Slučajevi primjene hemijskih aditiva za naftna polja

U 2022. godini, suočen s utjecajem pandemije COVID-19, Centar za upravljanje dovršetkom naftnih bušotina na sjeverozapadu završio je 24 projekta, uključujući opremu za kontrolu naftnih bušotina i čišćenje cijevi od začepljenja teškom naftom, čime je ušteđeno 13,683 miliona juana na troškovima nabavke.

Tokom upotrebe naftovodnih cijevi, promjer cijevi postaje sve uži zbog utjecaja voska, polimera i soli, što smanjuje protok sirove nafte i utječe na proizvodnju sirove nafte. Stoga kompanije za bušenje uglavnom čiste cijevi jednom godišnje. Nakon obrade zavarenih spojeva cijevi, potrebno je očistiti cijevi.

U općim uvjetima, čelične cijevi koje se koriste kao naftovode imaju hrđu i na unutrašnjoj i na vanjskoj površini. Ako se ne očiste, to će kontaminirati hidraulično ulje nakon upotrebe, što će utjecati na normalan rad hidrauličnih uređaja. Stoga je potrebno ukloniti hrđu s unutrašnje površine cijevi pranjem kiselinom. Pranje kiselinom također može ukloniti hrđu s vanjske površine cijevi, što je korisno za nanošenje boje protiv hrđe na vanjsku površinu cijevi, pružajući dugotrajnu zaštitu od korozije. Pranje kiselinom se obično izvodi korištenjem kiselog rastvora s koncentracijom od 0% do 15%. Youzhu Company, pruža proizvode inhibitora korozije: UZ CI-180, inhibitor korozije otporan na visoke temperature za upotrebu u naftnim poljima. U procesu zakiseljavanja ili kiseljenja, kiselina će korodirati čelik, a na visokim temperaturama, brzina i opseg korozije će se znatno povećati, stoga je u proizvodnji naftnih polja posebno važna prevencija korozije cijevi na visokim temperaturama, što nije povezano samo s prednostima eksploatacije naftnih polja, već je i usko povezano sa sigurnošću proizvodnje. Stepen erozije cjevovoda i opreme uzrokovane kiselinom zavisi od vremena kontakta, koncentracije kiseline i temperaturnih uslova itd. UZ CI-180 ima odličnu otpornost na visoke temperature, a na temperaturama do 180°C (350°F), korozivni efekat kiseline na čelik na visokim temperaturama na dnu bušotine može se znatno smanjiti dodavanjem UZ CI-180 u kiselu smjesu. Youzhu je dobio veliko priznanje od Centra za upravljanje naftnim poljima sjeverozapadnog dijela Engleske za svoje projekte u čišćenju cijevi, formulisanju tekućine za bušenje i održavanju opreme.

Smještena na cesti Dong San u gradu Dongying, bušotina Fengye 1-10HF prva je horizontalna bušotina za škriljnu naftu koja je probila granicu od 20-dnevnog ciklusa bušenja, završena 24 dana prije roka. To je jedna od tri nacionalne demonstracijske zone za škriljnu naftu koje je odobrila Nacionalna uprava za energetiku i prva nacionalna demonstracijska zona za škriljnu naftu kontinentalnog rasjednog bazena u Kini. Završetkom bušotine 24 dana prije roka, ušteđeno je preko 10 miliona juana troškova.

Zbog blizine obližnjeg bunara koji se frakturirao samo 400 metara dalje i blizine granice šljunčane stijene, bunar Fengye 1-10HF suočio se s rizicima prodora vode, prelijevanja i gubitka fluida. Osim toga, visoke temperature na dnu bunara predstavljale su izazove za različite instrumente. Projektni tim se fokusirao na podršku inženjerske tehnologije i rješavanje ključnih tehnoloških problema. Uspješno su riješili ograničenja kao što su teškoća u predviđanju optimalnih zona heterogenosti, ograničenja instrumenata pod visokim temperaturama i pritiscima te koegzistencija gubitka i dotoka fluida za bušenje.

Razvili su i primijenili sistem isplake na sintetičkoj bazi kako bi poboljšali fluidnost. Među njima, trenutni aditiv za isplaku za cement TF FL WH-1, koji je razvio Youzhu, može formirati visokokvalitetni film na površini škriljčanog bušotine, sprječavajući ulazak filtrata isplake u formaciju. TF FL WH-1 je dizajniran za upotrebu u bušotinama s temperaturama cirkulacije na dnu bušotine (BHCT) u rasponu od 60℉ (15,6℃) do 400℉ (204℃).

TF FL WH-1 omogućava kontrolu gubitka API fluida ispod 36cc/30min, istovremeno kontrolirajući migraciju plina iz formacije. Općenito je u većini suspenzija potrebno od 0,6% do 2,0% BWOC. Obično se koristi u dozi manjoj od 0,8% BWOC, čime se štiti ležište i stabilizira bušotina. Ovo efikasno zatvara pore i mikrofrakture škriljaca, sprječavajući prodiranje filtrata bušaće tekućine i smanjuje prijenos pritiska u pore, značajno poboljšavajući inhibiciju bušaće tekućine.

Rezultati terenske primjene pokazuju da visokoučinkovita tekućina za bušenje na bazi vode ima visoku inhibitornu sposobnost, povećava mehaničku brzinu bušenja, stabilna je na visokim temperaturama, štiti ležište i ekološki je prihvatljiva.

U februaru 2022. godine, Sinopecova bušotina Bazhong 1HF, smještena u naftnom i plinskom ležištu pješčenjaka u riječnom koritu iz jure, inovativno je predložila koncept dizajna frakturiranja "integracije frakturiranja, imbibicije i zatvaranja bušotine". Ovaj pristup je razvijen kako bi se riješile karakteristike gustih ležišta pješčenjaka u riječnom koritu i visokih koeficijenata tlaka formacije. Optimizirana tehnologija frakturiranja, koja uključuje "usko rezanje + privremeno zatvaranje i preusmjeravanje + dodavanje pijeska visokog intenziteta + poboljšanje imbibicije nafte", značajno je poboljšala kapacitet protoka podzemne nafte i plina i uspostavila novi model frakturiranja, pružajući referencu za frakturiranje horizontalnih bušotina velikih razmjera.

Youzhuo-ov aditiv za gubitak fluida na visokim temperaturama, sredstvo za začepljivanje protiv urušavanja na visokim temperaturama i regulator protoka na visokim temperaturama u fluidu za frakturiranje prevazilaze izazove pritiska i gubitka fluida uzrokovane pritiskom u porama formacije, naprezanjem u bušotini i čvrstoćom stijene. Posebna tehnologija začepljivanja gelom, izvedena sa Univerziteta Southwest Petroleum, omogućava da specijalni gel automatski prestane teći nakon ulaska u sloj gubitka, ispunjavajući pukotine i prazne prostore, formirajući "gel čep" koji izoluje fluid unutrašnje formacije od fluida u bušotini. Ova tehnologija je veoma efikasna kod ozbiljnih curenja u frakturiranim, poroznim i slomljenim formacijama sa značajnim gubitkom fluida i minimalnim povratnim volumenima.

Dana 30. maja 2023. godine, u 11:46 sati, naftno polje Tarim Kineske nacionalne naftne korporacije (CNPC) započelo je bušenje na bušotini Shendi Teke 1, označavajući početak istraživanja ultradubokih geoloških i inženjerskih nauka na dubinama koje dosežu 10.000 metara. Ovo označava historijski trenutak za kinesko inženjerstvo duboke zemlje, označavajući veliki proboj u tehnologiji istraživanja duboke zemlje u zemlji i početak "ere od 10.000 metara" u mogućnostima bušenja.

Bušotina Shendi Teke 1 nalazi se u okrugu Shaya, prefektura Aksu, Xinjiang, u srcu pustinje Taklamakan. Riječ je o značajnom "projektu duboke zemlje" kompanije CNPC na naftnom polju Tarim, uz ultra-duboko naftno i plinsko područje Fuman, koje ima dubinu od 8.000 metara i rezerve od milijardu tona. Bušotina ima projektovanu dubinu od 11.100 metara, a planirani period bušenja i završetka radova je 457 dana. Dana 4. marta 2024. godine, dubina bušenja Shendi Teke 1 premašila je 10.000 metara, što je čini drugom vertikalnom bušotinom na svijetu i prvom u Aziji koja je premašila ovu dubinu. Ova prekretnica ukazuje na to da je Kina samostalno savladala tehničke izazove povezane s bušenjem ultra-dubokih bušotina ove veličine.

Bušenje na dubinama od 10.000 metara jedno je od najizazovnijih područja u tehnologiji naftnog i plinskog inženjerstva, s brojnim tehničkim uskim grlima. To je također ključni pokazatelj mogućnosti inženjerske tehnologije i opreme neke zemlje. Suočavajući se s ekstremnim uvjetima temperature i pritiska u bušotinama, postignut je značajan napredak u visokotemperaturnim fluidima za bušenje, motorima otpornim na visoke temperature i tehnologijama usmjerenog bušenja. Također su postignuti prodori u opremi za uzorkovanje jezgre i karotažnu analizu, kamionima za frakturiranje ultra-visokog pritiska kapaciteta 175 MPa i opremi za fluid za frakturiranje, koji su uspješno testirani na licu mjesta. Ovi razvoji doveli su do stvaranja nekoliko ključnih tehnologija za sigurno i efikasno bušenje i završetak ultra-dubokih bušotina.

U sistemu fluida za bušenje koji se koristi u ovom projektu, specifična okruženja visokih temperatura i visokog pritiska obrađena su razvojem superiornih reduktora gubitka fluida i inhibitora korozije koji održavaju odlična reološka svojstva na visokim temperaturama i lako se podešavaju i održavaju. Aditivi za kontrolu gline također su poboljšali kapacitet odvodnjavanja čestica gline pod uslovima ultra visokih temperatura, poboljšavajući prilagodljivost i stabilnost fluida za bušenje.

Jimusarska škriljna nafta je prva kineska nacionalna demonstracijska zona za kopnenu škriljnu naftu, smještena u istočnom dijelu bazena Junggar. Prostire se na površini od 1.278 kvadratnih kilometara i ima procijenjene rezerve resursa od 1,112 milijardi tona. U 2018. godini započeo je veliki razvoj Jimusarske škriljne nafte. U prvom kvartalu, Nacionalna demonstracijska zona za kopnenu škriljnu naftu Xinjiang Jimusar proizvela je 315.000 tona škriljne nafte, postavljajući novi historijski rekord. Demonstracijska zona ubrzava napore za povećanje rezervi i proizvodnje škriljne nafte, s planovima za završetak 100 bušotina za bušenje i 110 bunara za frakturiranje do 2024. godine.

Škriljasto ulje, odnosno ulje vezano za škriljastu stijenu ili unutar njenih pukotina, jedna je od najtežih vrsta nafte za vađenje. Xinjiang ima bogate resurse škriljaste nafte sa širokim izgledima za istraživanje i razvoj. Kina je identificirala resurse škriljaste nafte kao ključno područje za buduću zamjenu nafte. Wu Chengmei, sekundarni inženjer u Geološkom istraživačkom centru operativnog područja naftnog polja Jiqing u naftnom polju Xinjiang, objašnjava da se škriljasto ulje Jimusar uglavnom nalazi na dubini većoj od 3.800 metara pod zemljom. Duboko zakopavanje i posebno niska propusnost čine vađenje jednako izazovnim kao i vađenje nafte iz brusnog kamena.

Razvoj nafte iz škriljaca u Kini uglavnom se suočava s četiri glavna izazova: prvo, nafta je relativno teška, što otežava njen protok; drugo, idealne lokacije su male i teško ih je predvidjeti; treće, visok sadržaj gline otežava frakturiranje; četvrto, distribucija je nekonzistentna, što komplikuje operacije. Ovi faktori dugo su ograničavali veliki i efikasni razvoj nafte iz škriljaca u Kini. U projektu se, za tretman povratnog fluida od frakturiranja, koristi novi aditiv za smanjenje zagađenja i recikliranje fluida, pretvarajući ga natrag u fluid za frakturiranje za ponovnu upotrebu. Ova metoda je testirana na devet bušotina 2023. godine s odličnim rezultatima. Od juna 2024. godine, projekat planira koristiti rekonstituisani fluid za frakturiranje u operaciji frakturiranja velikih razmjera.

Glavna formacija projekta sastoji se od ugljenih slojeva, sivih i smeđih dijelova muljnjaka, koji su formacije osjetljive na vodu. U bloku naftnog škriljevca Jimusar, dio otvorene bušotine druge bušotine je dug, a vrijeme namakanja formacije je produženo. Ako se koristi isplaka na bazi vode, vjerovatni su urušavanje i nestabilnost, ali bušaće tekućine na bazi nafte ne uzrokuju efekte hidratacije. Emulzijske bušaće tekućine na bazi nafte u vodi, kada su stabilne, također ne uzrokuju efekte hidratacije, stoga bušaće tekućine na bazi nafte ne stvaraju pritiske bubrenja usljed hidratacije. Istraživanja su dovela do usvajanja sistema isplake na bazi nafte, sa sljedećim principima i mjerama protiv urušavanja: 1. Hemijska inhibicija: Kontroliranje odnosa nafte i vode iznad 80:20 kako bi se smanjila invazija vodene faze u formaciju, efikasno sprječavajući bubrenje i urušavanje ugljenih slojeva i formacija osjetljivih na vodu. 2. Fizičko začepljivanje: Dodavanje utega kao što su kalcijevi materijali unaprijed u slabe formacije kako bi se poboljšao kapacitet podnošenja pritiska formacije i spriječilo curenje iz bušotine. 3. Mehanička podrška: Kontrola gustine iznad 1,52 g/cm³, postepeno povećanje gustine do projektne granice od 1,58 g/cm³ u dijelu za izgradnju. Sredstva za utege koje proizvodi kompanija Youzhu mogu postići željeni efekat, osiguravajući nesmetan i uspješan završetak projekata bušenja i kompletiranja bušotina.