موارد کاربرد افزودنی‌های شیمیایی میدان نفتی

در سال ۲۰۲۲، در مواجهه با تأثیر بیماری همه‌گیر کووید-۱۹، مرکز مدیریت تکمیل چاه‌های میدان نفتی شمال غربی، ۲۴ پروژه، از جمله تجهیزات کنترل چاه نفت و تمیز کردن لوله‌های انسداد نفت سنگین را به اتمام رساند و ۱۳.۶۸۳ میلیون یوان در هزینه‌های تدارکات صرفه‌جویی کرد.

در طول استفاده از لوله‌های نفت، قطر لوله به دلیل اثرات موم، پلیمرها و نمک‌ها به طور فزاینده‌ای باریک‌تر می‌شود و جریان نفت خام را کاهش می‌دهد و بر تولید نفت خام تأثیر می‌گذارد. بنابراین، شرکت‌های حفاری معمولاً سالی یک بار لوله‌ها را تمیز می‌کنند. پس از عملیات درز جوش اتصالات لوله، تمیز کردن لوله‌ها ضروری است.

در شرایط عمومی، لوله‌های فولادی که به عنوان لوله‌های نفت استفاده می‌شوند، هم در سطوح داخلی و هم در سطوح خارجی دچار زنگ‌زدگی می‌شوند. در صورت عدم تمیز کردن، این امر پس از استفاده، روغن هیدرولیک را آلوده کرده و بر عملکرد طبیعی دستگاه‌های هیدرولیک تأثیر می‌گذارد. بنابراین، لازم است زنگ‌زدگی سطح داخلی لوله‌ها از طریق اسیدشویی حذف شود. اسیدشویی همچنین می‌تواند زنگ‌زدگی سطح خارجی لوله‌ها را از بین ببرد که برای اعمال رنگ ضد زنگ به سطح خارجی لوله‌ها مفید است و محافظت طولانی مدت در برابر خوردگی را فراهم می‌کند. اسیدشویی معمولاً با استفاده از محلول اسیدی با غلظت 0٪ تا 15٪ انجام می‌شود. شرکت Youzhu با ارائه محصولات مهارکننده خوردگی: UZ CI-180، یک مهارکننده خوردگی اسیدی مقاوم در برابر دمای بالا برای استفاده در میدان نفتی. در فرآیند اسیدکاری یا اسیدشویی، اسید باعث خوردگی فولاد می‌شود و در دمای بالا، سرعت و دامنه خوردگی به میزان زیادی افزایش می‌یابد، بنابراین، در تولید میدان نفتی، جلوگیری از خوردگی لوله‌های دمای بالا از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است که نه تنها به مزایای بهره‌برداری از میدان نفتی مربوط می‌شود، بلکه ارتباط نزدیکی با ایمنی تولید نیز دارد. میزان فرسایش اسیدی روی خطوط لوله و تجهیزات به زمان تماس، غلظت اسید و شرایط دما و غیره بستگی دارد. UZ CI-180 مقاومت عالی در برابر دمای بالا دارد و در دماهای تا ۱۸۰ درجه سانتیگراد (۳۵۰ درجه فارنهایت)، با افزودن UZ CI-180 به مخلوط اسید، می‌توان اثر خوردگی اسید بر فولاد در دماهای بالا در ته چاه را تا حد زیادی کاهش داد. شرکت Youzhu به خاطر پروژه‌های خود در زمینه تمیز کردن لوله، فرمولاسیون سیال حفاری و نگهداری تجهیزات، از مرکز مدیریت میدان نفتی شمال غربی تقدیرنامه بالایی دریافت کرده است.

چاه Fengye 1-10HF که در جاده دونگ سان در شهر دونگ‌یینگ واقع شده است، اولین چاه افقی نفت شیل است که از سد چرخه حفاری 20 روزه عبور کرده و 24 روز زودتر از برنامه به پایان رسیده است. این یکی از سه منطقه نمایش ملی نفت شیل است که توسط اداره ملی انرژی تأیید شده و اولین منطقه نمایش ملی نفت شیل حوضه گسل قاره‌ای در چین است. با تکمیل این چاه 24 روز زودتر از برنامه، بیش از 10 میلیون یوان در هزینه‌ها صرفه‌جویی شد.

به دلیل نزدیکی به چاهی که در فاصله ۴۰۰ متری در حال ترک خوردن بود و نزدیکی به مرز سنگ‌های شنی، چاه Fengye 1-10HF با خطراتی مانند نفوذ آب، سرریز و هدررفت سیال مواجه بود. علاوه بر این، دمای بالا در کف چاه چالش‌هایی را برای ابزارهای مختلف ایجاد می‌کرد. تیم پروژه بر پشتیبانی فناوری مهندسی و مقابله با مسائل کلیدی فناوری تمرکز کرد. آنها به طور متوالی محدودیت‌هایی مانند دشواری در پیش‌بینی نقاط بهینه ناهمگنی شدید، محدودیت‌های ابزارها تحت دما و فشارهای بالا و همزیستی هدررفت و هجوم سیال حفاری را حل کردند.

آنها یک سیستم گل مصنوعی را برای بهبود سیالیت توسعه داده و به کار بردند. در میان این موارد، افزودنی سیال حفاری فعلی TF FL WH-1 Cement Fluid-loss Additives که توسط Youzhu توسعه داده شده است، می‌تواند یک لایه با کیفیت بالا روی سطح چاه شیل تشکیل دهد و از ورود مایع حفاری فیلتر شده به سازند جلوگیری کند. TF FL WH-1 برای استفاده در چاه‌هایی با دمای گردش ته چاه (BHCT) در محدوده 60 درجه فارنهایت (15.6 درجه سانتیگراد) تا 400 درجه فارنهایت (204 درجه سانتیگراد) طراحی شده است.

TF FL WH-1 کنترل هرزروی سیال API را زیر ۳۶ سی‌سی در ۳۰ دقیقه فراهم می‌کند و در عین حال مهاجرت گاز از سازند را نیز کنترل می‌کند. عموماً ۰.۶٪ تا ۲.۰٪ BWOC در اکثر دوغاب‌ها مورد نیاز است. معمولاً با دوز کمتر از ۰.۸٪ BWOC استفاده می‌شود و در نتیجه از مخزن محافظت کرده و دیواره چاه را تثبیت می‌کند. این ماده به طور مؤثر منافذ و ریزترک‌های شیل را آب‌بندی می‌کند، از نفوذ مایع حفاری فیلتر شده جلوگیری کرده و انتقال فشار منفذی را کاهش می‌دهد و به طور قابل توجهی مهار سیال حفاری را افزایش می‌دهد.

نتایج کاربرد میدانی نشان می‌دهد که این سیال حفاری پایه آبی با عملکرد بالا، بسیار بازدارنده است، سرعت حفاری مکانیکی را افزایش می‌دهد، در دماهای بالا پایدار است، از مخزن محافظت می‌کند و سازگار با محیط زیست است.

در فوریه ۲۰۲۲، چاه Bazhong 1HF شرکت سینوپک، واقع در مخزن نفت و گاز ماسه‌سنگی کانال رودخانه ژوراسیک، به طور نوآورانه‌ای مفهوم طراحی شکست "شکست، آشام و ادغام چاه" را پیشنهاد داد. این رویکرد برای رسیدگی به ویژگی‌های مخازن ماسه‌سنگی کانال رودخانه‌ای متراکم و ضرایب فشار بالای سازند توسعه داده شد. فناوری شکست بهینه شده، که شامل "برش محکم + انسداد و انحراف موقت + افزودن ماسه با شدت بالا + افزایش جذب نفت" است، ظرفیت جریان نفت و گاز زیرزمینی را به طور قابل توجهی افزایش داد و یک مدل شکست جدید ایجاد کرد که مرجعی برای شکست در مقیاس بزرگ چاه‌های افقی ارائه می‌دهد.

افزودنی اتلاف سیال دمای بالای Youzhuo، عامل مسدودکننده ضد فروپاشی دمای بالا و تنظیم‌کننده جریان دمای بالای سیال در سیال شکافت، بر چالش‌های فشار و اتلاف سیال ناشی از فشار منفذی سازند، تنش چاه و استحکام سنگ غلبه می‌کنند. فناوری مسدودکننده ژل ویژه، برگرفته از دانشگاه نفت جنوب غربی، به ژل ویژه اجازه می‌دهد تا پس از ورود به لایه اتلاف، به طور خودکار جریان خود را متوقف کند، شکستگی‌ها و فضاهای خالی را پر کند و یک "درپوش ژلی" تشکیل دهد که سیال سازند داخلی را از سیال چاه جدا می‌کند. این فناوری برای نشت شدید در سازندهای شکسته، متخلخل و شکسته با اتلاف سیال قابل توجه و حجم بازگشت حداقل، بسیار مؤثر است.

در تاریخ 30 مه 2023، ساعت 11:46 صبح، میدان نفتی تاریم شرکت ملی نفت چین (CNPC) حفاری در چاه شندی تکه 1 را آغاز کرد و این نشانگر آغاز سفری برای کاوش علوم زمین‌شناسی و مهندسی فوق عمیق در اعماق 10000 متر بود. این لحظه‌ای تاریخی برای مهندسی زمین‌های عمیق چین است و نشان‌دهنده‌ی پیشرفت بزرگی در فناوری اکتشاف زمین‌های عمیق این کشور و آغاز "دوران 10000 متری" در قابلیت‌های حفاری است.

چاه شندی تکه ۱ در شهرستان شایا، استان آکسو، سین کیانگ، در قلب صحرای تاکلاماکان واقع شده است. این یک "پروژه زمین عمیق" قابل توجه توسط شرکت ملی نفت چین (CNPC) در میدان نفتی تاریم، در مجاورت منطقه نفت و گاز فوق عمیق فومن است که دارای عمق ۸۰۰۰ متر و ذخایر یک میلیارد تن است. عمق طراحی شده این چاه ۱۱۱۰۰ متر و دوره حفاری و تکمیل برنامه‌ریزی شده ۴۵۷ روز است. در ۴ مارس ۲۰۲۴، عمق حفاری شندی تکه ۱ از ۱۰۰۰۰ متر فراتر رفت و آن را به دومین چاه عمودی جهان و اولین چاه عمودی آسیا تبدیل کرد که از این عمق فراتر رفته است. این نقطه عطف نشان می‌دهد که چین به طور مستقل بر چالش‌های فنی مرتبط با حفاری چاه‌های فوق عمیق با این عظمت غلبه کرده است.

حفاری در اعماق ۱۰۰۰۰ متر یکی از چالش‌برانگیزترین حوزه‌ها در فناوری مهندسی نفت و گاز است که با تنگناهای فنی متعددی همراه است. همچنین شاخص کلیدی فناوری مهندسی و قابلیت‌های تجهیزات یک کشور محسوب می‌شود. در مواجهه با شرایط دما و فشار بسیار بالا در چاه، پیشرفت‌های چشمگیری در سیالات حفاری با دمای بالا، موتورهای مقاوم در برابر دمای بالا و فناوری‌های حفاری جهت‌دار حاصل شده است. همچنین در تجهیزات نمونه‌برداری از مغزه و ثبت اطلاعات با کابل، کامیون‌های شکست فوق فشار بالا با ظرفیت ۱۷۵ مگاپاسکال و تجهیزات سیال شکست که با موفقیت در محل آزمایش شدند، به پیشرفت‌هایی دست یافتیم. این پیشرفت‌ها منجر به ایجاد چندین فناوری حیاتی برای حفاری ایمن و کارآمد و تکمیل چاه‌های فوق عمیق شد.

در سیستم سیال حفاری مورد استفاده در این پروژه، محیط‌های خاص با دمای بالا و فشار بالا با توسعه کاهنده‌های برتر اتلاف سیال و بازدارنده‌های خوردگی که خواص رئولوژیکی عالی را در دماهای بالا حفظ می‌کنند و تنظیم و نگهداری آنها آسان است، مورد توجه قرار گرفتند. افزودنی‌های کنترل رس همچنین ظرفیت آبگیری ذرات رس را در شرایط دمای بسیار بالا افزایش داده و سازگاری و پایداری سیال حفاری را بهبود می‌بخشند.

نفت شیل جیموسار اولین منطقه ملی نمایش نفت شیل زمینی چین است که در بخش شرقی حوضه جونگار واقع شده است. این منطقه مساحتی بالغ بر ۱۲۷۸ کیلومتر مربع را پوشش می‌دهد و ذخیره منابع آن ۱.۱۱۲ میلیارد تن تخمین زده می‌شود. در سال ۲۰۱۸، توسعه گسترده نفت شیل جیموسار آغاز شد. در سه ماهه اول، منطقه ملی نمایش نفت شیل زمینی سین کیانگ جیموسار ۳۱۵۰۰۰ تن نفت شیل تولید کرد و یک رکورد تاریخی جدید را ثبت کرد. این منطقه نمایشی تلاش‌ها برای افزایش ذخایر و تولید نفت شیل را تسریع می‌کند و برنامه‌هایی برای تکمیل ۱۰۰ چاه حفاری و ۱۱۰ چاه شکست هیدرولیکی تا سال ۲۰۲۴ دارد.

نفت شیل، که نفتی است که به سنگ شیل یا درون شکاف‌های آن متصل است، یکی از دشوارترین انواع نفت برای استخراج است. سین کیانگ منابع غنی نفت شیل با چشم‌اندازهای وسیع برای اکتشاف و توسعه دارد. چین منابع نفت شیل را به عنوان یک منطقه کلیدی برای جایگزینی نفت در آینده شناسایی کرده است. وو چنگمی، مهندس ثانویه در مرکز تحقیقات زمین‌شناسی منطقه عملیاتی میدان نفتی جیکینگ در میدان نفتی سین کیانگ، توضیح می‌دهد که نفت شیل جیموسار عموماً در عمق بیش از ۳۸۰۰ متری زیر زمین دفن شده است. دفن عمیق و نفوذپذیری به ویژه کم، استخراج آن را به اندازه استخراج نفت از سنگ تیزکن چالش برانگیز می‌کند.

توسعه نفت شیل زمینی چین عموماً با چهار چالش عمده روبرو است: اول، نفت نسبتاً سنگین است که جریان یافتن آن را دشوار می‌کند؛ دوم، نقاط حساس کوچک و پیش‌بینی آنها دشوار است؛ سوم، محتوای بالای رس، شکست هیدرولیکی را دشوار می‌کند؛ چهارم، توزیع ناهمگون است که عملیات را پیچیده می‌کند. این عوامل مدت‌هاست که توسعه گسترده و کارآمد نفت شیل زمینی در چین را محدود کرده‌اند. در این پروژه، برای تصفیه سیال برگشتی شکست هیدرولیکی، از یک افزودنی جدید برای کاهش آلودگی و بازیافت سیال استفاده می‌شود و آن را برای استفاده مجدد به سیال شکست هیدرولیکی تبدیل می‌کند. این روش در سال ۲۰۲۳ روی نه چاه آزمایش شد و نتایج عالی داشت. از ژوئن ۲۰۲۴، این پروژه قصد دارد از سیال شکست هیدرولیکی بازسازی‌شده در یک عملیات شکست هیدرولیکی در مقیاس بزرگ استفاده کند.

سازند اصلی این پروژه شامل لایه‌های زغال‌سنگ، بخش‌های گل‌سنگ خاکستری و قهوه‌ای است که سازندهای حساس به آب هستند. در بلوک نفت شیل جیموسار، بخش حفره باز چاه دوم طولانی است و زمان خیساندن سازند افزایش می‌یابد. در صورت استفاده از گل پایه آبی، احتمال ریزش و ناپایداری وجود دارد، اما سیالات حفاری پایه نفتی اثرات هیدراتاسیون ایجاد نمی‌کنند. سیالات حفاری امولسیونی نفت در آب، در صورت پایداری، اثرات هیدراتاسیون نیز ایجاد نمی‌کنند، بنابراین سیالات حفاری پایه نفتی فشارهای تورمی هیدراتاسیون ایجاد نمی‌کنند. تحقیقات منجر به اتخاذ یک سیستم گل پایه نفتی با اصول و اقدامات ضد ریزش به شرح زیر شده است: ۱. مهار شیمیایی: کنترل نسبت نفت به آب بالاتر از ۸۰:۲۰ برای کاهش تهاجم فاز آب به سازند، که به طور موثر از تورم و ریزش لایه‌های زغال‌سنگ و سازندهای بسیار حساس به آب جلوگیری می‌کند. ۲. مسدود کردن فیزیکی: افزودن عوامل وزنی مانند مواد کلسیمی از قبل در سازندهای ضعیف برای افزایش ظرفیت تحمل فشار سازند و جلوگیری از نشت چاه. ۳. پشتیبانی مکانیکی: کنترل چگالی بالاتر از ۱.۵۲ گرم بر سانتی‌متر مکعب، افزایش تدریجی چگالی تا حد طراحی ۱.۵۸ گرم بر سانتی‌متر مکعب در بخش انباشت. عوامل وزنی تولید شده توسط شرکت Youzhu می‌توانند به اثر مطلوب دست یابند و تکمیل روان و موفقیت‌آمیز پروژه‌های حفاری و تکمیل چاه را تضمین کنند.