Casi di applicazione degli additivi chimici per giacimenti petroliferi

Nel 2022, nonostante l'impatto della pandemia di COVID-19, il Centro di gestione del completamento dei pozzi petroliferi del Nord-Ovest ha portato a termine 24 progetti, tra cui la fornitura di attrezzature per il controllo dei pozzi petroliferi e la pulizia di condotte ostruite da petrolio pesante, risparmiando sui costi di approvvigionamento 13,683 milioni di yuan.

Durante l'utilizzo, il diametro delle condotte petrolifere si riduce progressivamente a causa dell'azione di paraffina, polimeri e sali, diminuendo il flusso di petrolio greggio e compromettendo la produzione. Per questo motivo, le compagnie di perforazione generalmente puliscono le condotte una volta all'anno. Dopo aver trattato le saldature dei giunti, è necessario pulire le condotte stesse.

In genere, i tubi in acciaio utilizzati come oleodotti presentano ruggine sia sulla superficie interna che su quella esterna. Se non vengono puliti, la ruggine contamina l'olio idraulico dopo l'uso, compromettendo il normale funzionamento dei dispositivi idraulici. Pertanto, è necessario rimuovere la ruggine dalla superficie interna dei tubi mediante lavaggio acido. Il lavaggio acido può rimuovere la ruggine anche dalla superficie esterna dei tubi, facilitando l'applicazione di vernici antiruggine sulla superficie esterna, garantendo una protezione anticorrosione di lunga durata. Il lavaggio acido viene generalmente eseguito utilizzando una soluzione acida con una concentrazione compresa tra lo 0% e il 15%. L'azienda Youzhu offre il prodotto UZ CI-180, un inibitore di corrosione acido resistente alle alte temperature, specifico per l'uso nei giacimenti petroliferi. Durante il processo di acidificazione o decapaggio, l'acido corrode l'acciaio e, ad alte temperature, la velocità e l'estensione della corrosione aumentano notevolmente. Pertanto, nella produzione petrolifera, la prevenzione della corrosione dei tubi ad alta temperatura è particolarmente importante, non solo per i benefici derivanti dallo sfruttamento del giacimento, ma anche per la sicurezza della produzione. Il grado di erosione acida su condotte e attrezzature dipende dal tempo di contatto, dalla concentrazione dell'acido e dalle condizioni di temperatura, ecc. UZ CI-180 ha un'eccellente resistenza alle alte temperature e, a temperature fino a 350 °F (180 °C), l'effetto corrosivo dell'acido sull'acciaio ad alte temperature sul fondo del pozzo può essere notevolmente ridotto aggiungendo UZ CI-180 alla miscela acida. Youzhu ha ricevuto un alto riconoscimento dal Northwest Oilfield Management Center per i suoi progetti nella pulizia delle condotte, nella formulazione dei fluidi di perforazione e nella manutenzione delle attrezzature.

Situato sulla Dong San Road nella città di Dongying, il pozzo Fengye 1-10HF è il primo pozzo orizzontale per l'estrazione di petrolio da scisti bituminosi ad aver superato la barriera dei 20 giorni del ciclo di perforazione, completandolo con 24 giorni di anticipo rispetto alla data prevista. Si tratta di una delle tre zone dimostrative nazionali per l'estrazione di petrolio da scisti bituminosi approvate dall'Amministrazione Nazionale per l'Energia e la prima zona dimostrativa nazionale per il petrolio da scisti bituminosi in bacini di faglia continentali in Cina. Il completamento del pozzo con 24 giorni di anticipo ha permesso un risparmio di oltre 10 milioni di yuan.

A causa della vicinanza a un pozzo fratturato a soli 400 metri di distanza e della prossimità al confine tra roccia e ghiaia, il pozzo Fengye 1-10HF presentava rischi di intrusione d'acqua, tracimazione e perdita di fluidi. Inoltre, le alte temperature sul fondo del pozzo rappresentavano una sfida per diversi strumenti. Il team di progetto si è concentrato sul supporto tecnologico ingegneristico e sulla risoluzione delle principali problematiche tecnologiche. Sono stati risolti con successo vincoli quali la difficoltà di prevedere le zone di elevata eterogeneità, i limiti degli strumenti ad alte temperature e pressioni e la coesistenza di perdita e afflusso di fluido di perforazione.

Hanno sviluppato e applicato un sistema di fango a base sintetica per migliorare la fluidità. Tra questi, l'attuale additivo per fluidi di perforazione TF FL WH-1 Cement Fluid-loss Additives, sviluppato da Youzhu, è in grado di formare una pellicola di alta qualità sulla superficie del pozzo di scisto, impedendo al filtrato del fluido di perforazione di penetrare nella formazione. TF FL WH-1 è progettato per l'uso in pozzi con temperature di circolazione di fondo pozzo (BHCT) comprese tra 60℉ (15,6℃) e 400℉ (204℃).

TF FL WH-1 garantisce il controllo della perdita di fluido API al di sotto di 36 cc/30 min, controllando al contempo la migrazione del gas dalla formazione. Generalmente, nella maggior parte delle miscele è richiesto un contenuto di BWOC compreso tra lo 0,6% e il 2,0%. Di solito viene utilizzato a un dosaggio inferiore allo 0,8% di BWOC, proteggendo così il giacimento e stabilizzando il pozzo. Questo sigilla efficacemente i pori e le microfratture dello scisto, impedendo l'infiltrazione del filtrato del fluido di perforazione e riducendo la trasmissione della pressione dei pori, migliorando significativamente l'inibizione del fluido di perforazione.

I risultati delle applicazioni sul campo dimostrano che il fluido di perforazione ad alte prestazioni a base d'acqua è altamente inibitore, aumenta la velocità di perforazione meccanica, è stabile alle alte temperature, protegge il giacimento ed è ecocompatibile.

Nel febbraio 2022, il pozzo Bazhong 1HF di Sinopec, situato nel giacimento di petrolio e gas in arenaria di canale fluviale del Giurassico, ha introdotto un concetto di fratturazione idraulica innovativo basato su "fratturazione, imbibizione e integrazione con la chiusura del pozzo". Questo approccio è stato sviluppato per affrontare le caratteristiche dei densi giacimenti di arenaria di canale fluviale e gli elevati coefficienti di pressione di formazione. La tecnologia di fratturazione ottimizzata, che include "taglio preciso + otturazione e deviazione temporanea + aggiunta di sabbia ad alta intensità + potenziamento dell'imbibizione del petrolio", ha aumentato significativamente la capacità di flusso di petrolio e gas nel sottosuolo e ha stabilito un nuovo modello di fratturazione, fornendo un riferimento per la fratturazione su larga scala dei pozzi orizzontali.

L'additivo per perdite di fluido ad alta temperatura, l'agente sigillante anti-collasso ad alta temperatura e il regolatore di flusso ad alta temperatura di Youzhuo, applicati al fluido di fratturazione, consentono di superare le problematiche di pressione e perdita di fluido causate dalla pressione dei pori della formazione, dalle sollecitazioni del pozzo e dalla resistenza della roccia. La speciale tecnologia di sigillatura in gel, sviluppata dalla Southwest Petroleum University, permette al gel di arrestare automaticamente il flusso una volta penetrato nello strato di perdita, riempiendo fratture e vuoti e formando un "tappo di gel" che isola il fluido interno della formazione dal fluido del pozzo. Questa tecnologia è altamente efficace per perdite gravi in ​​formazioni fratturate, porose e danneggiate con significative perdite di fluido e volumi di ritorno minimi.

Il 30 maggio 2023, alle 11:46, la China National Petroleum Corporation (CNPC) ha avviato le trivellazioni del pozzo Shendi Teke 1 nel giacimento petrolifero di Tarim, segnando l'inizio di un percorso di esplorazione geologica e ingegneristica a profondità estreme, fino a 10.000 metri. Questo evento rappresenta un momento storico per l'ingegneria geofisica cinese, un'importante svolta nella tecnologia di esplorazione del sottosuolo e l'inizio dell'"era dei 10.000 metri" nelle capacità di perforazione.

Il pozzo Shendi Teke 1 si trova nella contea di Shaya, prefettura di Aksu, nello Xinjiang, nel cuore del deserto del Taklamakan. Si tratta di un importante "progetto di perforazione profonda" della CNPC nel giacimento petrolifero di Tarim, adiacente all'area ultra-profonda di petrolio e gas di Fuman, che ha una profondità di 8.000 metri e riserve stimate in un miliardo di tonnellate. Il pozzo ha una profondità di progetto di 11.100 metri e un periodo di perforazione e completamento previsto di 457 giorni. Il 4 marzo 2024, la profondità di perforazione di Shendi Teke 1 ha superato i 10.000 metri, diventando il secondo pozzo verticale al mondo e il primo in Asia a raggiungere tale profondità. Questo traguardo dimostra che la Cina ha superato autonomamente le sfide tecniche associate alla perforazione di pozzi ultra-profondi di questa portata.

La perforazione a profondità di 10.000 metri è una delle sfide più impegnative nell'ingegneria petrolifera e del gas, caratterizzata da numerose criticità tecniche. Rappresenta inoltre un indicatore chiave delle capacità tecnologiche e delle attrezzature di un paese. Di fronte alle estreme condizioni di temperatura e pressione in profondità, sono stati compiuti progressi significativi nello sviluppo di fluidi di perforazione ad alta temperatura, motori resistenti alle alte temperature e tecnologie di perforazione direzionale. Sono state inoltre raggiunte importanti innovazioni nelle apparecchiature per il campionamento di carote e la registrazione geofisica tramite cavo, nei camion per la fratturazione idraulica ad altissima pressione con una capacità di 175 MPa e nelle apparecchiature per fluidi di fratturazione, testate con successo in loco. Questi sviluppi hanno portato alla creazione di diverse tecnologie fondamentali per la perforazione e il completamento sicuri ed efficienti di pozzi ultra-profondi.

Nel sistema di fluidi di perforazione utilizzato in questo progetto, sono stati affrontati specifici ambienti ad alta temperatura e alta pressione con lo sviluppo di riduttori di perdita di fluido e inibitori di corrosione di qualità superiore, che mantengono eccellenti proprietà reologiche ad alte temperature e sono facili da regolare e manutenere. Gli additivi per il controllo dell'argilla hanno inoltre migliorato la capacità di disidratazione delle particelle di argilla in condizioni di temperatura ultra-elevata, migliorando l'adattabilità e la stabilità del fluido di perforazione.

Il giacimento di Jimusar è la prima zona dimostrativa nazionale cinese per l'estrazione di petrolio da scisti bituminosi, situata nella parte orientale del bacino di Junggar. Si estende su una superficie di 1.278 chilometri quadrati e vanta riserve stimate in 1,112 miliardi di tonnellate. Nel 2018 è iniziato lo sviluppo su larga scala del giacimento di Jimusar. Nel primo trimestre, la zona dimostrativa nazionale per l'estrazione di petrolio da scisti bituminosi di Jimusar, nello Xinjiang, ha prodotto 315.000 tonnellate di petrolio, stabilendo un nuovo record storico. La zona dimostrativa sta accelerando gli sforzi per incrementare le riserve e la produzione di petrolio da scisti bituminosi, con l'obiettivo di completare 100 pozzi di perforazione e 110 pozzi di fratturazione idraulica entro il 2024.

Il petrolio di scisto, ovvero il petrolio inglobato nelle rocce scistose o presente nelle loro fessure, è uno dei tipi di petrolio più difficili da estrarre. Lo Xinjiang possiede ricche risorse di petrolio di scisto con ampie prospettive di esplorazione e sviluppo. La Cina ha identificato le risorse di petrolio di scisto come un'area chiave per la futura sostituzione del petrolio. Wu Chengmei, ingegnere associato presso il Centro di Ricerca Geologica dell'Area Operativa del Giacimento Petrolifero di Jiqing nello Xinjiang, spiega che il petrolio di scisto di Jimusar è generalmente sepolto a oltre 3.800 metri di profondità. La profonda profondità e la permeabilità particolarmente bassa rendono l'estrazione difficile quanto estrarre il petrolio da una cote.

Lo sviluppo del petrolio di scisto terrestre in Cina si trova generalmente ad affrontare quattro sfide principali: in primo luogo, il petrolio è relativamente pesante, il che ne rende difficile il flusso; in secondo luogo, le zone più ricche di giacimenti sono piccole e difficili da prevedere; in terzo luogo, l'elevato contenuto di argilla rende difficile la fratturazione idraulica; in quarto luogo, la distribuzione è discontinua, il che complica le operazioni. Questi fattori hanno a lungo limitato lo sviluppo su larga scala ed efficiente del petrolio di scisto terrestre in Cina. Nel progetto, per trattare il fluido di riflusso della fratturazione idraulica, viene utilizzato un nuovo additivo per ridurre l'inquinamento e riciclare il fluido, trasformandolo nuovamente in fluido di fratturazione riutilizzabile. Questo metodo è stato testato su nove pozzi nel 2023 con ottimi risultati. A partire da giugno 2024, il progetto prevede di utilizzare il fluido di fratturazione ricostituito in un'operazione di fratturazione idraulica su larga scala.

La formazione principale del progetto è costituita da strati di carbone e sezioni di argillite grigia e marrone, formazioni sensibili all'acqua. Nel blocco di scisti bituminosi di Jimusar, la sezione a foro aperto del secondo pozzo è lunga e il tempo di saturazione della formazione è prolungato. Se si utilizzasse fango a base d'acqua, sarebbero probabili collassi e instabilità, ma i fluidi di perforazione a base di olio non causano effetti di idratazione. Anche i fluidi di perforazione a emulsione olio in acqua, quando stabili, non causano effetti di idratazione, quindi i fluidi di perforazione a base di olio non creano pressioni di rigonfiamento dovute all'idratazione. La ricerca ha portato all'adozione di un sistema di fango a base di olio, con i seguenti principi e misure anti-collasso: 1. Inibizione chimica: controllo del rapporto olio-acqua superiore a 80:20 per ridurre l'invasione della fase acquosa nella formazione, prevenendo efficacemente il rigonfiamento e il collasso degli strati di carbone e delle formazioni altamente sensibili all'acqua. 2. Ostruzione fisica: aggiunta preventiva di agenti appesantinti come materiali a base di calcio nelle formazioni deboli per aumentare la capacità di resistenza alla pressione della formazione e prevenire perdite dal pozzo. 3. Supporto meccanico: Controllo della densità al di sopra di 1,52 g/cm³, aumento graduale della densità fino al limite di progetto di 1,58 g/cm³ nella sezione di accumulo. Gli agenti appesantinti prodotti da Youzhu Company possono raggiungere l'effetto desiderato, garantendo il completamento agevole e di successo dei progetti di perforazione e completamento del pozzo.