Naftaväljade keemiliste lisandite rakendusjuhud

2022. aastal viis Loode-Okeaania naftaväljade kaevude komplekteerimise halduskeskus COVID-19 pandeemia mõju tõttu lõpule 24 projekti, sealhulgas naftapuuraukude juhtimisseadmete ja raskete õlide ummistuste torude puhastamise, säästes hankekulusid 13,683 miljonit jüaani.

Naftatorude kasutamise ajal muutub toru läbimõõt vaha, polümeeride ja soolade mõjul üha kitsamaks, vähendades toornafta voolu ja mõjutades toornafta tootmist. Seetõttu puhastavad puurfirmad torusid üldiselt kord aastas. Pärast toruliitmike keevisõmbluste töötlemist on vaja torusid puhastada.

Üldiselt on naftatorudena kasutatavatel terastorudel nii sise- kui ka välispinnal rooste. Kui torusid ei puhastata, saastab see pärast kasutamist hüdraulikaõli, mis mõjutab hüdraulikaseadmete normaalset tööd. Seetõttu on vaja torude sisepinnalt rooste eemaldada happepesuga. Happepesu võib eemaldada ka rooste torude välispinnalt, mis on kasulik roostevastase värvi pealekandmiseks torude välispinnale, pakkudes pikaajalist korrosioonikaitset. Happepesu tehakse tavaliselt happelahusega, mille kontsentratsioon on 0–15%. Youzhu ettevõte pakub korrosiooni inhibiitoreid: UZ CI-180, kõrge temperatuurikindel happelise korrosiooni inhibiitor naftaväljade jaoks. Hapestamise või peitsimise käigus söövitab hape terast ning kõrgel temperatuuril suureneb korrosiooni kiirus ja ulatus oluliselt, mistõttu on naftaväljade tootmisel eriti oluline kõrge temperatuuriga torude korrosioonikaitse, mis ei ole seotud mitte ainult naftaväljade ekspluateerimise eelistega, vaid ka tootmisohutusega. Torujuhtmete ja seadmete happelise erosiooni aste sõltub kokkupuuteajast, happe kontsentratsioonist ja temperatuuritingimustest jne. UZ CI-180-l on suurepärane kõrge temperatuuritaluvus ning temperatuuridel kuni 180 °C saab happe korrosioonimõju terasele puuraugu põhjas kõrgetel temperatuuridel oluliselt vähendada, lisades happesegule UZ CI-180. Youzhu on pälvinud Loode-Oilväljade Halduskeskuselt kõrge tunnustuse oma torude puhastamise, puurimisvedeliku formuleerimise ja seadmete hoolduse projektide eest.

Dongyingi linnas Dong Sani teel asuv Fengye 1-10HF puurkaev on esimene horisontaalne põlevkiviõli puurkaev, mis on läbinud 20-päevase puurimistsükli barjääri, valmides 24 päeva graafikust ees. See on üks kolmest riiklikust energiaameti poolt heaks kiidetud riiklikust põlevkiviõli demonstratsioonitsoonist ja esimene mandrilise murrangubasseini põlevkiviõli riiklik demonstratsioonitsoon Hiinas. Puuraugu 24 päeva graafikust ees valmimisega hoiti kokku üle 10 miljoni jüaani kulusid.

Läheduses asuva puurkaevu, mis oli vaid 400 meetri kaugusel pragunenud, ja kruusakivimi piiri läheduse tõttu seisis Fengye 1-10HF puurkaev silmitsi vee sissetungi, ülevoolu ja vedeliku kao riskiga. Lisaks tekitas kõrge temperatuur puuraugu põhjas väljakutseid mitmesugustele instrumentidele. Projektimeeskond keskendus insener-tehnoloogilisele toele ja peamiste tehnoloogiliste probleemide lahendamisele. Nad lahendasid järjestikku selliseid piiranguid nagu raskused suure heterogeensusega magusate punktide ennustamisel, instrumentide piirangud kõrgete temperatuuride ja rõhkude korral ning puurimisvedeliku kao ja sissevoolu koosesinemine.

Nad töötasid välja ja rakendasid voolavuse parandamiseks sünteetilisel alusel olevat mudasüsteemi. Nende hulgas on Youzhu poolt välja töötatud praegune puurimisvedeliku lisand TF FL WH-1 tsemendi vedelikukaotuse lisandid, mis moodustavad põlevkivipuuraugu pinnale kvaliteetse kile, mis takistab puurimisvedeliku filtraadi sisenemist formatsiooni. TF FL WH-1 on mõeldud kasutamiseks puuraukudes, mille põhja tsirkulatsioonitemperatuur (BHCT) on vahemikus 60 ℉ (15,6 ℃) kuni 400 ℉ (204 ℃).

TF FL WH-1 tagab API vedelikukao kontrolli alla alla 36cc/30min, kontrollides samal ajal gaasi migratsiooni formatsioonist. Üldiselt on enamikus suspensioonides vaja 0,6–2,0% BWOC-d. Tavaliselt kasutatakse seda annuses alla 0,8% BWOC-d, kaitstes seeläbi reservuaari ja stabiliseerides puurauku. See sulgeb tõhusalt põlevkivi poorid ja mikropraod, takistades puurimisvedeliku filtraadi sissetungi ja vähendades pooride rõhu ülekandumist, suurendades oluliselt puurimisvedeliku inhibeerimist.

Välitööde tulemused näitavad, et see suure jõudlusega veepõhine puurimisvedelik on väga inhibeeriva toimega, suurendab mehaanilist puurimiskiirust, on kõrgetel temperatuuridel stabiilne, kaitseb reservuaari ja on keskkonnasõbralik.

2022. aasta veebruaris pakkus Sinopeci Bazhong 1HF puurkaev, mis asub Jurassic River Change'i liivakivist nafta- ja gaasireservuaaris, uuendusliku välja „purustamise, imbeerimise ja puurkaevu sulgemise integreerimise“ purustamisdisaini kontseptsiooni. See lähenemisviis töötati välja tihedate jõekanalite liivakivist reservuaaride ja kõrgete formatsioonirõhukoefitsientide omaduste arvessevõtmiseks. Optimeeritud purustamistehnoloogia, mis hõlmab „tihedat lõikamist + ajutist sulgemist ja ümbersuunamist + suure intensiivsusega liiva lisamist + imbeerimisega õli parandamist“, suurendas oluliselt maa-aluse nafta ja gaasi vooluhulka ning lõi uue purustamismudeli, mis pakub etaloni horisontaalsete puurkaevude suuremahuliseks purustamiseks.

Youzhuo kõrgtemperatuuriline vedelikukao lisand, kõrgtemperatuuriline kokkuvarisemisvastane ummistusaine ja kõrgtemperatuuriline vooluregulaator purustamisvedelikus ületavad rõhu ja vedelikukao probleemid, mis on põhjustatud formatsiooni pooride rõhust, puuraugu pingest ja kivimi tugevusest. Spetsiaalne geeli ummistustehnoloogia, mis on saadud Southwest Petroleum Universityst, võimaldab spetsiaalsel geelil pärast kadukihti sisenemist automaatselt voolamise peatada, täites praod ja tühimikud, moodustades "geelkorgi", mis isoleerib formatsiooni sisemise vedeliku puuraugu vedelikust. See tehnoloogia on väga efektiivne tõsiste lekete korral pragunenud, poorsete ja purunenud formatsioonides, mille puhul on vedelikukadu märkimisväärne ja tagasivoolumaht minimaalne.

30. mail 2023 kell 11.46 alustas Hiina Riikliku Naftakorporatsiooni (CNPC) Tarimi naftaväli puurimist Shendi Teke 1 puurkaevus, mis andis märku ülisügavate geoloogiliste ja inseneriteaduste uurimise teekonna algusest kuni 10 000 meetri sügavusel. See tähistab ajaloolist hetke Hiina süvakaevandamise jaoks, tähistades suurt läbimurret riigi süvakaevandamise tehnoloogias ja „10 000 meetri ajastu“ algust puurimisvõimaluste osas.

Shendi Teke 1 puurkaev asub Shaya maakonnas Aksu prefektuuris Xinjiangis Taklamakani kõrbe südames. See on CNPC oluline süvamaa projekt Tarimi naftaväljal, mis asub Fumani ülisügava nafta- ja gaasipiirkonna kõrval, mille sügavus on 8000 meetrit ja varud miljard tonni. Puuraugu projekteeritud sügavus on 11 100 meetrit ning planeeritud puurimis- ja valmimisperiood on 457 päeva. 4. märtsil 2024 ületas Shendi Teke 1 puurimissügavus 10 000 meetrit, mis teeb sellest maailma teise ja Aasia esimese vertikaalse puurkaevu, mis on selle sügavuse ületanud. See verstapost näitab, et Hiina on iseseisvalt ületanud sellise ulatusega ülisügavate puurkaevude puurimisega seotud tehnilised väljakutsed.

10 000 meetri sügavusel puurimine on nafta- ja gaasitehnoloogia üks keerulisemaid valdkondi, kus esineb arvukalt tehnilisi kitsaskohti. See on ka riigi inseneritehnoloogia ja seadmete võimekuse peamine näitaja. Äärmuslike puuraukude temperatuuri- ja rõhutingimustega silmitsi seistes tehti olulisi edusamme kõrge temperatuuriga puurimisvedelike, kõrgele temperatuurile vastupidavate mootorite ja suundpuurimistehnoloogiate valdkonnas. Läbimurdeid saavutati ka südamikuproovide võtmise ja kaablite logimise seadmete, 175 MPa mahutavusega ülikõrgsurvepurustusveokite ja purustusvedeliku seadmete osas, mida kohapeal edukalt katsetati. Need arengud viisid mitmete oluliste tehnoloogiate loomiseni ülisügavate puuraukude ohutuks ja tõhusaks puurimiseks ja valmimiseks.

Selles projektis kasutatud puurimisvedeliku süsteemis käsitleti spetsiifilisi kõrge temperatuuri ja rõhu keskkondi, töötades välja paremad vedelikukao vähendajad ja korrosiooni inhibiitorid, mis säilitavad suurepärased reoloogilised omadused kõrgetel temperatuuridel ning on kergesti reguleeritavad ja hooldatavad. Savi kontrollivad lisandid suurendasid ka saviosakeste veetustamisvõimet ülikõrgete temperatuuride tingimustes, parandades puurimisvedeliku kohanemisvõimet ja stabiilsust.

Jimusari põlevkiviõli on Hiina esimene riiklik maismaapõlevkiviõli demonstratsioonitsoon, mis asub Junggari basseini idaosas. Selle pindala on 1278 ruutkilomeetrit ja selle hinnanguline ressursivaru on 1,112 miljardit tonni. 2018. aastal algas Jimusari põlevkiviõli ulatuslik arendamine. Esimeses kvartalis tootis Xinjiangi Jimusari riiklik maismaapõlevkiviõli demonstratsioonitsoon 315 000 tonni põlevkiviõli, püstitades uue ajaloolise rekordi. Demonstratsioonitsoon kiirendab põlevkiviõli varude ja tootmise suurendamise jõupingutusi, plaanides 2024. aastaks valmis ehitada 100 puurkaevu ja 110 purustavat kaevu.

Põlevkivimi külge või selle lõhedesse kinnitunud põlevkiviõli on üks raskemini kaevandatavaid õliliike. Xinjiangis on rikkalikud põlevkiviõli ressursid, millel on suured uurimis- ja arendusvõimalused. Hiina on kindlaks teinud, et põlevkiviõli ressursid on tulevase nafta asendamise võtmevaldkond. Wu Chengmei, Xinjiangi naftaväljade Jiqingi naftaväljade operatsioonipiirkonna geoloogilise uurimiskeskuse teisejärguline insener, selgitab, et Jimusari põlevkiviõli maetakse tavaliselt rohkem kui 3800 meetri sügavusele maa alla. Sügav maemine ja eriti madal läbilaskvus muudavad kaevandamise sama keeruliseks kui õli eraldamine lihvimiskivist.

Hiina maismaa põlevkiviõli arendamine seisab üldiselt silmitsi nelja peamise väljakutsega: esiteks on õli suhteliselt raske, mis muudab selle voolamise keeruliseks; teiseks on magusad kohad väikesed ja raskesti ennustatavad; kolmandaks muudab kõrge savisisaldus purustamise keeruliseks; neljandaks on jaotus ebaühtlane, mis raskendab toiminguid. Need tegurid on pikka aega piiranud maismaa põlevkiviõli laiaulatuslikku ja tõhusat arendamist Hiinas. Projektis kasutatakse purustamisvoolu vedeliku töötlemiseks uut lisandit, et vähendada reostust ja vedelikku ringlusse võtta, muutes selle tagasi purustamisvedelikuks korduvkasutamiseks. Seda meetodit testiti 2023. aastal üheksal puurkaevul suurepäraste tulemustega. Alates 2024. aasta juunist plaanib projekt kasutada taastatud purustamisvedelikku suuremahulises purustamisoperatsioonis.

Projekti peamine formatsioon koosneb kivisöekihtidest, hallidest ja pruunidest mudakivi lõikudest, mis on veele tundlikud formatsioonid. Jimusari põlevkiviplokis on teise puurkaevu avatud auguga osa pikk ja formatsiooni leotamise aeg on pikem. Veepõhise muda kasutamisel on tõenäoline kokkuvarisemine ja ebastabiilsus, kuid naftapõhised puurimisvedelikud ei põhjusta hüdratsiooniefekte. Stabiilsed õli-vees emulsioonpuurvedelikud ei põhjusta samuti hüdratsiooniefekte, seega ei tekita naftapõhised puurimisvedelikud hüdratsiooni paisumisrõhku. Uuringud on viinud naftapõhise mudasüsteemi kasutuselevõtuni, mille kokkuvarisemise vastased põhimõtted ja meetmed on järgmised: 1. Keemiline inhibeerimine: õli-vee suhte kontrollimine üle 80:20, et vähendada veefaasi sissetungi formatsiooni, ennetades tõhusalt kivisöekihtide ja väga veele tundlike formatsioonide paisumist ja kokkuvarisemist. 2. Füüsiline ummistus: nõrkadesse formatsioonidesse lisatakse eelnevalt raskusaineid, näiteks kaltsiummaterjale, et suurendada formatsiooni rõhukandevõimet ja vältida puuraugu lekkeid. 3. Mehaaniline tugi: tiheduse reguleerimine üle 1,52 g/cm³, suurendades tihedust järk-järgult kavandatud piirini 1,58 g/cm³ ehitusosas. Youzhu ettevõtte toodetud kaaluained võimaldavad saavutada soovitud efekti, tagades puurimis- ja kaevude valmimisprojektide sujuva ja eduka lõpuleviimise.