Casos d'aplicació d'additius químics per a camps petrolífers

El 2022, davant l'impacte de la pandèmia de la COVID-19, el Centre de Gestió de Finalització de Pous de Jaciments Petrolífers del Nord-oest va completar 24 projectes, incloent-hi equips de control de pous de petroli i neteja de canonades de bloqueig de petroli pesant, estalviant costos de contractació de 13,683 milions de iuans.

Durant l'ús de canonades de petroli, el diàmetre de la canonada esdevé cada cop més estret a causa dels efectes de la cera, els polímers i les sals, cosa que redueix el flux de cru i afecta la producció de cru. Per tant, les empreses de perforació generalment netegen les canonades un cop l'any. Després de tractar les soldadures de les unions de les canonades, cal netejar les canonades.

En condicions generals, les canonades d'acer utilitzades com a canonades de petroli presenten òxid tant a la superfície interior com a l'exterior. Si no es netegen, això contaminarà l'oli hidràulic després de l'ús, cosa que afectarà el funcionament normal dels dispositius hidràulics. Per tant, cal eliminar l'òxid de la superfície interior de les canonades mitjançant un rentat àcid. El rentat àcid també pot eliminar l'òxid de la superfície exterior de les canonades, cosa que és beneficiosa per aplicar pintura antioxidant a la superfície exterior de les canonades, proporcionant una protecció anticorrosió de llarga durada. El rentat àcid generalment es realitza mitjançant una solució àcida amb una concentració del 0% al 15%. L'empresa Youzhu proporciona productes inhibidors de la corrosió: UZ CI-180, un inhibidor de la corrosió acidificant resistent a altes temperatures per a ús en camps petrolífers. En el procés d'acidificació o decapatge, l'àcid corroirà l'acer i, a altes temperatures, la velocitat i el rang de corrosió augmentaran considerablement, per tant, en la producció de camps petrolífers, la prevenció de la corrosió de les canonades d'alta temperatura és particularment important, cosa que no només està relacionada amb els beneficis de l'explotació de camps petrolífers, sinó que també està estretament relacionada amb la seguretat de la producció. El grau d'erosió àcida en canonades i equips depèn del temps de contacte, la concentració d'àcid i les condicions de temperatura, etc. L'UZ CI-180 té una excel·lent resistència a altes temperatures i, a temperatures de fins a 180 °C (350 °F), l'efecte de corrosió de l'àcid sobre l'acer a altes temperatures al fons del pou es pot reduir considerablement afegint UZ CI-180 a la barreja d'àcids. Youzhu ha rebut un alt reconeixement del Northwest Oilfield Management Center pels seus projectes de neteja de canonades, formulació de fluids de perforació i manteniment d'equips.

Situat a Dong San Road, a la ciutat de Dongying, el pou Fengye 1-10HF és el primer pou horitzontal de petroli d'esquist que supera la barrera del cicle de perforació de 20 dies, completant-se 24 dies abans del previst. És una de les tres zones nacionals de demostració de petroli d'esquist aprovades per l'Administració Nacional d'Energia i la primera zona nacional de demostració de petroli d'esquist de conques de falla continental a la Xina. En completar el pou 24 dies abans del previst, es van estalviar més de 10 milions de iuans en costos.

A causa de la proximitat a un pou fracturat a només 400 metres de distància i la proximitat al límit de la grava, el pou Fengye 1-10HF s'enfrontava a riscos d'intrusió d'aigua, desbordament i pèrdua de fluids. A més, les altes temperatures al fons del pou van plantejar reptes a diversos instruments. L'equip del projecte es va centrar en el suport tecnològic d'enginyeria i en l'abordatge de problemes tecnològics clau. Van resoldre successivament restriccions com ara la dificultat per predir punts ideals d'heterogeneïtat forta, les limitacions dels instruments a altes temperatures i pressions, i la coexistència de la pèrdua i l'afluència de fluids de perforació.

Van desenvolupar i aplicar un sistema de fangs sintètics per millorar la fluïdesa. Entre aquests, l'additiu actual per a fluids de perforació TF FL WH-1 Cement Fluid-loss Additives, desenvolupat per Youzhu, pot formar una pel·lícula d'alta qualitat a la superfície del pou de pissarra, evitant que el filtrat de fluid de perforació entri a la formació. El TF FL WH-1 està dissenyat per al seu ús en pous amb temperatures de circulació al fons del pou (BHCT) d'entre 15,6 ℃ i 204 ℃.

El TF FL WH-1 proporciona control de pèrdues de fluid API per sota de 36 cc/30 min alhora que controla la migració de gas des de la formació. Generalment, es requereix entre un 0,6% i un 2,0% de BWOC a la majoria de fangs. Normalment s'utilitza en una dosi inferior al 0,8% de BWOC, protegint així el jaciment i estabilitzant el pou. Això segella eficaçment els porus i les microfractures de la pissarra, evitant que el filtrat del fluid de perforació envaeixi i reduint la transmissió de la pressió dels porus, millorant significativament la inhibició del fluid de perforació.

Els resultats de l'aplicació de camp mostren que el fluid de perforació d'alt rendiment a base d'aigua és altament inhibidor, augmenta la velocitat de perforació mecànica, és estable a altes temperatures, protegeix el jaciment i és respectuós amb el medi ambient.

El febrer de 2022, el pou Bazhong 1HF de Sinopec, situat al jaciment de petroli i gas de gres del canal del riu Juràssic, va proposar de manera innovadora el concepte de disseny de fracturació de "fracturació, imbibició i integració del tancament del pou". Aquest enfocament es va desenvolupar per abordar les característiques dels jaciments densos de gres del canal del riu i els alts coeficients de pressió de formació. La tecnologia de fracturació optimitzada, que inclou "tall ajustat + obturació i desviació temporals + addició de sorra d'alta intensitat + millora del petroli per imbibició", va millorar significativament la capacitat de flux de petroli i gas subterranis i va establir un nou model de fracturació, proporcionant una referència per a la fracturació a gran escala de pous horitzontals.

L'additiu per a la pèrdua de fluids a alta temperatura, l'agent obstruent anticol·lapse a alta temperatura i el regulador de flux a alta temperatura de Youzhuo en el fluid de fracturació superen els reptes de pressió i pèrdua de fluids causats per la pressió dels porus de formació, la tensió del pou i la resistència de la roca. La tecnologia especial d'obstruint el gel, derivada de la Southwest Petroleum University, permet que el gel especial deixi de fluir automàticament després d'entrar a la capa de pèrdua, omplint fractures i espais buits, formant un "tap de gel" que aïlla el fluid de formació intern del fluid del pou. Aquesta tecnologia és altament eficaç per a fuites greus en formacions fracturades, poroses i trencades amb pèrdues de fluids significatives i volums de retorn mínims.

El 30 de maig de 2023, a les 11:46 del matí, el camp petrolier Tarim de la China National Petroleum Corporation (CNPC) va començar a perforar el pou Shendi Teke 1, marcant l'inici d'un viatge per explorar les ciències geològiques i d'enginyeria ultraprofundes a profunditats que arriben als 10.000 metres. Això marca un moment històric per a l'enginyeria de la terra profunda de la Xina, significant un gran avenç en la tecnologia d'exploració de la terra profunda del país i l'inici de "l'era dels 10.000 metres" en les capacitats de perforació.

El pou Shendi Teke 1 es troba al comtat de Shaya, prefectura d'Aksu, Xinjiang, al cor del desert de Taklamakan. És un important "projecte de terra profunda" de la CNPC al camp petrolier de Tarim, adjacent a la zona ultraprofunda de petroli i gas de Fuman, que té una profunditat de 8.000 metres i reserves de mil milions de tones. El pou té una profunditat dissenyada d'11.100 metres i un període previst de perforació i finalització de 457 dies. El 4 de març de 2024, la profunditat de perforació de Shendi Teke 1 va superar els 10.000 metres, convertint-lo en el segon pou vertical del món i el primer d'Àsia a superar aquesta profunditat. Aquesta fita indica que la Xina ha superat de manera independent els reptes tècnics associats a la perforació de pous ultraprofunds d'aquesta magnitud.

La perforació a profunditats de 10.000 metres és un dels camps més desafiadors de la tecnologia d'enginyeria de petroli i gas, amb nombrosos colls d'ampolla tècnics. També és un indicador clau de la tecnologia d'enginyeria i les capacitats dels equips d'un país. Davant de condicions extremes de temperatura i pressió al fons del pou, es van fer avenços significatius en fluids de perforació d'alta temperatura, motors resistents a altes temperatures i tecnologies de perforació direccional. També es van aconseguir avenços en equips de mostreig de nuclis i registre de cables, camions de fracturació d'ultra alta pressió amb una capacitat de 175 MPa i equips de fluids de fracturació, que es van provar amb èxit in situ. Aquests desenvolupaments van conduir a la creació de diverses tecnologies crítiques per a la perforació i finalització segura i eficient de pous ultraprofunds.

En el sistema de fluids de perforació utilitzat en aquest projecte, es van abordar entorns específics d'alta temperatura i alta pressió amb el desenvolupament de reductors de pèrdues de fluids i inhibidors de corrosió superiors que mantenen excel·lents propietats reològiques a altes temperatures i són fàcils d'ajustar i mantenir. Els additius de control de l'argila també van millorar la capacitat de deshidratació de les partícules d'argila en condicions de temperatura ultra alta, millorant l'adaptabilitat i l'estabilitat del fluid de perforació.

El petroli d'esquist de Jimusar és la primera zona nacional de demostració de petroli d'esquist terrestre de la Xina, situada a la part oriental de la conca de Junggar. Cobreix una superfície de 1.278 quilòmetres quadrats i té una reserva de recursos estimada d'1.112 milions de tones. El 2018, va començar el desenvolupament a gran escala del petroli d'esquist de Jimusar. Durant el primer trimestre, la Zona Nacional de Demostració de Petroli d'Esquist Terrestre de Jimusar de Xinjiang va produir 315.000 tones de petroli d'esquist, establint un nou rècord històric. La zona de demostració està accelerant els esforços per augmentar les reserves i la producció de petroli d'esquist, amb plans per completar 100 pous de perforació i 110 pous de fracturació per al 2024.

El petroli d'esquist, que és el petroli adherit a la roca d'esquist o dins de les seves fissures, és un dels tipus de petroli més difícils d'extreure. Xinjiang té rics recursos de petroli d'esquist amb àmplies perspectives d'exploració i desenvolupament. La Xina ha identificat els recursos de petroli d'esquist com una àrea clau per a la futura substitució del petroli. Wu Chengmei, enginyer secundari del Centre de Recerca Geològica de l'Àrea d'Operacions del Camp Petrolífer de Jiqing al Camp Petrolífer de Xinjiang, explica que el petroli d'esquist de Jimusar generalment està enterrat a més de 3.800 metres sota terra. L'enterrament profund i la permeabilitat particularment baixa fan que l'extracció sigui tan difícil com extreure petroli d'una pedra d'esmolar.

El desenvolupament de petroli d'esquist terrestre a la Xina generalment s'enfronta a quatre reptes principals: primer, el petroli és relativament pesat, cosa que dificulta el seu flux; segon, els punts ideals són petits i difícils de predir; tercer, l'alt contingut d'argila dificulta la fracturació; quart, la distribució és inconsistent, cosa que complica les operacions. Aquests factors han restringit durant molt de temps el desenvolupament a gran escala i eficient del petroli d'esquist terrestre a la Xina. En el projecte, per tractar el fluid de reflux de fracturació, s'utilitza un nou additiu per reduir la contaminació i reciclar el fluid, convertint-lo de nou en fluid de fracturació per a la seva reutilització. Aquest mètode es va provar en nou pous el 2023 amb excel·lents resultats. A partir del juny de 2024, el projecte té previst utilitzar el fluid de fracturació reconstituït en una operació de fracturació a gran escala.

La formació principal del projecte consisteix en vetes de carbó, seccions de fang gris i marró, que són formacions sensibles a l'aigua. Al bloc de petroli d'esquist de Jimusar, la secció de forat obert del segon pou és llarga i el temps de remull de la formació s'allarga. Si s'utilitza fang a base d'aigua, és probable que es produeixi un col·lapse i una inestabilitat, però els fluids de perforació a base de petroli no causen efectes d'hidratació. Els fluids de perforació d'emulsió d'oli en aigua, quan són estables, tampoc causen efectes d'hidratació, per la qual cosa els fluids de perforació a base de petroli no creen pressions d'inflamació per hidratació. La investigació ha conduït a l'adopció d'un sistema de fang a base de petroli, amb els principis i mesures anticol·lapse següents: 1. Inhibició química: Control de la relació oli-aigua per sobre de 80:20 per reduir la invasió de la fase aquosa a la formació, prevenint eficaçment la inflamació i el col·lapse de les vetes de carbó i les formacions altament sensibles a l'aigua. 2. Obturació física: Afegir agents de ponderació com ara materials de calci per endavant en formacions febles per millorar la capacitat de suport de pressió de la formació i evitar fuites del pou. 3. Suport mecànic: Control de la densitat per sobre d'1,52 g/cm³, augmentant gradualment la densitat fins al límit de disseny d'1,58 g/cm³ a ​​la secció d'acumulació. Els agents de ponderació produïts per Youzhu Company poden aconseguir l'efecte desitjat, garantint la finalització sense problemes i amb èxit dels projectes de perforació i finalització de pous.