Slučajevi primjene aditiva za naftna polja

U 2022. godini, suočen s utjecajem pandemije COVID-19, Centar za upravljanje dovršetkom naftnih bušotina na sjeverozapadu dovršio je 24 projekta, uključujući opremu za kontrolu naftnih bušotina i čišćenje cijevi od začepljenja teškom naftom, uštedivši troškove nabave od 13,683 milijuna juana.

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

U općim uvjetima, čelične cijevi koje se koriste kao naftovodi imaju hrđu i na unutarnjoj i na vanjskoj površini. Ako se ne očiste, to će kontaminirati hidrauličko ulje nakon upotrebe, što će utjecati na normalan rad hidrauličnih uređaja. Stoga je potrebno ukloniti hrđu s unutarnje površine cijevi pranjem kiselinom. Pranje kiselinom također može ukloniti hrđu s vanjske površine cijevi, što je korisno za nanošenje boje protiv hrđe na vanjsku površinu cijevi, pružajući dugotrajnu zaštitu od korozije. Pranje kiselinom općenito se provodi korištenjem otopine kiseline s koncentracijom od 0% do 15%. Youzhu Company, pruža proizvode inhibitora korozije: UZ CI-180, visokotemperaturni inhibitor korozije otporan na kiseljenje za upotrebu u naftnim poljima. U procesu zakiseljavanja ili kiseljenja, kiselina će korodirati čelik, a na visokoj temperaturi, brzina i raspon korozije će se znatno povećati, stoga je u proizvodnji naftnih polja posebno važna prevencija korozije visokotemperaturnih cijevi, što nije povezano samo s prednostima eksploatacije naftnih polja, već je i usko povezano sa sigurnošću proizvodnje. Stupanj erozije kiselinom 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 180°C (350°F), korozijski učinak kiseline na čelik na visokim temperaturama na dnu bušotine može se uvelike smanjiti dodavanjem UZ CI-180 u kiselu smjesu. Youzhu je dobio veliko priznanje od Centra za upravljanje naftnim poljima sjeverozapadnog Pacifika za svoje projekte čišćenja cijevi, formuliranja tekućine za bušenje i održavanja opreme.

Smještena na cesti Dong San u gradu Dongying, bušotina Fengye 1-10HF prva je horizontalna bušotina za škriljevu naftu koja je probila granicu od 20-dnevnog ciklusa bušenja, završena 24 dana prije roka. To je jedna od tri nacionalne demonstracijske zone za škriljevu naftu koje je odobrila Nacionalna uprava za energetiku i prva nacionalna demonstracijska zona za škriljnu naftu kontinentalnog rasjednog bazena u Kini. Završetkom bušotine 24 dana prije roka ušteđeno je preko 10 milijuna juana troškova.

Zbog blizine obližnje bušotine koja se frakturirala samo 400 metara dalje i blizine granice šljunčane stijene, bušotina Fengye 1-10HF suočila se s rizicima prodora vode, prelijevanja i gubitka fluida. Osim toga, visoke temperature na dnu bušotine predstavljale su izazove za razne instrumente. Projektni tim usredotočio se na inženjersku tehnološku podršku i rješavanje ključnih tehnoloških problema. Sukcesivno su riješili ograničenja poput poteškoća u predviđanju optimalnih zona heterogenosti, ograničenja instrumenata pod visokim temperaturama i tlakovima te koegzistencije gubitka i dotoka fluida za bušenje.

Razvili su i primijenili sustav isplake na bazi sintetike kako bi poboljšali fluidnost. Među njima, trenutni aditiv za isplaku za cement TF FL WH-1, aditiv za gubitak fluida, koji je razvio Youzhu, može stvoriti visokokvalitetni film na površini škriljevca, sprječavajući ulazak filtrata isplake u formaciju. TF FL WH-1 je dizajniran za upotrebu u bušotinama s temperaturama cirkulacije na dnu bušotine (BHCT) u rasponu od 60℉ (15,6℃) do 400℉ (204℃).

TF FL WH-1 osigurava kontrolu gubitka API tekućine ispod 36cc/30min, a istovremeno kontrolira migraciju plina iz formacije. Općenito je u većini suspenzija potrebno 0,6% do 2,0% BWOC-a. Obično se koristi u dozi manjoj od 0,8% BWOC-a, čime se štiti ležište i stabilizira bušotina. To učinkovito zatvara pore i mikropukotine škriljevca, sprječavajući prodiranje filtrata tekućine za bušenje i smanjujući prijenos tlaka u porama, značajno poboljšavajući inhibiciju tekućine za bušenje.

Rezultati terenske primjene pokazuju da visokoučinkovita tekućina za bušenje na bazi vode ima visoku inhibitornu sposobnost, 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 od pješčenjaka u jurskom riječnom koritu, inovativno je predložila koncept dizajna frakturiranja "integracije frakturiranja, imbibicije i zatvaranja bušotine". Ovaj pristup razvijen je kako bi se riješile karakteristike gustih ležišta pješčenjaka u riječnom koritu i visokih koeficijenata tlaka formacije. Optimizirana tehnologija frakturiranja, koja uključuje "čvrsto rezanje + privremeno zatvaranje i preusmjeravanje + dodavanje pijeska visokog intenziteta + poboljšanje imbibicije nafte", značajno je poboljšala kapacitet protoka podzemne nafte i plina te uspostavila novi model frakturiranja, pružajući referencu za frakturiranje horizontalnih bušotina velikih razmjera.

Youzhuov aditiv za gubitak fluida na visokim temperaturama, sredstvo za začepljivanje protiv urušavanja na visokim temperaturama i regulator protoka na visokim temperaturama u fluidu za frakturiranje prevladavaju izazove tlaka i gubitka fluida uzrokovane tlakom u porama formacije, 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, stvarajući "gel čep" koji izolira unutarnji fluid formacije od fluida u bušotini. Ova tehnologija je vrlo učinkovita za ozbiljna curenja u frakturiranim, poroznim i slomljenim formacijama sa značajnim gubitkom fluida i minimalnim povratnim volumenima.

Dana 30. svibnja 2023. u 11:46 sati, naftno polje Tarim u sklopu Kineske nacionalne naftne korporacije (CNPC) započelo je bušenje na bušotini Shendi Teke 1, označavajući početak istraživanja ultradubokih geoloških i inženjerskih znanosti na dubinama koje dosežu 10.000 metara. Ovo označava povijesni trenutak za kinesko inženjerstvo duboke zemlje, što znači veliki proboj u tehnologiji istraživanja duboke zemlje i početak "ere od 10.000 metara" u mogućnostima bušenja.

Bušotina Shendi Teke 1 nalazi se u okrugu Shaya, prefektura Aksu, Xinjiang, u srcu pustinje Taklamakan. Riječ je o značajnom "projektu duboke zemlje" tvrtke CNPC na naftnom polju Tarim, uz ultra-duboko naftno i plinsko područje Fuman, koje ima dubinu od 8000 metara i rezerve od milijardu tona. Bušotina ima projektiranu dubinu od 11 100 metara, a planirano razdoblje bušenja i dovršetka radova iznosi 457 dana. Dana 4. ožujka 2024. dubina bušenja Shendi Teke 1 premašila je 10 000 metara, što je čini drugom vertikalnom bušotinom na svijetu i prvom u Aziji koja je premašila tu dubinu. Ova prekretnica ukazuje na to 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 najizazovnijih područja u tehnologiji naftnog i plinskog inženjerstva, s brojnim tehničkim uskim grlima. Također je ključni pokazatelj mogućnosti inženjerske tehnologije i opreme neke zemlje. Suočeni s ekstremnim uvjetima temperature i tlaka u bušotinama, postignut je značajan napredak u visokotemperaturnim tekućinama za bušenje, motorima otpornim na visoke temperature i tehnologijama usmjerenog bušenja. Proboji su također postignuti u opremi za uzorkovanje jezgre i karotažu, kamionima za frakturiranje ultra-visokog tlaka kapaciteta 175 MPa i opremi za tekućinu za frakturiranje, koji su uspješno testirani na licu mjesta. Ovi razvoji doveli su do stvaranja nekoliko ključnih tehnologija za sigurno i učinkovito bušenje i dovršetak ultra-dubokih bušotina.

U sustavu bušaće tekućine korištenom u ovom projektu, specifična okruženja visoke temperature i visokog tlaka obrađena su razvojem vrhunskih reduktora gubitka tekućine i inhibitora korozije koji održavaju izvrsna reološka svojstva pri visokim temperaturama te ih je lako podesiti i održavati. Aditivi za kontrolu gline također su poboljšali kapacitet odvodnjavanja čestica gline pod uvjetima ultra visokih temperatura, poboljšavajući prilagodljivost i stabilnost bušaće tekućine.

Jimusarska škriljevna nafta prva je kineska nacionalna demonstracijska zona za kopnenu škriljevnu naftu, 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. godini započeo je veliki razvoj Jimusarske škriljevne nafte. U prvom tromjesečju, Nacionalna demonstracijska zona za kopnenu škriljevnu naftu Xinjiang Jimusar proizvela je 315.000 tona škriljevne nafte, postavivši novi povijesni rekord. Demonstracijska zona ubrzava napore za povećanje rezervi i proizvodnje škriljevne nafte, s planovima za dovršetak 100 bušotina za bušenje i 110 bušotina za frakturiranje do 2024. godine.

Škriljeva nafta, odnosno nafta vezana za škriljevu stijenu ili unutar njezinih pukotina, jedna je od najtežih vrsta nafte za vađenje. Xinjiang ima bogate resurse škriljevca sa širokim izgledima za istraživanje i razvoj. Kina je identificirala resurse škriljevca kao ključno područje za buduću zamjenu nafte. Wu Chengmei, sekundarni inženjer u Geološkom istraživačkom centru operativnog područja naftnog polja Jiqing u naftnom polju Xinjiang, objašnjava da se škriljevca Jimusar obično nalaze na dubini većoj od 3800 metara pod zemljom. Duboko zakopavanje i posebno niska propusnost čine vađenje jednako izazovnim kao i vađenje nafte iz brusnog kamena.

Razvoj nafte iz škriljevca u Kini općenito se suočava s četiri glavna izazova: prvo, nafta je relativno teška, što otežava njezin protok; drugo, idealne lokacije su male i teško ih je predvidjeti; treće, visok sadržaj gline otežava frakturiranje; četvrto, distribucija je nedosljedna, što komplicira operacije. Ovi čimbenici dugo su ograničavali veliki i učinkoviti razvoj nafte iz škriljevca u Kini. U projektu se za obradu povratne tekućine od frakturiranja koristi 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. godine projekt planira koristiti rekonstituiranu tekućinu za frakturiranje u operaciji frakturiranja velikih razmjera.

Glavna formacija projekta sastoji se od ugljenih slojeva, sivih i smeđih dijelova muljevca, koji su formacije osjetljive na vodu. U bloku naftnog škriljevca Jimusar, dio otvorene bušotine druge bušotine je dug, a vrijeme namakanja formacije je produženo. Ako se koristi isplaka na bazi vode, vjerojatni su urušavanje i nestabilnost, ali bušaće tekućine na bazi ulja ne uzrokuju učinke hidratacije. Emulzijske bušaće tekućine na bazi ulja u vodi, kada su stabilne, također ne uzrokuju učinke hidratacije, stoga bušaće tekućine na bazi ulja ne stvaraju tlakove bubrenja uslijed hidratacije. Istraživanja su dovela do usvajanja sustava isplake na bazi ulja, s principima i mjerama protiv urušavanja kako slijedi: 1. Kemijska inhibicija: Kontroliranje omjera ulja i vode iznad 80:20 kako bi se smanjila invazija vodene faze u formaciju, učinkovito sprječavajući bubrenje i urušavanje ugljenih slojeva i formacija vrlo osjetljivih na vodu. 2. Fizičko začepljivanje: Dodavanje utega poput kalcijevih materijala unaprijed u slabe formacije kako bi se povećala nosivost formacije pod tlakom i spriječilo curenje iz bušotine. 3. Mehanička podrška: Kontroliranje gustoće iznad 1,52 g/cm³, postupno povećanje gustoće do projektne granice od 1,58 g/cm³ u dijelu za izgradnju. Sredstva za utege koje proizvodi tvrtka Youzhu mogu postići željeni učinak, osiguravajući nesmetan i uspješan završetak projekata bušenja i dovršetka bušotina.