حالات تطبيق المضافات الكيميائية لحقول النفط

في عام 2022، في مواجهة تأثير جائحة كوفيد-19، أكمل مركز إدارة استكمال آبار النفط الشمالية الغربية 24 مشروعًا، بما في ذلك معدات التحكم في آبار النفط وتنظيف أنابيب انسداد النفط الثقيل، مما أدى إلى توفير تكاليف الشراء بقيمة 13.683 مليون يوان.

أثناء استخدام أنابيب النفط، يصبح قطر الأنبوب أضيق بشكل متزايد بسبب تأثيرات الشمع والبوليمرات والأملاح، مما يقلل من تدفق النفط الخام ويؤثر على إنتاج النفط الخام. ولذلك تقوم شركات الحفر بشكل عام بتنظيف الأنابيب مرة واحدة في السنة. بعد معالجة طبقات اللحام لمفاصل الأنابيب، من الضروري تنظيف الأنابيب.

في الظروف العامة، تتعرض الأنابيب الفولاذية المستخدمة كأنابيب للنفط للصدأ على الأسطح الداخلية والخارجية. إذا لم يتم تنظيفه، فسيؤدي ذلك إلى تلويث الزيت الهيدروليكي بعد الاستخدام، مما يؤثر على التشغيل الطبيعي للأجهزة الهيدروليكية. لذلك، من الضروري إزالة الصدأ الموجود على السطح الداخلي للأنابيب من خلال الغسيل بالأحماض. يمكن أن يؤدي الغسيل الحمضي أيضًا إلى إزالة الصدأ الموجود على السطح الخارجي للأنابيب، وهو أمر مفيد في وضع طلاء مضاد للصدأ على السطح الخارجي للأنابيب، مما يوفر حماية طويلة الأمد ضد التآكل. يتم إجراء الغسيل الحمضي عمومًا باستخدام محلول حمضي بتركيز يتراوح من 0% إلى 15%. شركة Youzhu، من خلال توفير منتجات مثبطات التآكل: UZ CI-180، مثبط التآكل الحمضي المقاوم لدرجة الحرارة العالية للاستخدام في حقول النفط. في عملية التحميض أو التخليل، سوف يؤدي الحمض إلى تآكل الفولاذ، وعند درجة حرارة عالية، سيتم زيادة معدل ومدى التآكل بشكل كبير، لذلك، في إنتاج حقول النفط، يكون منع التآكل للأنابيب ذات درجة الحرارة العالية أمرًا مهمًا بشكل خاص، الأمر الذي لا يرتبط فقط بفوائد استغلال حقول النفط، ولكنه يرتبط أيضًا ارتباطًا وثيقًا بسلامة الإنتاج. تعتمد درجة التآكل الحمضي على خطوط الأنابيب والمعدات على وقت التلامس، وتركيز الحمض وظروف درجة الحرارة، وما إلى ذلك. يتمتع UZ CI-180 بمقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية، وفي درجات حرارة تصل إلى 350 درجة فهرنهايت (180 درجة مئوية)، فإن التآكل يمكن تقليل تأثير الحمض على الفولاذ عند درجات الحرارة المرتفعة في قاع البئر بشكل كبير عن طريق إضافة UZ CI-180 إلى خليط الحمض. لقد حصلت Youzhu على تقدير كبير من مركز إدارة حقول النفط الشمالية الغربية لمشاريعها في تنظيف الأنابيب، وصياغة سوائل الحفر، وصيانة المعدات.

يقع بئر Fengye 1-10HF على طريق Dong San في مدينة Dongying، وهو أول بئر أفقي للنفط الصخري يخترق حاجز دورة الحفر لمدة 20 يومًا، ويكتمل قبل 24 يومًا من الموعد المحدد. إنها واحدة من ثلاث مناطق تجريبية وطنية للنفط الصخري معتمدة من قبل إدارة الطاقة الوطنية وأول منطقة تجريبية وطنية للنفط الصخري في حوض الصدع القاري في الصين. ومن خلال استكمال البئر قبل 24 يومًا من الموعد المحدد، تم توفير أكثر من 10 ملايين يوان من التكاليف.

نظرًا لقرب البئر من بئر قريب مكسور على بعد 400 متر فقط وقربه من حدود الصخور الحصوية، واجه بئر Fengye 1-10HF مخاطر تسرب المياه والفيضان وفقدان السوائل. بالإضافة إلى ذلك، شكلت درجات الحرارة المرتفعة في قاع البئر تحديات أمام العديد من الأدوات. ركز فريق المشروع على دعم التكنولوجيا الهندسية ومعالجة القضايا التكنولوجية الرئيسية. لقد نجحوا على التوالي في حل القيود مثل صعوبة التنبؤ بنقاط عدم التجانس القوية، والقيود المفروضة على الأدوات تحت درجات حرارة وضغوط عالية، والتعايش بين فقدان وتدفق مائع الحفر.

لقد قاموا بتطوير وتطبيق نظام الطين الاصطناعي لتحسين السيولة. من بين هذه المواد المضافة الحالية لسائل الحفر TF FL WH-1، يمكن لإضافات فقدان السوائل للأسمنت، التي طورتها Youzhu، أن تشكل طبقة عالية الجودة على سطح حفرة البئر الصخري، مما يمنع مرشح سائل الحفر من دخول التكوين، TF FL WH- 1 للاستخدام في الآبار ذات درجات حرارة التدوير في قاع الحفرة (BHCTs) في 60 درجة فهرنهايت (15.6 درجة مئوية) إلى 400 درجة فهرنهايت (204 درجة مئوية).

يوفر TF FL WH-1 التحكم في فقد السوائل من API أقل من 36 سم مكعب/30 دقيقة مع التحكم في انتقال الغاز من التكوين. بشكل عام، يلزم وجود نسبة 0.6% إلى 2.0% من BWOC في معظم الملاط. وعادةً ما يتم استخدامه بجرعة أقل من 0.8% من BWOC، وبالتالي حماية الخزان وتثبيت حفرة البئر. يؤدي هذا إلى إغلاق مسام الصخر الزيتي والكسور الدقيقة بشكل فعال، مما يمنع مرشح سائل الحفر من الغزو ويقلل من انتقال ضغط المسام، مما يعزز بشكل كبير تثبيط سائل الحفر.

تظهر نتائج التطبيق الميداني أن سائل الحفر المائي عالي الأداء مثبط للغاية، ويزيد من سرعة الحفر الميكانيكي، ويكون مستقرًا عند درجات الحرارة العالية، ويحمي الخزان، وصديق للبيئة.

في فبراير 2022، اقترح بئر Bazhong 1HF التابع لشركة سينوبك، والذي يقع في خزان النفط والغاز من الحجر الرملي لقناة النهر الجوراسي، بشكل مبتكر مفهوم تصميم التكسير "التكسير والتشرب وتكامل البئر". تم تطوير هذا النهج لمعالجة خصائص خزانات الحجر الرملي لقناة النهر الكثيفة ومعاملات ضغط التكوين العالية. إن تقنية التكسير المحسنة، والتي تتضمن "القطع المحكم + التوصيل والتحويل المؤقت + إضافة الرمال عالية الكثافة + تعزيز زيت التشرب"، عززت بشكل كبير قدرة تدفق النفط والغاز تحت الأرض وأنشأت نموذجًا جديدًا للتكسير، مما يوفر مرجعًا لعمليات التكسير الكبيرة. التكسير على نطاق الآبار الأفقية.

إن مادة Youzhuo المضافة لفقدان السوائل ذات درجة الحرارة العالية، وعامل التوصيل المضاد للانهيار ذو درجة الحرارة العالية، ومنظم نوع التدفق ذو درجة الحرارة العالية في مائع التكسير تتغلب على تحديات الضغط وفقدان السوائل الناتجة عن ضغط مسام التكوين، وإجهاد حفرة البئر، وقوة الصخور. تسمح تقنية سد الهلام الخاصة، المستمدة من جامعة ساوثويست بتروليوم، للجل الخاص بالتوقف تلقائيًا عن التدفق بعد دخول طبقة الفقد، وملء الكسور والمساحات الفارغة، وتشكيل "سدادة هلامية" تعزل مائع التكوين الداخلي عن مائع حفرة البئر. تعتبر هذه التقنية فعالة للغاية في حالات التسرب الشديد في التكوينات المكسورة والمسامية والمكسورة مع فقدان كبير للسوائل والحد الأدنى من أحجام الإرجاع.

في 30 مايو 2023، الساعة 11:46 صباحًا، بدأ حقل تاريم النفطي التابع لشركة البترول الوطنية الصينية (CNPC) الحفر في بئر شندي تيكي 1، إيذانا ببدء رحلة استكشاف علوم جيولوجية وهندسية عميقة للغاية على أعماق تصل إلى 10.000 متر. ويمثل هذا لحظة تاريخية لهندسة الأرض العميقة في الصين، مما يدل على اختراق كبير في تكنولوجيا استكشاف الأرض العميقة في البلاد وبداية "عصر 10 آلاف متر" في قدرات الحفر.

يقع بئر شندي تيكي 1 في مقاطعة شايا، ولاية أكسو، شينجيانغ، في قلب صحراء تاكلامكان. إنه "مشروع عميق للأرض" من قبل شركة البترول الوطنية الصينية في حقل تاريم النفطي، المجاور لمنطقة فومان للنفط والغاز العميقة للغاية، والذي يبلغ عمقه 8000 متر واحتياطياته مليار طن. ويبلغ العمق التصميمي للبئر 11.100 متر، وتستغرق فترة الحفر والإكمال المخطط لها 457 يومًا. وفي 4 مارس 2024، تجاوز عمق حفر شندي تك 1 10 آلاف متر، مما يجعله ثاني بئر عمودي في العالم وأول بئر عمودي في آسيا يتجاوز هذا العمق. ويشير هذا الإنجاز إلى أن الصين تغلبت بشكل مستقل على التحديات التقنية المرتبطة بحفر آبار عميقة للغاية بهذا الحجم.

يعد الحفر على عمق 10000 متر أحد أكثر الحقول تحديًا في تكنولوجيا هندسة النفط والغاز، مع العديد من الاختناقات الفنية. وهو أيضًا مؤشر رئيسي لقدرات التكنولوجيا والمعدات الهندسية في أي بلد. وفي مواجهة ظروف الحرارة والضغط الشديدة في قاع البئر، تم تحقيق تقدم كبير في سوائل الحفر ذات درجة الحرارة العالية، والمحركات المقاومة للحرارة العالية، وتقنيات الحفر الاتجاهي. كما تم تحقيق اختراقات في معدات أخذ العينات الأساسية وتسجيل الكابلات، وشاحنات التكسير فائقة الضغط بسعة 175 ميجا باسكال، ومعدات تكسير الموائع، والتي تم اختبارها بنجاح في الموقع. وأدت هذه التطورات إلى إنشاء العديد من التقنيات الهامة للحفر الآمن والفعال وإكمال الآبار العميقة للغاية.

في نظام سائل الحفر المستخدم في هذا المشروع، تمت معالجة بيئات محددة ذات درجة حرارة عالية وضغط عالٍ من خلال تطوير مخفضات فقدان السوائل الفائقة ومثبطات التآكل التي تحافظ على خصائص ريولوجية ممتازة تحت درجات حرارة عالية ويسهل ضبطها وصيانتها. كما عززت إضافات التحكم في الطين من قدرة نزح جزيئات الطين في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة للغاية، مما أدى إلى تحسين القدرة على التكيف واستقرار سائل الحفر.

تعد منطقة جيموسار للنفط الصخري أول منطقة تجريبية للنفط الصخري الأرضي في الصين، وتقع في الجزء الشرقي من حوض جونجار. تبلغ مساحتها 1278 كيلومترًا مربعًا، ويقدر احتياطي الموارد فيها بـ 1.112 مليار طن. في عام 2018، بدأ تطوير النفط الصخري في جيموسار على نطاق واسع. وفي الربع الأول، أنتجت منطقة عرض النفط الصخري الأرضي الوطنية في شينجيانغ جيموسار 315 ألف طن من الزيت الصخري، مسجلة رقما قياسيا تاريخيا جديدا. تعمل المنطقة التجريبية على تسريع الجهود الرامية إلى زيادة احتياطيات النفط الصخري وإنتاجه، مع خطط لإكمال 100 بئر حفر و110 آبار تكسير بحلول عام 2024.

يعد النفط الصخري، وهو النفط الملتصق بالصخر الزيتي أو داخل شقوقه، من أصعب أنواع النفط في استخراجه. تتمتع شينجيانغ بموارد غنية من النفط الصخري مع آفاق واسعة للاستكشاف والتطوير. حددت الصين موارد النفط الصخري كمجال رئيسي لاستبدال النفط في المستقبل. ويوضح وو تشنغمي، وهو مهندس ثانوي في مركز الأبحاث الجيولوجية لمنطقة عمليات حقول النفط جيتشينغ في حقل شينجيانغ للنفط، أن النفط الصخري في جيموسار مدفون بشكل عام على عمق أكثر من 3800 متر تحت الأرض. إن الدفن العميق والنفاذية المنخفضة بشكل خاص يجعل عملية الاستخراج صعبة مثل استخراج الزيت من حجر المشحذ.

يواجه تطوير النفط الصخري الأرضي في الصين بشكل عام أربعة تحديات رئيسية: أولاً، النفط ثقيل نسبياً، مما يجعل من الصعب تدفقه؛ ثانيًا، النقاط الجيدة صغيرة ويصعب التنبؤ بها؛ ثالثًا، المحتوى العالي من الطين يجعل التكسير صعبًا؛ رابعا، التوزيع غير متناسق، مما يعقد العمليات. لقد قيدت هذه العوامل لفترة طويلة التطوير الواسع النطاق والفعال للنفط الصخري الأرضي في الصين. في المشروع، لمعالجة سائل التدفق الراجع المكسور، يتم استخدام مادة مضافة جديدة لتقليل التلوث وإعادة تدوير السائل، وتحويله مرة أخرى إلى سائل تكسير لإعادة استخدامه. وتم اختبار هذه الطريقة على تسعة آبار عام 2023 وكانت النتائج ممتازة. اعتبارًا من يونيو 2024، يخطط المشروع لاستخدام مائع التكسير المعاد تكوينه في عملية تكسير واسعة النطاق.

ويتكون التكوين الرئيسي للمشروع من طبقات الفحم ومقاطع الحجر الطيني الرمادي والبني، وهي تكوينات حساسة للمياه. وفي كتلة النفط الصخري في جيموسار، يكون الجزء المفتوح من البئر الثاني طويلًا، ويمتد وقت نقع التكوين. إذا تم استخدام الطين ذو الأساس المائي، فمن المحتمل الانهيار وعدم الاستقرار، لكن سوائل الحفر ذات الأساس النفطي لا تسبب تأثيرات ترطيب. سوائل الحفر المستحلبة الزيتية في الماء، عندما تكون مستقرة، لا تسبب أيضًا تأثيرات ترطيب، وبالتالي فإن سوائل الحفر المعتمدة على الزيت لا تخلق ضغوطًا انتفاخية مائية. أدت الأبحاث إلى اعتماد نظام الطين النفطي، مع مبادئ وإجراءات مقاومة الانهيار على النحو التالي: 1. التثبيط الكيميائي: التحكم في نسبة الزيت إلى الماء فوق 80:20 لتقليل غزو مرحلة الماء في التكوين، مما يمنع بشكل فعال تورم وانهيار طبقات الفحم والتكوينات شديدة الحساسية للمياه. 2. التوصيل الفيزيائي: إضافة عوامل الترجيح مثل مواد الكالسيوم مسبقاً في التكوينات الضعيفة لتعزيز قدرة تحمل ضغط التكوين ومنع تسرب البئر. 3. الدعم الميكانيكي: التحكم في الكثافة التي تزيد عن 1.52 جم/سم 3، وزيادة الكثافة تدريجيًا إلى حد التصميم البالغ 1.58 جم/سم 3 في قسم البناء. يمكن لعوامل الوزن التي تنتجها شركة Youzhu تحقيق التأثير المطلوب، مما يضمن الإكمال السلس والناجح لمشاريع الحفر وإكمال الآبار.