Slučajevi primjene kemijskih aditiva za naftna polja

U 2022., suočen s utjecajem pandemije COVID-19, Northwest Oilfield Well Completion Management Center dovršio je 24 projekta, uključujući opremu za kontrolu naftnih bušotina i čišćenje začepljenja cijevi od teške nafte, čime je uštedio troškove nabave od 13,683 milijuna juana.

Tijekom korištenja cijevi za naftu, promjer cijevi postaje sve uži zbog utjecaja voska, polimera i soli, smanjujući protok sirove nafte i utječući na proizvodnju sirove nafte. Stoga tvrtke za bušenje općenito čiste cijevi jednom godišnje. Nakon obrade zavarenih šavova spojeva cijevi potrebno je očistiti cijevi.

U općim uvjetima, čelične cijevi koje se koriste kao cijevi za ulje imaju hrđu i na unutarnjoj i na vanjskoj površini. Ako se ne očisti, to će kontaminirati hidrauličko ulje nakon uporabe, utječući na normalan rad hidrauličkih uređaja. Stoga je potrebno ukloniti hrđu s unutarnje površine cijevi ispiranjem kiselinom. Ispiranje kiselinom također može ukloniti hrđu na vanjskoj površini cijevi, što je korisno za nanošenje boje protiv hrđe na vanjsku površinu cijevi, pružajući dugotrajnu zaštitu od korozije. Ispiranje kiselinom općenito se provodi pomoću otopine kiseline koncentracije od 0% do 15%. Youzhu Company, pružajući proizvode za inhibitore korozije: UZ CI-180, inhibitor korozije otporan na visoke temperature za korištenje u naftnim poljima. U procesu zakiseljavanja ili luženja, kiselina će nagrizati čelik, a na visokoj temperaturi, brzina i raspon korozije će se znatno povećati, stoga je u proizvodnji naftnih polja posebno važno sprječavanje korozije visokotemperaturnih cijevi, što nije samo povezano s prednostima eksploatacije naftnih polja, već je usko povezano i sa sigurnošću proizvodnje. Stupanj kiselinske erozije na cjevovodima i opremi ovisi o vremenu kontakta, koncentraciji kiseline i temperaturnim uvjetima itd. UZ CI-180 ima izvrsnu otpornost na visoke temperature, a na temperaturama do 350°F (180°C), koroziju učinak kiseline na čelik pri visokim temperaturama na dnu bušotine može se znatno smanjiti dodavanjem UZ CI-180 u smjesu kiselina. Youzhu je dobio visoko priznanje od Northwest Oilfield Management Center za svoje projekte u čišćenju cijevi, formulaciji tekućine za bušenje i održavanju opreme.

Smještena na cesti Dong San u gradu Dongying, bušotina Fengye 1-10HF prva je horizontalna bušotina nafte iz škriljevca koja je probila barijeru od 20 dana ciklusa bušenja, završivši 24 dana prije planiranog roka. To je jedna od tri nacionalne demonstracijske zone za naftu iz škriljevca koju je odobrila Nacionalna uprava za energiju i prva nacionalna demonstracijska zona za naftu iz škriljevca kontinentalnog rasjeda u Kini. Dovršetkom bušotine 24 dana prije roka ušteđeno je preko 10 milijuna juana na troškovima.

Zbog blizine obližnje bušotine koja je pukla samo 400 metara i blizine granice šljunčane stijene, bušotina Fengye 1-10HF bila je suočena s rizicima prodora vode, prelijevanja i gubitka tekućine. Osim toga, visoke temperature na dnu bušotine predstavljale su izazov raznim instrumentima. Projektni tim usredotočio se na inženjersku tehnološku podršku i rješavanje ključnih tehnoloških pitanja. Oni su sukcesivno riješili ograničenja kao što su poteškoće u predviđanju jakih heterogenih dobrih točaka, ograničenja instrumenata pod visokim temperaturama i pritiscima, te koegzistencija gubitka i priljeva tekućine za bušenje.

Razvili su i primijenili sustav blata na sintetičkoj osnovi za poboljšanje fluidnosti. Među njima, trenutni aditiv za tekućinu za bušenje TF FL WH-1 Cement Fluid Loss Additives, koji je razvio Youzhu, može stvoriti visokokvalitetni film na površini bušotine od škriljevca, sprječavajući filtrat tekućine za bušenje da uđe u formaciju, TF FL WH- 1 dizajniran je za upotrebu u bušotinama s cirkulirajućim temperaturama na dnu bušotine (BHCT) od 60 ℉ (15,6 ℃) do 400 ℉ (204 ℃).

TF FL WH-1 osigurava API kontrolu gubitka fluida ispod 36cc/30min dok kontrolira migraciju plina iz formacije. Općenito je 0,6% do 2,0% BWOC potrebno u većini gnojnica. Obično se koristi u dozi manjoj od 0,8% BWOC čime se štiti ležište i stabilizira bušotina. Ovo učinkovito brtvi pore škriljevca i mikrofrakture, sprječava prodor filtrata tekućine za bušenje i smanjuje prijenos pornog tlaka, značajno povećavajući inhibiciju tekućine za bušenje.

Rezultati primjene na terenu pokazuju da je visokoučinkovita tekućina za bušenje na bazi vode vrlo inhibitivna, povećava mehaničku brzinu bušenja, stabilna je na visokim temperaturama, štiti ležište i ekološki je prihvatljiva.

U veljači 2022. Sinopecova bušotina Bazhong 1HF, smještena u ležištu nafte i plina pješčenjaka jurskog riječnog kanala, inovativno je predložila koncept dizajna frakturiranja "frakturiranje, upijanje i integracija zatvorene bušotine". Ovaj je pristup razvijen kako bi se pozabavilo karakteristikama gustih riječnih kanalskih ležišta pješčenjaka i visokim koeficijentima tlaka u formaciji. Optimizirana tehnologija frakturiranja, koja uključuje "usko rezanje + privremeno začepljenje i skretanje + dodavanje pijeska visokog intenziteta + poboljšanje upijanja ulja", značajno je poboljšala kapacitet protoka podzemne nafte i plina i uspostavila novi model frakturiranja, pružajući referencu za velike frakturiranje horizontalnih bušotina.

Youzhuov visokotemperaturni aditiv za gubitak tekućine, visokotemperaturno sredstvo za začepljenje protiv kolapsa i visokotemperaturni regulator protoka u tekućini za frakturiranje prevladavaju izazove pritiska i gubitka tekućine uzrokovane pornim tlakom u formaciji, naprezanjem u bušotini i čvrstoćom stijene. Posebna tehnologija začepljivanja gelom, izvedena sa Sveučilišta Southwest Petroleum, omogućuje posebnom gelu da automatski prestane teći nakon ulaska u sloj gubitka, ispunjavajući pukotine i prazne prostore, formirajući "gel čep" koji izolira tekućinu unutarnje formacije od tekućine iz bušotine. Ova je tehnologija vrlo učinkovita za ozbiljna curenja u pukotinama, poroznim i slomljenim formacijama sa značajnim gubitkom tekućine i minimalnim povratnim volumenima.

Dana 30. svibnja 2023., u 11:46, naftno polje Tarim iz Kineske nacionalne naftne korporacije (CNPC) započelo je bušenje na bušotini Shendi Teke 1, signalizirajući početak putovanja za istraživanje ultra dubokih geoloških i inženjerskih znanosti na dubinama koje dosežu 10 000 metara. Ovo označava povijesni trenutak za kinesko duboko inženjerstvo zemlje, označavajući veliki napredak u tehnologiji dubokog istraživanja zemlje u zemlji i početak "ere 10.000 metara" u mogućnostima bušenja.

Bušotina Shendi Teke 1 nalazi se u okrugu Shaya, prefektura Aksu, Xinjiang, u srcu pustinje Taklamakan. To je značajan "duboki projekt" CNPC-a u naftnom polju Tarim, u blizini ultra-dubokog naftnog i plinskog područja Fuman, koje ima dubinu od 8000 metara i rezerve od milijardu tona. Bušotina ima projektiranu dubinu od 11.100 metara i planirani rok bušenja i završetka od 457 dana. Dana 4. ožujka 2024. dubina bušenja Shendi Teke 1 premašila je 10.000 metara, što je čini drugom u svijetu i prvom vertikalnom bušotinom u Aziji koja je premašila tu dubinu. Ova prekretnica pokazuje da je Kina samostalno prevladala tehničke izazove povezane s bušenjem ultra dubokih bušotina ove veličine.

Bušenje na dubinama od 10.000 metara jedno je od najzahtjevnijih područja u tehnologiji naftnog i plinskog inženjerstva, s brojnim tehničkim uskim grlima. To je također ključni pokazatelj sposobnosti inženjerske tehnologije i opreme zemlje. Suočavajući se s ekstremnim uvjetima temperature i tlaka u bušotini, postignut je značajan napredak u tekućinama za bušenje na visokim temperaturama, motorima otpornim na visoke temperature i tehnologijama usmjerenog bušenja. Proboji su također postignuti u opremi za uzorkovanje jezgre i karotažu kabela, kamionima za lomljenje pod ultra visokim tlakom s kapacitetom od 175 MPa i opremi za tekućinu za lomljenje, koji su uspješno testirani na licu mjesta. Ovaj razvoj doveo je do stvaranja nekoliko ključnih tehnologija za sigurno i učinkovito bušenje i završetak ultra dubokih bušotina.

U sustavu tekućine za bušenje korištenom u ovom projektu, posebna okruženja visoke temperature i visokog tlaka su obrađena razvojem vrhunskih reduktora gubitka tekućine i inhibitora korozije koji održavaju izvrsna reološka svojstva pri visokim temperaturama i lako se podešavaju i održavaju. Dodaci za kontrolu gline također su poboljšali kapacitet odvodnje čestica gline u uvjetima ultra visoke temperature, poboljšavajući prilagodljivost i stabilnost tekućine za bušenje.

Nafta iz škriljevca Jimusar prva je kineska nacionalna demonstracijska zona za naftu iz škriljevca na kopnu, smještena u istočnom dijelu bazena Junggar. Prostire se na površini od 1278 četvornih kilometara i ima procijenjene rezerve resursa od 1,112 milijardi tona. U 2018. započeo je veliki razvoj Jimusar nafte iz škriljevca. U prvom tromjesečju, Nacionalna kopnena demonstracijska zona nafte iz škriljevca Xinjiang Jimusar proizvela je 315.000 tona nafte iz škriljevca, čime je postavljen novi povijesni rekord. Pokazna zona ubrzava napore za povećanje rezervi i proizvodnje nafte iz škriljevca, s planovima za dovršetak 100 bušotina i 110 bušotina za frakturiranje do 2024. godine.

Nafta iz škriljevca, koja je nafta vezana za stijenu iz škriljevca ili unutar njezinih pukotina, jedna je od vrsta nafte koje je najteže ekstrahirati. Xinjiang ima bogate izvore nafte iz škriljevca sa širokim izgledima za istraživanje i razvoj. Kina je identificirala izvore nafte iz škriljevca kao ključno područje za buduću zamjenu nafte. Wu Chengmei, sekundarni inženjer u Centru za geološka istraživanja operativnog područja naftnih polja Jiqing u naftnom polju Xinjiang, objašnjava da je nafta iz škriljevca Jimusar općenito zakopana više od 3800 metara ispod zemlje. Duboko ukopavanje i posebno niska propusnost čine vađenje jednako izazovnim kao vađenje ulja iz brusa.

Kineski kopneni razvoj nafte iz škriljevca općenito se suočava s četiri glavna izazova: prvo, nafta je relativno teška, što otežava protok; drugo, slatke točke su male i teško ih je predvidjeti; treće, visok sadržaj gline otežava lomljenje; četvrto, distribucija je nedosljedna, što komplicira operacije. Ti čimbenici dugo su ograničavali opsežan i učinkovit razvoj kopnene nafte iz škriljevca u Kini. U projektu, za obradu tekućine za povratni tok frakturiranja, koristi se novi aditiv za smanjenje onečišćenja i recikliranje tekućine, pretvarajući je natrag u tekućinu za frakturiranje za ponovnu upotrebu. Ova je metoda testirana na devet bušotina 2023. godine s izvrsnim rezultatima. Od lipnja 2024. projekt planira koristiti rekonstituiranu tekućinu za frakturiranje u operaciji frakturiranja velikih razmjera.

Glavna formacija projekta sastoji se od slojeva ugljena, sivih i smeđih sekcija muljine, koje su formacije osjetljive na vodu. U bloku nafte iz škriljevca Jimusar, otvorena dionica druge bušotine je dugačka, a vrijeme namakanja formacije je produljeno. Ako se koristi isplaka na bazi vode, vjerojatni su kolaps i nestabilnost, ali tekućine za bušenje na bazi ulja ne uzrokuju učinke hidratacije. Tekućine za bušenje emulzije ulje u vodi, kada su stabilne, također ne uzrokuju učinke hidratacije, stoga tekućine za bušenje na bazi ulja ne stvaraju pritiske bubrenja hidratacije. Istraživanje je dovelo do usvajanja sustava isplake na bazi ulja, sa sljedećim načelima i mjerama protiv urušavanja: 1. Kemijska inhibicija: Kontrola omjera ulja i vode iznad 80:20 kako bi se smanjila invazija vodene faze u formaciju, učinkovito sprječavajući bubrenje i urušavanje slojeva ugljena i formacija vrlo osjetljivih na vodu. 2. Fizičko začepljenje: Dodavanje sredstava za utezanje kao što su kalcijevi materijali unaprijed u slabe formacije kako bi se povećala sposobnost podnošenja pritiska formacije i spriječilo istjecanje iz bušotine. 3. Mehanička potpora: Kontrola gustoće iznad 1,52 g/cm³, postupno povećavanje gustoće do projektne granice od 1,58 g/cm³ u dijelu nakupljanja. Sredstva za utezanje proizvedena od strane Youzhu Company mogu postići željeni učinak, osiguravajući nesmetan i uspješan završetak projekata bušenja i završetka bušotina.