Studi Kasus Aplikasi Aditif Kimia Lapangan Minyak

Pada tahun 2022, dalam menghadapi dampak pandemi COVID-19, Pusat Manajemen Penyelesaian Sumur Ladang Minyak Barat Laut menyelesaikan 24 proyek, termasuk peralatan pengendalian sumur minyak dan pembersihan pipa penyumbatan minyak berat, menghemat biaya pengadaan sebesar 13,683 juta yuan.

Selama penggunaan pipa minyak, diameter pipa menjadi semakin menyempit karena pengaruh lilin, polimer, dan garam, yang mengurangi aliran minyak mentah dan memengaruhi produksi minyak mentah. Oleh karena itu, perusahaan pengeboran umumnya membersihkan pipa setahun sekali. Setelah melakukan perawatan pada sambungan las pipa, perlu dilakukan pembersihan pipa secara menyeluruh.

Pada kondisi umum, pipa baja yang digunakan sebagai pipa minyak memiliki karat pada permukaan bagian dalam dan luar. Jika tidak dibersihkan, hal ini akan mencemari oli hidrolik setelah digunakan, sehingga memengaruhi pengoperasian normal perangkat hidrolik. Oleh karena itu, perlu untuk menghilangkan karat pada permukaan bagian dalam pipa melalui pencucian asam. Pencucian asam juga dapat menghilangkan karat pada permukaan luar pipa, yang bermanfaat untuk mengaplikasikan cat anti karat pada permukaan luar pipa, memberikan perlindungan anti korosi yang tahan lama. Pencucian asam umumnya dilakukan menggunakan larutan asam dengan konsentrasi 0% hingga 15%. Perusahaan Youzhu, dengan menyediakan produk penghambat korosi: UZ CI-180, penghambat korosi pengasaman tahan suhu tinggi untuk penggunaan di ladang minyak. Dalam proses pengasaman atau pengawetan, asam akan mengkorosi baja, dan pada suhu tinggi, laju dan jangkauan korosi akan meningkat secara signifikan, oleh karena itu, dalam produksi ladang minyak, pencegahan korosi pada pipa suhu tinggi sangat penting, yang tidak hanya terkait dengan manfaat eksploitasi ladang minyak, tetapi juga terkait erat dengan keselamatan produksi. Tingkat erosi asam pada pipa dan peralatan bergantung pada waktu kontak, konsentrasi asam, dan kondisi suhu, dll. UZ CI-180 memiliki ketahanan suhu tinggi yang sangat baik, dan pada suhu hingga 350°F (180°C), efek korosi asam pada baja pada suhu tinggi di dasar sumur dapat dikurangi secara signifikan dengan menambahkan UZ CI-180 ke dalam campuran asam. Youzhu telah menerima pengakuan tinggi dari Pusat Manajemen Ladang Minyak Barat Laut atas proyek-proyeknya dalam pembersihan pipa, formulasi cairan pengeboran, dan pemeliharaan peralatan.

Terletak di Jalan Dong San di Kota Dongying, sumur Fengye 1-10HF adalah sumur horizontal minyak serpih pertama yang berhasil menembus batas siklus pengeboran 20 hari, selesai 24 hari lebih cepat dari jadwal. Ini adalah salah satu dari tiga zona demonstrasi minyak serpih nasional yang disetujui oleh Administrasi Energi Nasional dan zona demonstrasi nasional pertama untuk minyak serpih cekungan patahan kontinental di Tiongkok. Dengan menyelesaikan sumur 24 hari lebih cepat dari jadwal, lebih dari 10 juta yuan dapat dihemat biayanya.

Karena letaknya yang berdekatan dengan sumur lain yang sedang dipecah hanya 400 meter jauhnya dan berdekatan dengan batas batuan kerikil, sumur Fengye 1-10HF menghadapi risiko intrusi air, luapan, dan kehilangan fluida. Selain itu, suhu tinggi di dasar sumur menimbulkan tantangan bagi berbagai instrumen. Tim proyek berfokus pada dukungan teknologi teknik dan mengatasi masalah teknologi utama. Mereka secara bertahap memecahkan kendala seperti kesulitan dalam memprediksi titik optimal heterogenitas yang kuat, keterbatasan instrumen di bawah suhu dan tekanan tinggi, dan koeksistensi kehilangan dan masuknya fluida pengeboran.

Mereka mengembangkan dan menerapkan sistem lumpur berbasis sintetis untuk meningkatkan fluiditas. Di antara sistem tersebut, aditif fluida pengeboran TF FL WH-1 Cement Fluid-loss Additives yang dikembangkan oleh Youzhu dapat membentuk lapisan film berkualitas tinggi di permukaan lubang sumur serpihan, mencegah filtrat fluida pengeboran masuk ke dalam formasi. TF FL WH-1 dirancang untuk digunakan pada sumur dengan suhu sirkulasi dasar sumur (BHCT) antara 60℉ (15,6℃) hingga 400℉ (204℃).

TF FL WH-1 memberikan kontrol kehilangan fluida API di bawah 36cc/30min sambil mengendalikan migrasi gas dari formasi. Umumnya 0,6% hingga 2,0% BWOC diperlukan dalam sebagian besar bubur. Biasanya digunakan pada dosis kurang dari 0,8% BWOC sehingga melindungi reservoir dan menstabilkan lubang sumur. Ini secara efektif menutup pori-pori serpihan dan retakan mikro, mencegah filtrat fluida pengeboran masuk dan mengurangi transmisi tekanan pori, secara signifikan meningkatkan penghambatan fluida pengeboran.

Hasil aplikasi lapangan menunjukkan bahwa fluida pengeboran berbasis air berkinerja tinggi memiliki daya hambat yang tinggi, meningkatkan kecepatan pengeboran mekanis, stabil pada suhu tinggi, melindungi reservoir, dan ramah lingkungan.

Pada Februari 2022, sumur Bazhong 1HF milik Sinopec, yang terletak di reservoir minyak dan gas batupasir saluran sungai Jurassic, secara inovatif mengusulkan konsep desain peretakan "integrasi peretakan, imbibisi, dan penutupan sumur". Pendekatan ini dikembangkan untuk mengatasi karakteristik reservoir batupasir saluran sungai yang padat dan koefisien tekanan formasi yang tinggi. Teknologi peretakan yang dioptimalkan, yang meliputi "pemotongan ketat + penyumbatan dan pengalihan sementara + penambahan pasir intensitas tinggi + peningkatan minyak imbibisi," secara signifikan meningkatkan kapasitas aliran minyak dan gas bawah tanah dan menetapkan model peretakan baru, memberikan referensi untuk peretakan skala besar sumur horizontal.

Aditif pencegah kehilangan fluida suhu tinggi, agen penyumbat anti-keruntuhan suhu tinggi, dan regulator tipe aliran suhu tinggi dalam fluida fraktur Youzhuo mengatasi tantangan tekanan dan kehilangan fluida yang disebabkan oleh tekanan pori formasi, tegangan lubang bor, dan kekuatan batuan. Teknologi penyumbat gel khusus, yang berasal dari Universitas Perminyakan Barat Daya, memungkinkan gel khusus untuk secara otomatis berhenti mengalir setelah memasuki lapisan kehilangan, mengisi retakan dan ruang kosong, membentuk "sumbat gel" yang mengisolasi fluida formasi internal dari fluida lubang bor. Teknologi ini sangat efektif untuk kebocoran parah pada formasi yang retak, berpori, dan pecah dengan kehilangan fluida yang signifikan dan volume pengembalian minimal.

Pada tanggal 30 Mei 2023, pukul 11:46 pagi, Ladang Minyak Tarim milik China National Petroleum Corporation (CNPC) memulai pengeboran di sumur Shendi Teke 1, menandai dimulainya perjalanan untuk mengeksplorasi ilmu geologi dan teknik ultra-dalam hingga kedalaman 10.000 meter. Ini menandai momen bersejarah bagi rekayasa bumi dalam di Tiongkok, menandakan terobosan besar dalam teknologi eksplorasi bumi dalam di negara tersebut dan awal dari "era 10.000 meter" dalam kemampuan pengeboran.

Sumur Shendi Teke 1 terletak di Kabupaten Shaya, Prefektur Aksu, Xinjiang, di jantung Gurun Taklamakan. Ini adalah "proyek bumi dalam" yang signifikan oleh CNPC di Ladang Minyak Tarim, berdekatan dengan area minyak dan gas ultra-dalam Fuman, yang memiliki kedalaman 8.000 meter dan cadangan satu miliar ton. Sumur ini memiliki kedalaman yang dirancang 11.100 meter dan periode pengeboran dan penyelesaian yang direncanakan selama 457 hari. Pada tanggal 4 Maret 2024, kedalaman pengeboran Shendi Teke 1 melampaui 10.000 meter, menjadikannya sumur vertikal kedua di dunia dan pertama di Asia yang melampaui kedalaman ini. Tonggak sejarah ini menunjukkan bahwa Tiongkok telah secara mandiri mengatasi tantangan teknis yang terkait dengan pengeboran sumur ultra-dalam sebesar ini.

Pengeboran pada kedalaman 10.000 meter merupakan salah satu bidang yang paling menantang dalam teknologi teknik perminyakan dan gas, dengan banyak kendala teknis. Hal ini juga merupakan indikator kunci kemampuan teknologi teknik dan peralatan suatu negara. Menghadapi kondisi suhu dan tekanan bawah permukaan yang ekstrem, kemajuan signifikan telah dicapai dalam fluida pengeboran suhu tinggi, motor tahan suhu tinggi, dan teknologi pengeboran terarah. Terobosan juga dicapai dalam peralatan pengambilan sampel inti dan pencatatan kabel, truk fraktur bertekanan sangat tinggi dengan kapasitas 175 MPa, dan peralatan fluida fraktur, yang berhasil diuji di lokasi. Perkembangan ini mengarah pada terciptanya beberapa teknologi penting untuk pengeboran dan penyelesaian sumur ultra-dalam yang aman dan efisien.

Dalam sistem fluida pengeboran yang digunakan dalam proyek ini, lingkungan suhu tinggi dan tekanan tinggi tertentu diatasi dengan pengembangan zat pereduksi kehilangan fluida dan penghambat korosi yang unggul yang mempertahankan sifat reologi yang sangat baik pada suhu tinggi dan mudah disesuaikan serta dipelihara. Aditif pengontrol lempung juga meningkatkan kapasitas pengeringan partikel lempung pada kondisi suhu ultra-tinggi, meningkatkan kemampuan adaptasi dan stabilitas fluida pengeboran.

Zona demonstrasi minyak serpih Jimusar adalah zona demonstrasi minyak serpih darat nasional pertama di Tiongkok, yang terletak di bagian timur Cekungan Junggar. Zona ini mencakup area seluas 1.278 kilometer persegi dan memiliki cadangan sumber daya yang diperkirakan sebesar 1,112 miliar ton. Pada tahun 2018, pengembangan skala besar minyak serpih Jimusar dimulai. Pada kuartal pertama, Zona Demonstrasi Minyak Serpih Darat Nasional Jimusar Xinjiang menghasilkan 315.000 ton minyak serpih, mencetak rekor sejarah baru. Zona demonstrasi ini mempercepat upaya untuk meningkatkan cadangan dan produksi minyak serpih, dengan rencana untuk menyelesaikan 100 sumur pengeboran dan 110 sumur frakturisasi pada tahun 2024.

Minyak serpih, yaitu minyak yang menempel pada batuan serpih atau di dalam celah-celahnya, adalah salah satu jenis minyak yang paling sulit diekstraksi. Xinjiang memiliki sumber daya minyak serpih yang kaya dengan prospek eksplorasi dan pengembangan yang luas. China telah mengidentifikasi sumber daya minyak serpih sebagai area kunci untuk penggantian minyak di masa depan. Wu Chengmei, seorang insinyur tingkat dua di Pusat Penelitian Geologi Area Operasi Ladang Minyak Jiqing di Ladang Minyak Xinjiang, menjelaskan bahwa minyak serpih Jimusar umumnya terkubur lebih dari 3.800 meter di bawah tanah. Kedalaman penguburan dan permeabilitas yang sangat rendah membuat ekstraksi menjadi sama sulitnya dengan mengekstrak minyak dari batu asah.

Pengembangan minyak serpih darat di Tiongkok umumnya menghadapi empat tantangan utama: pertama, minyaknya relatif berat, sehingga sulit mengalir; kedua, area yang kaya minyak (sweet spot) kecil dan sulit diprediksi; ketiga, kandungan lempung yang tinggi membuat proses frakturisasi sulit; keempat, distribusinya tidak konsisten, sehingga mempersulit operasi. Faktor-faktor ini telah lama membatasi pengembangan minyak serpih darat skala besar dan efisien di Tiongkok. Dalam proyek ini, untuk mengolah cairan hasil frakturisasi, digunakan aditif baru untuk mengurangi polusi dan mendaur ulang cairan tersebut, mengubahnya kembali menjadi cairan frakturisasi untuk digunakan kembali. Metode ini telah diuji pada sembilan sumur pada tahun 2023 dengan hasil yang sangat baik. Hingga Juni 2024, proyek ini berencana untuk menggunakan cairan frakturisasi yang telah direkonstitusi dalam operasi frakturisasi skala besar.

Formasi utama proyek ini terdiri dari lapisan batubara, bagian batulumpur abu-abu dan coklat, yang merupakan formasi sensitif air. Di blok minyak serpih Jimusar, bagian lubang terbuka sumur kedua panjang, dan waktu perendaman formasi diperpanjang. Jika lumpur berbasis air digunakan, kemungkinan terjadi keruntuhan dan ketidakstabilan, tetapi fluida pengeboran berbasis minyak tidak menyebabkan efek hidrasi. Fluida pengeboran emulsi minyak dalam air, ketika stabil, juga tidak menyebabkan efek hidrasi, sehingga fluida pengeboran berbasis minyak tidak menciptakan tekanan pembengkakan hidrasi. Penelitian telah mengarah pada adopsi sistem lumpur berbasis minyak, dengan prinsip dan tindakan anti-keruntuhan sebagai berikut: 1. Inhibisi kimia: Mengontrol rasio minyak-air di atas 80:20 untuk mengurangi invasi fase air ke dalam formasi, secara efektif mencegah pembengkakan dan keruntuhan lapisan batubara dan formasi yang sangat sensitif terhadap air. 2. Penyumbatan fisik: Menambahkan bahan pemberat seperti bahan kalsium terlebih dahulu pada formasi yang lemah untuk meningkatkan kapasitas menahan tekanan formasi dan mencegah kebocoran sumur. 3. Dukungan mekanis: Mengontrol densitas di atas 1,52 g/cm³, secara bertahap meningkatkan densitas hingga batas desain 1,58 g/cm³ pada bagian penambahan material. Bahan pemberat yang diproduksi oleh Perusahaan Youzhu dapat mencapai efek yang diinginkan, memastikan kelancaran dan keberhasilan penyelesaian proyek pengeboran dan penyelesaian sumur.