Případy použití chemických přísad pro ropná pole

V roce 2022, tváří v tvář dopadům pandemie COVID-19, dokončilo Centrum pro řízení dokončování těžby ropných vrtů na severozápadě USA 24 projektů, včetně zařízení pro kontrolu ropných vrtů a čištění potrubí od ucpání těžkým olejem, čímž ušetřilo náklady na pořízení ve výši 13,683 milionu juanů.

Během používání ropovodů se jejich průměr v důsledku působení vosku, polymerů a solí stále více zužuje, což snižuje průtok ropy a ovlivňuje produkci ropy. Proto vrtné společnosti potrubí obvykle čistí jednou ročně. Po ošetření svarových švů spojů potrubí je nutné potrubí vyčistit.

Ocelové trubky používané jako ropovody obvykle vykazují rez na vnitřním i vnějším povrchu. Pokud se nečistí, kontaminuje hydraulický olej po použití a ovlivní normální provoz hydraulických zařízení. Proto je nutné odstranit rez na vnitřním povrchu trubek kyselým mytím. Kyselé mytí může také odstranit rez na vnějším povrchu trubek, což je výhodné pro nanesení antikorozního nátěru na vnější povrch trubek, což poskytuje dlouhodobou antikorozní ochranu. Kyselé mytí se obvykle provádí pomocí kyselého roztoku s koncentrací 0 % až 15 %. Společnost Youzhu dodává produkty s inhibitory koroze: UZ CI-180, vysokoteplotní kyselý inhibitor koroze pro použití v ropných polích. Během procesu kyselení nebo moření kyselina koroduje ocel a při vysoké teplotě se rychlost a rozsah koroze výrazně zvyšují, proto je při těžbě ropných polí obzvláště důležitá prevence koroze vysokoteplotních trubek, což souvisí nejen s výhodami těžby ropných polí, ale také úzce souvisí s bezpečností výroby. Stupeň eroze potrubí a zařízení kyselinami závisí na době kontaktu, koncentraci kyseliny a teplotních podmínkách atd. UZ CI-180 má vynikající odolnost vůči vysokým teplotám a při teplotách až do 180 °C lze korozní účinek kyseliny na ocel při vysokých teplotách na dně vrtu výrazně snížit přidáním UZ CI-180 do kyselé směsi. Společnost Youzhu získala vysoké uznání od Northwest Oilfield Management Center za své projekty v oblasti čištění potrubí, formulace vrtných výplachů a údržby zařízení.

Vrt Fengye 1-10HF, který se nachází na silnici Dong San Road ve městě Dongying, je prvním horizontálním vrtem na břidlicovou ropu, který překonal 20denní hranici vrtného cyklu a byl dokončen o 24 dní dříve, než bylo plánováno. Je to jedna ze tří národních demonstračních zón pro břidlicovou ropu schválených Národním energetickým úřadem a první národní demonstrační zóna pro břidlicovou ropu z kontinentálních zlomových pánví v Číně. Dokončením vrtu o 24 dní dříve se ušetřily náklady ve výši přes 10 milionů juanů.

Vzhledem k blízkosti vrtu, který byl frakturován pouhých 400 metrů odtud, a blízkosti hranice štěrkové horniny čelil vrt Fengye 1-10HF riziku vnikání vody, přetečení a úniku kapaliny. Vysoké teploty na dně vrtu navíc představovaly výzvy pro různé přístroje. Projektový tým se zaměřil na inženýrsko-technologickou podporu a řešení klíčových technologických problémů. Postupně řešil omezení, jako je obtížnost predikce optimální polohy vrtné kapaliny v silné heterogenitě, omezení přístrojů při vysokých teplotách a tlacích a koexistence úniku a přítoku vrtné kapaliny.

Vyvinuli a aplikovali systém syntetického kalu pro zlepšení tekutosti. Mezi nimi je i současná přísada do vrtné kapaliny TF FL WH-1 Cement Fluid-loss Additives, vyvinutá společností Youzhu, která dokáže na povrchu břidlicového vrtu vytvořit vysoce kvalitní film, čímž zabrání vniknutí filtrátu vrtné kapaliny do formace. TF FL WH-1 je určena pro použití ve vrtech s cirkulačními teplotami na dně (BHCT) v rozmezí od 15,6 °C do 204 °C.

TF FL WH-1 zajišťuje kontrolu úniku kapaliny dle API pod 36 cm3/30 min a zároveň kontroluje migraci plynu z formace. Ve většině suspenzí je obecně vyžadováno 0,6 % až 2,0 % BWOC. Obvykle se používá v dávce nižší než 0,8 % BWOC, čímž chrání ložisko a stabilizuje vrt. Tím se účinně utěsňují póry a mikrozlomky břidlic, čímž se zabraňuje pronikání filtrátu vrtné kapaliny a snižuje se přenos pórového tlaku, čímž se výrazně zvyšuje inhibice vrtné kapaliny.

Výsledky terénních aplikací ukazují, že vysoce výkonný vrtný výplach na vodní bázi má vysokou inhibiční účinnost, zvyšuje mechanickou rychlost vrtání, je stabilní při vysokých teplotách, chrání ložisko a je šetrný k životnímu prostředí.

V únoru 2022 vrt Bazhong 1HF společnosti Sinopec, nacházející se v pískovcovém ložisku ropy a plynu v jurském říčním korytě, inovativně navrhl koncept štěpení s „integrací štěpení, imibice a uzavření vrtu“. Tento přístup byl vyvinut s cílem řešit charakteristiky hustých pískovcových ložisk v říčním korytě a vysokých koeficientů formačního tlaku. Optimalizovaná technologie štěpení, která zahrnuje „těsné řezání + dočasné ucpávání a odklonění + intenzivní přidání písku + zvýšení imibice ropy“, významně zvýšila průtokovou kapacitu podzemní těžby ropy a plynu a vytvořila nový model štěpení, který poskytuje referenci pro rozsáhlé štěpení horizontálních vrtů.

Vysokoteplotní přísada Youzhuo pro snížení ztráty kapaliny, vysokoteplotní ucpávací činidlo proti kolapsu a vysokoteplotní regulátor průtoku ve štěpící kapalině překonávají problémy s tlakem a ztrátou kapaliny způsobené tlakem v pórech formace, napětím ve vrtu a pevností horniny. Speciální technologie gelového ucpávání, odvozená od Southwest Petroleum University, umožňuje, aby speciální gel automaticky zastavil tok po vstupu do ztrátové vrstvy, vyplnil trhliny a prázdné prostory a vytvořil „gelovou zátku“, která izoluje vnitřní kapalinu formace od kapaliny ve vrtu. Tato technologie je vysoce účinná při závažných únicích v rozpukaných, porézních a rozbitých formacích s významnými ztrátami kapaliny a minimálními objemy vracejících se hornin.

Dne 30. května 2023 v 11:46 zahájila čínská národní ropná korporace (CNPC) vrtání vrtu Shendi Teke 1 na ropném poli Tarim, což signalizuje začátek cesty k průzkumu ultrahlubokých geologických a inženýrských věd v hloubkách dosahujících 10 000 metrů. To představuje historický okamžik pro čínské hlubinné inženýrství, představuje zásadní průlom v technologii hlubinného průzkumu země a začátek „éry 10 000 metrů“ ve vrtných schopnostech.

Vrt Shendi Teke 1 se nachází v okrese Šaja, prefektuře Aksu, provincie Sin-ťiang, v srdci pouště Taklamakan. Jedná se o významný „hlubokozemní projekt“ společnosti CNPC v ropném poli Tarim, které sousedí s ultrahlubokozemní ropnou a plynárenskou oblastí Fuman, která má hloubku 8 000 metrů a zásoby jedné miliardy tun. Vrt má projektovanou hloubku 11 100 metrů a plánovanou dobu vrtání a dokončení 457 dní. Dne 4. března 2024 hloubka vrtání Shendi Teke 1 překročila 10 000 metrů, čímž se stal druhým vertikálním vrtem na světě a prvním v Asii, který tuto hloubku překonal. Tento milník naznačuje, že Čína samostatně překonala technické výzvy spojené s vrtáním ultrahlubokých vrtů tohoto rozsahu.

Vrtání v hloubce 10 000 metrů je jednou z nejnáročnějších oblastí v ropném a plynárenském inženýrství s četnými technickými úzkými hrdly. Je také klíčovým ukazatelem inženýrských technologií a možností dané země. Vzhledem k extrémním teplotním a tlakovým podmínkám ve vrtech bylo dosaženo významného pokroku v oblasti vysokoteplotních vrtných kapalin, motorů odolných vůči vysokým teplotám a technologií směrového vrtání. Průlomů bylo dosaženo také v oblasti zařízení pro odběr vzorků jádra a karotáž, ultravysokotlakých štěpovacích vozů s kapacitou 175 MPa a zařízení pro štěpící kapaliny, které byly úspěšně testovány na místě. Tento vývoj vedl k vytvoření několika klíčových technologií pro bezpečné a efektivní vrtání a dokončování ultrahlubokých vrtů.

V systému vrtné kapaliny použitém v tomto projektu byla řešena specifická prostředí s vysokými teplotami a vysokým tlakem s vývojem vynikajících reduktorů ztrát kapaliny a inhibitorů koroze, které si zachovávají vynikající reologické vlastnosti za vysokých teplot a snadno se nastavují a udržují. Přísady pro regulaci jílu také zvýšily odvodňovací schopnost jílových částic za podmínek ultravysokých teplot, čímž se zlepšila adaptabilita a stabilita vrtné kapaliny.

Břidlicová ropa Jimusar je první národní demonstrační zónou pro těžbu břidlicové ropy v Číně, která se nachází ve východní části Džungarské pánve. Rozkládá se na ploše 1 278 kilometrů čtverečních a má odhadované zásoby 1,112 miliardy tun. V roce 2018 začala rozsáhlá těžba břidlicové ropy Jimusar. V prvním čtvrtletí vyprodukovala národní demonstrační zóna pro těžbu břidlicové ropy Sin-ťiang Jimusar 315 000 tun břidlicové ropy, čímž vytvořila nový historický rekord. Demonstrační zóna urychluje úsilí o zvýšení zásob a produkce břidlicové ropy a do roku 2024 se plánuje dokončení 100 vrtných a 110 štěpných vrtů.

Břidlicová ropa, což je ropa vázaná na břidlicovou horninu nebo v jejích puklinách, je jedním z nejobtížněji těžitelných druhů ropy. Sin-ťiang má bohaté zdroje břidlicové ropy se širokými vyhlídkami na průzkum a rozvoj. Čína označila zdroje břidlicové ropy za klíčovou oblast pro budoucí nahrazení ropy. Wu Chengmei, sekundární inženýr v Geologickém výzkumném centru v oblasti ropných polí Jiqing v Sin-ťiangu, vysvětluje, že břidlicová ropa Jimusar je obvykle zakopána více než 3 800 metrů pod zemí. Hluboké zakořenění a obzvláště nízká propustnost činí těžbu stejně náročnou jako těžbu ropy z brousku.

Těžba ropy z břidlic v Číně obecně čelí čtyřem hlavním výzvám: zaprvé, ropa je relativně těžká, což ztěžuje její tok; zadruhé, ideální místa pro těžbu jsou malá a těžko předvídatelná; zatřetí, vysoký obsah jílu ztěžuje štěpení; začtvrté, distribuce je nekonzistentní, což komplikuje provoz. Tyto faktory již dlouho omezují rozsáhlý a efektivní rozvoj těžby ropy z břidlic v Číně. V rámci projektu se k úpravě zpětně tokující kapaliny používá nová přísada, která snižuje znečištění a recykluje kapalinu, čímž se přeměňuje zpět na štěpící kapalinu pro opětovné použití. Tato metoda byla v roce 2023 testována na devíti vrtech s vynikajícími výsledky. Od června 2024 projekt plánuje použít rekonstituovanou štěpící kapalinu ve velkém štěpícím provozu.

Hlavní formace projektu se skládá z uhelných slojí, šedých a hnědých jílovců, které jsou citlivé na vodu. V břidlicovém ropném bloku Jimusar je otevřená část druhého vrtu dlouhá a doba nasáknutí formace je prodloužena. Pokud se použije kal na vodní bázi, je pravděpodobné zhroucení a nestabilita, ale vrtné kapaliny na bázi ropy nezpůsobují hydratační účinky. Vrtné kapaliny na bázi emulze olej ve vodě, pokud jsou stabilní, také nezpůsobují hydratační účinky, takže vrtné kapaliny na bázi ropy nevytvářejí hydratační bobtnací tlaky. Výzkum vedl k přijetí systému kalu na bázi ropy s následujícími principy a opatřeními proti zhroucení: 1. Chemická inhibice: Regulace poměru olej-voda nad 80:20 za účelem snížení pronikání vodní fáze do formace, účinná prevence bobtnání a zhroucení uhelných slojí a vysoce citlivých na vodu formací. 2. Fyzikální ucpávání: Přidání zatěžovacích látek, jako jsou vápenaté materiály, předem do slabých formací za účelem zvýšení únosnosti formace pod tlakem a zabránění úniku z vrtu. 3. Mechanická podpora: Regulace hustoty nad 1,52 g/cm³, postupné zvyšování hustoty až na konstrukční limit 1,58 g/cm³ v části pro nárůst objemu. Zátěžová činidla vyráběná společností Youzhu mohou dosáhnout požadovaného účinku a zajistit hladké a úspěšné dokončení vrtných a dokončovacích projektů.