Περιπτώσεις εφαρμογής χημικών πρόσθετων σε πετρελαιοπηγές

Το 2022, ενόψει των επιπτώσεων της πανδημίας COVID-19, το Κέντρο Διαχείρισης Ολοκλήρωσης Πηγαδιών Πετρελαιοπηγών Βορειοδυτικής Περιοχής ολοκλήρωσε 24 έργα, συμπεριλαμβανομένου του εξοπλισμού ελέγχου πηγαδιών πετρελαίου και του καθαρισμού αγωγών από απόφραξη βαρέος πετρελαίου, εξοικονομώντας κόστος προμηθειών 13,683 εκατομμυρίων γιουάν.

Κατά τη χρήση σωλήνων πετρελαίου, η διάμετρος του σωλήνα στενεύει ολοένα και περισσότερο λόγω των επιδράσεων του κεριού, των πολυμερών και των αλάτων, μειώνοντας τη ροή αργού πετρελαίου και επηρεάζοντας την παραγωγή αργού πετρελαίου. Ως εκ τούτου, οι εταιρείες γεώτρησης καθαρίζουν γενικά τους σωλήνες μία φορά το χρόνο. Μετά την επεξεργασία των ραφών συγκόλλησης των συνδέσεων των σωλήνων, είναι απαραίτητο να καθαρίζονται οι σωλήνες.

Σε γενικές γραμμές, οι χαλύβδινοι σωλήνες που χρησιμοποιούνται ως σωλήνες λαδιού έχουν σκουριά τόσο στην εσωτερική όσο και στην εξωτερική επιφάνεια. Εάν δεν καθαριστούν, αυτό θα μολύνει το υδραυλικό λάδι μετά τη χρήση, επηρεάζοντας την κανονική λειτουργία των υδραυλικών συσκευών. Επομένως, είναι απαραίτητο να αφαιρεθεί η σκουριά στην εσωτερική επιφάνεια των σωλήνων μέσω πλύσης με οξύ. Το πλύσιμο με οξύ μπορεί επίσης να αφαιρέσει τη σκουριά στην εξωτερική επιφάνεια των σωλήνων, κάτι που είναι ευεργετικό για την εφαρμογή αντισκωριακής βαφής στην εξωτερική επιφάνεια των σωλήνων, παρέχοντας μακροχρόνια αντιδιαβρωτική προστασία. Το πλύσιμο με οξύ πραγματοποιείται γενικά χρησιμοποιώντας ένα διάλυμα οξέος με συγκέντρωση από 0% έως 15%. Η εταιρεία Youzhu, παρέχοντας προϊόντα αναστολέα διάβρωσης: UZ CI-180, έναν αναστολέα διάβρωσης οξίνισης ανθεκτικό σε υψηλή θερμοκρασία για χρήση σε πετρελαϊκά κοιτάσματα. Κατά τη διαδικασία οξίνισης ή αποξείδωσης, το οξύ θα διαβρώσει τον χάλυβα και σε υψηλή θερμοκρασία, ο ρυθμός και το εύρος της διάβρωσης θα αυξηθούν σημαντικά, επομένως, στην παραγωγή πετρελαίου, η πρόληψη της διάβρωσης των σωλήνων υψηλής θερμοκρασίας είναι ιδιαίτερα σημαντική, η οποία δεν σχετίζεται μόνο με τα οφέλη της εκμετάλλευσης των πετρελαϊκών κοιτασμάτων, αλλά και στενά συνδεδεμένη με την ασφάλεια της παραγωγής. Ο βαθμός διάβρωσης από οξύ σε αγωγούς και εξοπλισμό εξαρτάται από τον χρόνο επαφής, τη συγκέντρωση οξέος και τις συνθήκες θερμοκρασίας κ.λπ. Το UZ CI-180 έχει εξαιρετική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και σε θερμοκρασίες έως 350°F (180°C), η επίδραση διάβρωσης του οξέος στον χάλυβα σε υψηλές θερμοκρασίες στον πυθμένα του φρέατος μπορεί να μειωθεί σημαντικά με την προσθήκη UZ CI-180 στο μείγμα οξέος. Η Youzhu έχει λάβει υψηλή αναγνώριση από το Northwest Oilfield Management Center για τα έργα της στον καθαρισμό σωλήνων, τη σύνθεση υγρών γεώτρησης και τη συντήρηση εξοπλισμού.

Το πηγάδι Fengye 1-10HF, που βρίσκεται στην οδό Dong San στην πόλη Dongying, είναι το πρώτο οριζόντιο πηγάδι σχιστολιθικού πετρελαίου που ξεπερνά το φράγμα του 20ήμερου κύκλου γεώτρησης, ολοκληρώνοντας την κατασκευή του 24 ημέρες νωρίτερα από το χρονοδιάγραμμα. Είναι μία από τις τρεις εθνικές ζώνες επίδειξης σχιστολιθικού πετρελαίου που έχουν εγκριθεί από την Εθνική Διοίκηση Ενέργειας και η πρώτη εθνική ζώνη επίδειξης για σχιστολιθικό πετρέλαιο από λεκάνη ρηγμάτων στην Κίνα. Με την ολοκλήρωση του πηγαδιού 24 ημέρες νωρίτερα από το χρονοδιάγραμμα, εξοικονομήθηκαν πάνω από 10 εκατομμύρια γιουάν σε κόστος.

Λόγω της εγγύτητας με ένα κοντινό πηγάδι που βρισκόταν σε ρήξη, σε απόσταση μόλις 400 μέτρων, και της εγγύτητας με τα όρια του χαλικώδους βράχου, το πηγάδι Fengye 1-10HF αντιμετώπισε κινδύνους διείσδυσης νερού, υπερχείλισης και απώλειας υγρών. Επιπλέον, οι υψηλές θερμοκρασίες στον πυθμένα του πηγαδιού έθεσαν προκλήσεις σε διάφορα όργανα. Η ομάδα του έργου επικεντρώθηκε στην υποστήριξη της μηχανικής τεχνολογίας και στην αντιμετώπιση βασικών τεχνολογικών ζητημάτων. Έλυσαν διαδοχικά περιορισμούς όπως η δυσκολία πρόβλεψης ισχυρών ετερογενών σημείων γλυκύτητας, οι περιορισμοί των οργάνων υπό υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις και η συνύπαρξη απώλειας και εισροής υγρών γεώτρησης.

Ανέπτυξαν και εφάρμοσαν ένα σύστημα λάσπης με βάση τα συνθετικά για τη βελτίωση της ρευστότητας. Μεταξύ αυτών, το τρέχον πρόσθετο υγρού γεώτρησης TF FL WH-1 Cement Fluid-loss Additives, που αναπτύχθηκε από την Youzhu, μπορεί να σχηματίσει μια μεμβράνη υψηλής ποιότητας στην επιφάνεια του σχιστολιθικού φρέατος, εμποδίζοντας το διήθημα του υγρού γεώτρησης να εισέλθει στον σχηματισμό. Το TF FL WH-1 έχει σχεδιαστεί για χρήση σε φρέατα με θερμοκρασίες κυκλοφορίας πυθμένα (BHCTs) από 60℉(15,6℃) έως 400℉(204℃).

Το TF FL WH-1 παρέχει έλεγχο απώλειας υγρού API κάτω από 36cc/30min, ενώ παράλληλα ελέγχει τη μετανάστευση αερίων από τον σχηματισμό. Γενικά, απαιτείται 0,6% έως 2,0% BWOC στα περισσότερα πολτά. Συνήθως χρησιμοποιείται σε δόση μικρότερη από 0,8% BWOC, προστατεύοντας έτσι τη δεξαμενή και σταθεροποιώντας το φρεάτιο. Αυτό σφραγίζει αποτελεσματικά τους πόρους και τις μικρορωγμές του σχιστολιθικού πετρώματος, εμποδίζοντας την εισβολή του διηθήματος του υγρού γεώτρησης και μειώνοντας τη μετάδοση της πίεσης των πόρων, ενισχύοντας σημαντικά την αναστολή του υγρού γεώτρησης.

Τα αποτελέσματα εφαρμογής στο πεδίο δείχνουν ότι το υψηλής απόδοσης υγρό γεώτρησης με βάση το νερό είναι εξαιρετικά ανασταλτικό, αυξάνει την ταχύτητα μηχανικής γεώτρησης, είναι σταθερό σε υψηλές θερμοκρασίες, προστατεύει τη δεξαμενή και είναι φιλικό προς το περιβάλλον.

Τον Φεβρουάριο του 2022, το πηγάδι Bazhong 1HF της Sinopec, που βρίσκεται στο κοίτασμα πετρελαίου και φυσικού αερίου από ψαμμίτη στην κοίτη του ποταμού Ιουρασικού, πρότεινε καινοτόμα την ιδέα σχεδιασμού ρωγμάτωσης με «ρωγμάτωση, απορρόφηση και ολοκλήρωση με κλείσιμο πηγαδιού». Αυτή η προσέγγιση αναπτύχθηκε για να αντιμετωπίσει τα χαρακτηριστικά των πυκνών ταμιευτήρων ψαμμίτη στην κοίτη του ποταμού και τους υψηλούς συντελεστές πίεσης σχηματισμού. Η βελτιστοποιημένη τεχνολογία ρωγμάτωσης, η οποία περιλαμβάνει «σφιχτή κοπή + προσωρινή απόφραξη και εκτροπή + προσθήκη άμμου υψηλής έντασης + ενίσχυση με απορρόφηση λαδιού», ενίσχυσε σημαντικά την ικανότητα ροής του υπόγειου πετρελαίου και φυσικού αερίου και καθιέρωσε ένα νέο μοντέλο ρωγμάτωσης, παρέχοντας ένα σημείο αναφοράς για τη ρωγμάτωση μεγάλης κλίμακας οριζόντιων πηγαδιών.

Το πρόσθετο απώλειας ρευστού υψηλής θερμοκρασίας της Youzhuo, ο παράγοντας έμφραξης υψηλής θερμοκρασίας κατά της κατάρρευσης και ο ρυθμιστής ροής υψηλής θερμοκρασίας στο ρευστό ρωγμάτωσης ξεπερνούν τις προκλήσεις πίεσης και απώλειας ρευστού που προκαλούνται από την πίεση πόρων σχηματισμού, την τάση του φρέατος και την αντοχή του πετρώματος. Η ειδική τεχνολογία έμφραξης με γέλη, που προέρχεται από το Southwest Petroleum University, επιτρέπει στο ειδικό τζελ να σταματά αυτόματα τη ροή του μετά την είσοδό του στο στρώμα απώλειας, γεμίζοντας ρωγμές και κενά, σχηματίζοντας ένα "βούλωμα γέλης" που απομονώνει το εσωτερικό ρευστό σχηματισμού από το ρευστό του φρέατος. Αυτή η τεχνολογία είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική για σοβαρές διαρροές σε ρωγματωμένους, πορώδεις και σπασμένους σχηματισμούς με σημαντική απώλεια ρευστού και ελάχιστους όγκους επιστροφής.

Στις 30 Μαΐου 2023, στις 11:46 π.μ., το πετρελαϊκό πεδίο Tarim της Εθνικής Εταιρείας Πετρελαίου της Κίνας (CNPC) ξεκίνησε γεώτρηση στο πηγάδι Shendi Teke 1, σηματοδοτώντας την έναρξη ενός ταξιδιού για την εξερεύνηση εξαιρετικά βαθιών γεωλογικών και μηχανικών επιστημών σε βάθη που φτάνουν τα 10.000 μέτρα. Αυτό σηματοδοτεί μια ιστορική στιγμή για την γεωτεχνική της Κίνας, σηματοδοτώντας μια σημαντική ανακάλυψη στην τεχνολογία εξερεύνησης βαθέων υδάτων της χώρας και την έναρξη της «εποχής των 10.000 μέτρων» στις δυνατότητες γεώτρησης.

Το πηγάδι Shendi Teke 1 βρίσκεται στην κομητεία Shaya, στην επαρχία Aksu, στο Xinjiang, στην καρδιά της ερήμου Taklamakan. Πρόκειται για ένα σημαντικό «έργο βαθιάς γεώτρησης» από την CNPC στο πετρελαιοπηγή Tarim, δίπλα στην εξαιρετικά βαθιά περιοχή πετρελαίου και φυσικού αερίου Fuman, η οποία έχει βάθος 8.000 μέτρα και αποθέματα ενός δισεκατομμυρίου τόνων. Το πηγάδι έχει σχεδιασμένο βάθος 11.100 μέτρα και προγραμματισμένη περίοδο γεώτρησης και ολοκλήρωσης 457 ημερών. Στις 4 Μαρτίου 2024, το βάθος γεώτρησης του Shendi Teke 1 ξεπέρασε τα 10.000 μέτρα, καθιστώντας το το δεύτερο στον κόσμο και το πρώτο κάθετο πηγάδι στην Ασία που ξεπερνά αυτό το βάθος. Αυτό το ορόσημο δείχνει ότι η Κίνα έχει ξεπεράσει ανεξάρτητα τις τεχνικές προκλήσεις που σχετίζονται με τη γεώτρηση εξαιρετικά βαθιών πηγαδιών αυτού του μεγέθους.

Η γεώτρηση σε βάθη 10.000 μέτρων είναι ένας από τους πιο απαιτητικούς τομείς στην τεχνολογία πετρελαίου και φυσικού αερίου, με πολλά τεχνικά σημεία συμφόρησης. Αποτελεί επίσης βασικό δείκτη της μηχανικής τεχνολογίας και των δυνατοτήτων εξοπλισμού μιας χώρας. Αντιμέτωπες με ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης στο εσωτερικό του φρέατος, σημειώθηκαν σημαντικές πρόοδοι στα υγρά γεώτρησης υψηλής θερμοκρασίας, στους κινητήρες ανθεκτικούς σε υψηλή θερμοκρασία και στις τεχνολογίες κατευθυνόμενης γεώτρησης. Επίσης, σημειώθηκαν σημαντικές ανακαλύψεις στον εξοπλισμό δειγματοληψίας πυρήνων και καταγραφής καλωδίων, στα φορτηγά ρωγμάτωσης εξαιρετικά υψηλής πίεσης με χωρητικότητα 175 MPa και στον εξοπλισμό υγρού ρωγμάτωσης, ο οποίος δοκιμάστηκε με επιτυχία επί τόπου. Αυτές οι εξελίξεις οδήγησαν στη δημιουργία αρκετών κρίσιμων τεχνολογιών για την ασφαλή και αποτελεσματική γεώτρηση και ολοκλήρωση γεωτρήσεων εξαιρετικά μεγάλου βάθους.

Στο σύστημα υγρού γεώτρησης που χρησιμοποιήθηκε σε αυτό το έργο, αντιμετωπίστηκαν συγκεκριμένα περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης με την ανάπτυξη ανώτερων μειωτών απώλειας υγρών και αναστολέων διάβρωσης που διατηρούν εξαιρετικές ρεολογικές ιδιότητες υπό υψηλές θερμοκρασίες και είναι εύκολα στη ρύθμιση και συντήρηση. Τα πρόσθετα ελέγχου αργίλου ενίσχυσαν επίσης την ικανότητα αφυδάτωσης των σωματιδίων αργίλου υπό συνθήκες εξαιρετικά υψηλής θερμοκρασίας, βελτιώνοντας την προσαρμοστικότητα και τη σταθερότητα του υγρού γεώτρησης.

Το σχιστολιθικό πετρέλαιο Jimusar είναι η πρώτη εθνική ζώνη επίδειξης χερσαίου σχιστολιθικού πετρελαίου της Κίνας, που βρίσκεται στο ανατολικό τμήμα της λεκάνης Junggar. Καλύπτει μια έκταση 1.278 τετραγωνικών χιλιομέτρων και έχει εκτιμώμενο απόθεμα πόρων 1,112 δισεκατομμύρια τόνους. Το 2018 ξεκίνησε η μεγάλης κλίμακας ανάπτυξη του σχιστολιθικού πετρελαίου Jimusar. Το πρώτο τρίμηνο, η Εθνική Ζώνη Επίδειξης Χερσαίου Σχιστολιθικού Πετρελαίου Xinjiang Jimusar παρήγαγε 315.000 τόνους σχιστολιθικού πετρελαίου, σημειώνοντας νέο ιστορικό ρεκόρ. Η ζώνη επίδειξης επιταχύνει τις προσπάθειες για την αύξηση των αποθεμάτων και της παραγωγής σχιστολιθικού πετρελαίου, με σχέδια για την ολοκλήρωση 100 γεωτρήσεων και 110 γεωτρήσεων ρωγμάτωσης έως το 2024.

Το σχιστολιθικό πετρέλαιο, το οποίο είναι πετρέλαιο προσκολλημένο σε σχιστολιθικό πέτρωμα ή μέσα στις ρωγμές του, είναι ένας από τους πιο δύσκολους τύπους πετρελαίου για εξόρυξη. Η Σιντζιάνγκ διαθέτει πλούσιους πόρους σχιστολιθικού πετρελαίου με ευρείες προοπτικές για εξερεύνηση και ανάπτυξη. Η Κίνα έχει προσδιορίσει τους πόρους σχιστολιθικού πετρελαίου ως βασική περιοχή για μελλοντική αντικατάσταση πετρελαίου. Ο Γου Τσενγκμέι, δευτεροβάθμιος μηχανικός στο Κέντρο Γεωλογικών Ερευνών της Περιοχής Επιχειρήσεων Πετρελαιοπηγών Τζιτσίνγκ στο Πετρέλαιο Ξιντζιάνγκ, εξηγεί ότι το σχιστολιθικό πετρέλαιο Τζιμουσάρ είναι γενικά θαμμένο σε βάθος άνω των 3.800 μέτρων υπόγεια. Η βαθιά ταφή και η ιδιαίτερα χαμηλή διαπερατότητα καθιστούν την εξόρυξη εξίσου δύσκολη με την εξαγωγή πετρελαίου από μια ακονόπετρα.

Η ανάπτυξη του χερσαίου σχιστολιθικού πετρελαίου στην Κίνα αντιμετωπίζει γενικά τέσσερις σημαντικές προκλήσεις: πρώτον, το πετρέλαιο είναι σχετικά βαρύ, γεγονός που δυσχεραίνει τη ροή του· δεύτερον, τα «γλυκά σημεία» είναι μικρά και δύσκολο να προβλεφθούν· τρίτον, η υψηλή περιεκτικότητα σε άργιλο δυσχεραίνει τη ρωγμάτωση· τέταρτον, η κατανομή είναι ασυνεπής, περιπλέκοντας τις εργασίες. Αυτοί οι παράγοντες έχουν περιορίσει εδώ και καιρό τη μεγάλης κλίμακας και αποτελεσματική ανάπτυξη του χερσαίου σχιστολιθικού πετρελαίου στην Κίνα. Στο έργο, για την επεξεργασία του ρευστού αναστροφής ροής ρωγμάτωσης, χρησιμοποιείται ένα νέο πρόσθετο για τη μείωση της ρύπανσης και την ανακύκλωση του ρευστού, μετατρέποντάς το ξανά σε ρευστό ρωγμάτωσης για επαναχρησιμοποίηση. Αυτή η μέθοδος δοκιμάστηκε σε εννέα πηγάδια το 2023 με εξαιρετικά αποτελέσματα. Από τον Ιούνιο του 2024, το έργο σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει το ανασυσταμένο ρευστό ρωγμάτωσης σε μια μεγάλης κλίμακας επιχείρηση ρωγμάτωσης.

Ο κύριος σχηματισμός του έργου αποτελείται από ραφές άνθρακα, γκρι και καφέ τμήματα λάσπης, οι οποίες είναι σχηματισμοί ευαίσθητοι στο νερό. Στο μπλοκ σχιστολιθικού πετρελαίου Jimusar, το τμήμα ανοιχτής οπής του δεύτερου φρέατος είναι μακρύ και ο χρόνος εμποτισμού του σχηματισμού παρατείνεται. Εάν χρησιμοποιηθεί λάσπη με βάση το νερό, είναι πιθανή η κατάρρευση και η αστάθεια, αλλά τα υγρά γεώτρησης με βάση το πετρέλαιο δεν προκαλούν φαινόμενα ενυδάτωσης. Τα υγρά γεώτρησης με γαλάκτωμα λαδιού σε νερό, όταν είναι σταθερά, επίσης δεν προκαλούν φαινόμενα ενυδάτωσης, επομένως τα υγρά γεώτρησης με βάση το πετρέλαιο δεν δημιουργούν πιέσεις διόγκωσης ενυδάτωσης. Η έρευνα έχει οδηγήσει στην υιοθέτηση ενός συστήματος λάσπης με βάση το πετρέλαιο, με αρχές και μέτρα κατά της κατάρρευσης ως εξής: 1. Χημική αναστολή: Έλεγχος της αναλογίας πετρελαίου-νερού πάνω από 80:20 για τη μείωση της εισβολής της φάσης του νερού στον σχηματισμό, αποτρέποντας αποτελεσματικά τη διόγκωση και την κατάρρευση των ραφών άνθρακα και των σχηματισμών υψηλής ευαισθησίας στο νερό. 2. Φυσική έμφραξη: Προσθήκη παραγόντων στάθμισης όπως υλικά ασβεστίου εκ των προτέρων σε ασθενείς σχηματισμούς για την ενίσχυση της ικανότητας φόρτισης της πίεσης του σχηματισμού και την πρόληψη διαρροών από το φρεάτιο. 3. Μηχανική υποστήριξη: Έλεγχος πυκνότητας άνω των 1,52g/cm³, σταδιακή αύξηση της πυκνότητας στο όριο σχεδιασμού των 1,58g/cm³ στο τμήμα συσσώρευσης. Τα μέσα στάθμισης που παράγονται από την εταιρεία Youzhu μπορούν να επιτύχουν το επιθυμητό αποτέλεσμα, διασφαλίζοντας την ομαλή και επιτυχημένη ολοκλήρωση των έργων γεώτρησης και ολοκλήρωσης φρεατίων.