Aplikační případy chemických přísad v ropných polích

V roce 2022, tváří v tvář dopadu pandemie COVID-19, dokončilo Středisko správy dokončování vrtů Northwest Oilfield 24 projektů, včetně zařízení na kontrolu ropných vrtů a čištění potrubí těžkého ropného ucpání, což ušetřilo pořizovací náklady ve výši 13,683 milionů juanů.

Během používání ropných potrubí se průměr potrubí stále více zužuje v důsledku působení vosku, polymerů a solí, což snižuje tok ropy a ovlivňuje produkci ropy. Vrtací společnosti proto trubky čistí zpravidla jednou ročně. Po ošetření svarových spojů trubkových spojů je nutné trubky očistit.

Ocelové trubky používané jako olejové trubky mají obecně rez na vnitřním i vnějším povrchu. Pokud se nevyčistí, po použití dojde ke kontaminaci hydraulického oleje, což ovlivní normální provoz hydraulických zařízení. Proto je nutné odstranit rez na vnitřním povrchu trubek mytím kyselinou. Kyselé mytí může také odstranit rez na vnějším povrchu potrubí, což je výhodné pro nanášení antikorozního nátěru na vnější povrch potrubí, který poskytuje dlouhotrvající antikorozní ochranu. Promývání kyselinou se obecně provádí za použití roztoku kyseliny s koncentrací 0 % až 15 %. Youzhu Company tím, že poskytuje produkty inhibitoru koroze: UZ CI-180, okyselující inhibitor koroze odolný vůči vysokým teplotám pro použití na ropných polích. V procesu okyselování nebo moření bude kyselina korodovat ocel a při vysoké teplotě se rychlost a rozsah koroze výrazně zvýší, proto je při výrobě ropných polí zvláště důležitá prevence koroze vysokoteplotních trubek, což souvisí nejen s výhodami těžby ropných polí, ale také úzce souvisí s bezpečností výroby. Stupeň kyselé eroze na potrubích a zařízeních závisí na době kontaktu, koncentraci kyseliny a teplotních podmínkách atd. UZ CI-180 má vynikající odolnost vůči vysokým teplotám a při teplotách do 350°F (180°C) korozi účinek kyseliny na ocel při vysokých teplotách na dně vrtu lze výrazně snížit přidáním UZ CI-180 do kyselinové směsi. Youzhu získal vysoké uznání od Northwest Oilfield Management Center za své projekty v oblasti čištění potrubí, formulace vrtných kapalin a údržby zařízení.

Vrt Fengye 1-10HF, který se nachází na ulici Dong San Road ve městě Dongying, je prvním horizontálním vrtem z břidlicové ropy, který prolomil bariéru 20denního cyklu vrtů a dokončil 24 dní před plánovaným termínem. Jedná se o jednu ze tří národních demonstračních zón břidlicové ropy schválených Národní energetickou správou a první národní demonstrační zónu pro ropu z břidlic z kontinentálního zlomu v Číně. Dokončením studny 24 dní před plánovaným termínem bylo ušetřeno více než 10 milionů juanů na nákladech.

Vzhledem k blízkosti nedaleké studny, která se rozlomila pouhých 400 metrů odsud, a blízkosti k hranici štěrkové skály čelila studna Fengye 1-10HF riziku vniknutí vody, přetečení a ztrátě tekutin. Vysoké teploty na dně vrtu navíc představovaly výzvu pro různé přístroje. Projektový tým se zaměřil na podporu inženýrských technologií a řešení klíčových technologických problémů. Postupně vyřešili omezení, jako jsou potíže s předpovídáním silných heterogenních sladkých míst, omezení nástrojů při vysokých teplotách a tlacích a koexistence ztrát a přítoku vrtné kapaliny.

Vyvinuli a použili systém bahna na syntetické bázi pro zlepšení tekutosti. Mezi nimi může současná přísada do vrtné kapaliny TF FL WH-1 Cement Fluid-loss Additives, vyvinutá společností Youzhu, vytvořit vysoce kvalitní film na povrchu břidlicového vrtu, který zabraňuje vniknutí filtrátu vrtné kapaliny do formace, TF FL WH- 1 je určen pro použití ve studnách s cirkulačními teplotami ve spodním otvoru (BHCT) v rozmezí 60℉ (15,6℃) až 400℉ (204℃).

TF FL WH-1 poskytuje API kontrolu ztráty kapaliny pod 36cc/30min při současném řízení migrace plynu z formace. Obecně je ve většině suspenzí požadováno 0,6 % až 2,0 % BWOC. Obvykle se používá v dávce menší než 0,8 % BWOC, čímž chrání nádrž a stabilizuje vrt. To účinně utěsňuje póry břidlice a mikrofraktury, zabraňuje vnikání filtrátu vrtné kapaliny a snižuje přenos tlaku v pórech, což výrazně zvyšuje inhibici vrtné kapaliny.

Výsledky terénních aplikací ukazují, že vysoce výkonná vrtná kapalina na vodní bázi je vysoce inhibiční, zvyšuje mechanickou rychlost vrtání, je stabilní při vysokých teplotách, chrání nádrž a je šetrná k životnímu prostředí.

V únoru 2022 vrt Bazhong 1HF společnosti Sinopec, který se nachází v pískovcovém pískovcovém ložisku ropy a plynu v Jurském kanálu, inovativně navrhl koncept lomu „lámání, nasávání a integrace v dobře uzavřeném prostoru“. Tento přístup byl vyvinut pro řešení charakteristik pískovcových nádrží s hustým říčním kanálem a vysokých součinitelů formačního tlaku. Optimalizovaná technologie štěpení, která zahrnuje „těsné řezání + dočasné ucpání a odklonění + přídavek písku s vysokou intenzitou + zlepšení nasávání ropy“, výrazně zvýšila průtokovou kapacitu podzemní ropy a plynu a vytvořila nový model štěpení, který poskytuje referenci pro velké lámání vodního kamene horizontálních vrtů.

Aditivum Youzhuo pro vysokoteplotní ztráty kapaliny, vysokoteplotní prostředek proti zhroucení a vysokoteplotní regulátor průtoku v štěpící kapalině překonávají problémy s tlakem a ztrátou kapaliny způsobené tlakem v pórech, napětím vrtu a pevností horniny. Speciální technologie gelové ucpávky, odvozená od Southwest Petroleum University, umožňuje speciálnímu gelu automaticky zastavit proudění po vstupu do ztrátové vrstvy, vyplnit zlomeniny a prázdné prostory a vytvořit „gelovou zátku“, která izoluje vnitřní formační tekutinu od tekutiny z vrtu. Tato technologie je vysoce účinná pro závažné netěsnosti v rozbitých, porézních a rozbitých útvarech se značnými ztrátami tekutiny a minimálními vratnými objemy.

Dne 30. května 2023 v 11:46 zahájila společnost Tarim Oilfield of China National Petroleum Corporation (CNPC) vrtání ve vrtu Shendi Teke 1, což signalizuje začátek cesty za průzkumem ultrahlubinných geologických a inženýrských věd v hloubkách dosahujících 10 000 metrů. Toto je historický okamžik pro čínské hlubinné inženýrství, což znamená velký průlom v technologii průzkumu hlubin země a začátek „éry 10 000 metrů“ ve schopnostech vrtání.

Studna Shendi Teke 1 se nachází v okrese Shaya, prefektura Aksu, Xinjiang, v srdci pouště Taklamakan. Jde o významný „deep earth project“ od CNPC v Tarim Oilfield, sousedícím s ultrahlubinnou ropnou a plynárenskou oblastí Fuman, která má hloubku 8000 metrů a zásoby jedné miliardy tun. Vrt má projektovanou hloubku 11 100 metrů a plánovanou dobu vrtání a dokončení 457 dní. 4. března 2024 přesáhla hloubka vrtání Shendi Teke 1 10 000 metrů, čímž se stala světově druhým a prvním vertikálním vrtem v Asii, který tuto hloubku překonal. Tento milník naznačuje, že Čína nezávisle překonala technické problémy spojené s vrtáním ultrahlubokých vrtů tohoto rozsahu.

Vrtání v hloubkách 10 000 metrů je jedním z nejnáročnějších oborů technologie ropného a plynárenského inženýrství s četnými technickými překážkami. Je to také klíčový ukazatel technických technologií a vybavení země. Tváří v tvář extrémním teplotním a tlakovým podmínkám ve vrtu bylo dosaženo významného pokroku v oblasti vysokoteplotních vrtných kapalin, motorů odolných vůči vysokým teplotám a technologií směrového vrtání. Průlomu bylo dosaženo také v zařízeních pro odběr vzorků a těžbu kabelů, vysokotlakých lámacích vozech s kapacitou 175 MPa a zařízení na štěpení kapalin, které byly úspěšně testovány na místě. Tento vývoj vedl k vytvoření několika kritických technologií pro bezpečné a efektivní vrtání a dokončení ultrahlubokých vrtů.

V systému vrtné kapaliny použitém v tomto projektu byla řešena specifická vysokoteplotní a vysokotlaká prostředí s vývojem vynikajících omezovačů ztrát kapaliny a inhibitorů koroze, které si zachovávají vynikající reologické vlastnosti při vysokých teplotách a snadno se nastavují a udržují. Aditiva pro kontrolu hlíny také zvýšila odvodňovací kapacitu jílových částic za podmínek ultravysoké teploty, čímž zlepšila přizpůsobivost a stabilitu vrtné kapaliny.

Jimusarská břidlicová ropa je první čínskou národní pozemskou demonstrační zónou břidlicové ropy, která se nachází ve východní části Junggarské pánve. Rozkládá se na ploše 1 278 kilometrů čtverečních a má odhadovanou zásobu zdrojů 1,112 miliardy tun. V roce 2018 začal rozsáhlý vývoj břidlicové ropy Jimusar. Národní terrestriální demonstrační zóna břidlicové ropy Sin-ťiang Jimusar v prvním čtvrtletí vyprodukovala 315 000 tun ropy z břidlic, čímž vytvořila nový historický rekord. Demonstrační zóna urychluje úsilí o zvýšení zásob a produkce břidlicové ropy s plány na dokončení 100 vrtných vrtů a 110 štěpných vrtů do roku 2024.

Břidlicová ropa, což je ropa připojená k břidlicové hornině nebo v jejích puklinách, je jedním z nejobtížněji těžitelných druhů ropy. Sin-ťiang má bohaté zdroje břidlicové ropy s širokými vyhlídkami na průzkum a rozvoj. Čína označila zdroje břidlicové ropy za klíčovou oblast pro budoucí náhradu ropy. Wu Chengmei, sekundární inženýr z Geologického výzkumného střediska v oblasti ropných polí Jiqing v ropném poli Sin-ťiang, vysvětluje, že ropa z břidlic Jimusar je obvykle pohřbena více než 3800 metrů pod zemí. Hluboké zahrabání a obzvláště nízká propustnost činí těžbu stejně náročnou jako těžba oleje z brousku.

Rozvoj zemské břidlicové ropy v Číně obecně čelí čtyřem hlavním výzvám: za prvé, ropa je relativně těžká, což ztěžuje její proudění; za druhé, sladké stránky jsou malé a těžko předvídatelné; za třetí, vysoký obsah jílu ztěžuje lámání; za čtvrté, distribuce je nekonzistentní a komplikuje operace. Tyto faktory dlouho omezovaly rozsáhlý a efektivní rozvoj pozemské břidlicové ropy v Číně. V projektu se pro úpravu štěpící kapaliny se zpětným tokem používá nové aditivum, které snižuje znečištění a recykluje kapalinu a mění ji zpět na štěpící kapalinu pro opětovné použití. Tato metoda byla testována na devíti vrtech v roce 2023 s vynikajícími výsledky. Od června 2024 se v projektu plánuje použití rekonstituované štěpící kapaliny ve velkém měřítku.

Hlavní útvar projektu tvoří uhelné sloje, šedé a hnědé bahenní úseky, což jsou útvary citlivé na vodu. V bloku břidlicové ropy Jimusar je úsek s otevřenými otvory druhého vrtu dlouhý a doba prosáknutí formace je prodloužena. Pokud se použije bahno na vodní bázi, je pravděpodobné zhroucení a nestabilita, ale vrtné výplachy na bázi ropy nezpůsobují hydratační účinky. Emulzní vrtné výplachy typu olej ve vodě, pokud jsou stabilní, také nezpůsobují hydratační účinky, takže vrtné výplachy na bázi oleje nevytvářejí hydratační bobtnavé tlaky. Výzkum vedl k přijetí systému bahna na bázi oleje s následujícími principy a opatřeními proti zhroucení: 1. Chemická inhibice: Řízení poměru oleje a vody nad 80:20, aby se snížila invaze vodní fáze do formace a účinně se zabránilo bobtnání a kolaps uhelných slojí a útvarů vysoce citlivých na vodu. 2. Fyzikální ucpávání: Přidání zatěžovacích činidel, jako jsou vápenaté materiály, předem do slabých útvarů, aby se zvýšila kapacita nesení tlaku při formování a zabránilo se úniku vrtu. 3. Mechanická podpora: Kontrola hustoty nad 1,52 g/cm³, postupné zvyšování hustoty až na konstrukční limit 1,58 g/cm³ v nanášecí části. Zatěžovací prostředky vyráběné společností Youzhu mohou dosáhnout požadovaného účinku a zajistit hladké a úspěšné dokončení projektů vrtání a dokončení vrtů.