, trong những trường hợp cực đoan, khoảng 23kg HEC có thể được cho vào mỗi thùng dầu diesel và bơm xuống trục, dưỡng ẩm từ từ khi trộn với nước đá trong hố.

Độ thấm của lõi cát bão hòa dung dịch 500 millidarcy ở nồng độ 0,68 kg HEC mỗi thùng có thể được phục hồi trên 90% bằng cách axit hóa bằng axit clohydric. Ngoài ra, chất lỏng hoàn thiện HEC có chứa canxi cacbonat, được tạo ra từ 136ppm nước biển trưởng thành rắn chưa lọc, đã thu hồi 98% tốc độ thấm ban đầu sau khi bánh lọc được loại bỏ khỏi bề mặt phần tử lọc bằng axit.