Casi applicativi di additivi chimici per giacimenti petroliferi

Nel 2022, nonostante l'impatto della pandemia di COVID-19, il Northwest Oilfield Well Completion Management Center ha completato 24 progetti, tra cui apparecchiature di controllo dei pozzi petroliferi e pulizia delle condotte di ostruzione del petrolio pesante, con un risparmio sui costi di approvvigionamento di 13,683 milioni di yuan.

Durante l'utilizzo delle condotte petrolifere, il loro diametro si riduce progressivamente a causa dell'azione di cera, polimeri e sali, riducendo il flusso di petrolio greggio e influendo sulla produzione. Pertanto, le società di perforazione generalmente puliscono le condotte una volta all'anno. Dopo aver trattato le saldature dei giunti delle condotte, è necessario pulire le condotte.

In generale, i tubi in acciaio utilizzati come condotte petrolifere presentano ruggine sia sulla superficie interna che su quella esterna. Se non puliti, questi contaminano 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 anche rimuovere la ruggine dalla superficie esterna dei tubi, il che è utile per l'applicazione di una vernice antiruggine sulla superficie esterna dei tubi, fornendo una protezione anticorrosiva di lunga durata. Il lavaggio acido viene generalmente eseguito utilizzando una soluzione acida con una concentrazione compresa tra lo 0% e il 15%. Youzhu Company, fornendo prodotti inibitori di corrosione: UZ CI-180, un inibitore di corrosione acidificante resistente alle alte temperature 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'entità della corrosione aumentano notevolmente. Pertanto, nella produzione petrolifera, la prevenzione della corrosione dei tubi ad alta temperatura è particolarmente importante, il che non è solo correlato ai vantaggi dello sfruttamento del giacimento, ma anche strettamente correlato alla 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 offre un'eccellente resistenza alle alte temperature e, a temperature fino a 180 °C (350 °F), 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 ampio riconoscimento dal Northwest Oilfield Management Center per i suoi progetti di pulizia di condotte, formulazione di fluidi di perforazione e manutenzione delle attrezzature.

Situato sulla Dong San Road nella città di Dongying, il pozzo Fengye 1-10HF è il primo pozzo orizzontale per petrolio di scisto a superare la barriera del ciclo di perforazione di 20 giorni, completandolo con 24 giorni di anticipo. È una delle tre zone dimostrative nazionali per petrolio di scisto approvate dall'Amministrazione Nazionale per l'Energia e la prima zona dimostrativa nazionale per petrolio di scisto da bacino di faglia continentale in Cina. Completando il pozzo con 24 giorni di anticipo, si sono risparmiati oltre 10 milioni di yuan sui costi.

A causa della vicinanza a un pozzo fratturato a soli 400 metri di distanza e della vicinanza al confine di ghiaia, il pozzo Fengye 1-10HF era esposto a rischi di intrusione d'acqua, tracimazione e perdita di fluido. Inoltre, le elevate temperature sul fondo del pozzo hanno posto sfide a diversi strumenti. Il team di progetto si è concentrato sul supporto tecnico ingegneristico e sulla risoluzione di problematiche tecnologiche chiave. Sono stati risolti vincoli quali la difficoltà nel prevedere punti di equilibrio di forte eterogeneità, i limiti degli strumenti in condizioni di alte temperature e pressioni e la coesistenza di perdite e afflusso di fluido di perforazione.

Hanno sviluppato e applicato un sistema di fanghi sintetici 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 foro (BHCT) comprese tra 15,6 °C (60 °F) e 204 °C (400 °F).

TF FL WH-1 garantisce un controllo API delle perdite di fluido al di sotto di 36 cc/30 min, controllando al contempo la migrazione del gas dalla formazione. Generalmente, nella maggior parte dei fanghi è richiesto un contenuto di BWOC compreso tra lo 0,6% e il 2,0%. Viene solitamente 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'invasione del filtrato del fluido di perforazione e riducendo la trasmissione della pressione interstiziale, 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 ecologico.

Nel febbraio 2022, il pozzo Bazhong 1HF di Sinopec, situato nel giacimento di petrolio e gas arenaria del canale fluviale del Giurassico, ha proposto in modo innovativo il concetto di progettazione della fratturazione "fratturazione, imbibizione e integrazione della chiusura del pozzo". Questo approccio è stato sviluppato per affrontare le caratteristiche dei densi giacimenti di arenaria del canale fluviale e gli elevati coefficienti di pressione di formazione. La tecnologia di fratturazione ottimizzata, che include "taglio stretto + tappatura e deviazione temporanee + aggiunta di sabbia ad alta intensità + miglioramento dell'imbibizione del petrolio", ha migliorato significativamente la capacità di flusso di petrolio e gas sotterranei e ha stabilito un nuovo modello di fratturazione, fornendo un punto di riferimento per la fratturazione su larga scala di pozzi orizzontali.

L'additivo anti-perdita di fluido ad alta temperatura, l'agente di otturazione anti-collasso ad alta temperatura e il regolatore di flusso ad alta temperatura nel fluido di fratturazione di Youzhuo superano le sfide legate alla pressione e alla perdita di fluido causate dalla pressione dei pori della formazione, dallo stress del pozzo e dalla resistenza della roccia. La speciale tecnologia di otturazione in gel, derivata dalla Southwest Petroleum University, consente al gel speciale di arrestare automaticamente il flusso dopo essere entrato nello strato di perdita, riempiendo fratture e spazi vuoti e formando un "tappo di gel" che isola il fluido interno della formazione da quello del pozzo. Questa tecnologia è altamente efficace in caso di perdite gravi in ​​formazioni fratturate, porose e frammentate con perdite di fluido significative e volumi di ritorno minimi.

Il 30 maggio 2023, alle 11:46, il giacimento petrolifero di Tarim della China National Petroleum Corporation (CNPC) ha iniziato la perforazione del pozzo Shendi Teke 1, segnando l'inizio di un percorso di esplorazione geologica e ingegneristica ultra-profonda a profondità che raggiungono i 10.000 metri. Questo segna un momento storico per l'ingegneria geotecnica cinese, segnando un'importante svolta nella tecnologia di esplorazione geotermica profonda del Paese 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, Xinjiang, nel cuore del deserto del Taklamakan. Si tratta di un importante "progetto di estrazione in profondità" di CNPC nel giacimento petrolifero di Tarim, adiacente all'area petrolifera e del gas ultra-profonda di Fuman, che ha una profondità di 8.000 metri e riserve di un miliardo di tonnellate. Il pozzo ha una profondità progettata 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 superare questa profondità. Questo traguardo indica 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 uno dei settori più impegnativi nell'ingegneria petrolifera e del gas, con numerosi colli di bottiglia tecnici. È anche un indicatore chiave delle capacità ingegneristiche e delle attrezzature di un Paese. A fronte di condizioni estreme di temperatura e pressione di fondo pozzo, sono stati compiuti progressi significativi nei fluidi di perforazione ad alta temperatura, nei motori resistenti alle alte temperature e nelle tecnologie di perforazione direzionale. Sono stati raggiunti progressi significativi anche nelle attrezzature per il campionamento del nucleo e la registrazione dei cavi, nei camion per fratturazione ad altissima pressione con capacità di 175 MPa e nelle attrezzature per fluidi di fratturazione, che sono state testate con successo in loco. Questi sviluppi hanno portato alla creazione di diverse tecnologie cruciali 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 perdite 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 temperature elevatissime, migliorando l'adattabilità e la stabilità del fluido di perforazione.

L'olio di scisto di Jimusar è la prima zona dimostrativa nazionale cinese per l'estrazione di olio di scisto terrestre, situata nella parte orientale del bacino di Junggar. Copre un'area di 1.278 chilometri quadrati e ha una riserva di risorse stimata di 1,112 miliardi di tonnellate. Nel 2018 è iniziato lo sviluppo su larga scala dell'olio di scisto di Jimusar. Nel primo trimestre, la zona dimostrativa nazionale per l'estrazione di olio di scisto terrestre di Jimusar, nello Xinjiang, ha prodotto 315.000 tonnellate di olio di scisto, stabilendo un nuovo record storico. La zona dimostrativa sta accelerando gli sforzi per aumentare le riserve e la produzione di olio di scisto, con l'obiettivo di completare 100 pozzi di perforazione e 110 pozzi di fratturazione entro il 2024.

L'olio di scisto, ovvero il petrolio legato alla roccia scistosa o alle sue fessure, è uno dei tipi di petrolio più difficili da estrarre. Lo Xinjiang possiede ricche risorse di olio di scisto con ampie prospettive di esplorazione e sviluppo. La Cina ha identificato le risorse di olio di scisto come un'area chiave per la futura sostituzione del petrolio. Wu Chengmei, ingegnere secondario presso il Centro di Ricerca Geologica dell'Area Operativa del Campo Petrolifero di Jiqing nello Xinjiang, spiega che l'olio di scisto di Jimusar è generalmente sepolto a oltre 3.800 metri di profondità. La profondità di sepoltura e la permeabilità particolarmente bassa rendono l'estrazione difficile quanto l'estrazione del petrolio da una cote.

Lo sviluppo di 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, i punti di equilibrio sono piccoli e difficili da prevedere; in terzo luogo, l'elevato contenuto di argilla rende difficile la fratturazione; in quarto luogo, la distribuzione è incoerente, complicando le operazioni. Questi fattori hanno a lungo limitato lo sviluppo su larga scala ed efficiente di petrolio di scisto terrestre in Cina. Nel progetto, per trattare il fluido di ritorno della fratturazione, viene utilizzato un nuovo additivo per ridurre l'inquinamento e riciclare il fluido, trasformandolo nuovamente in fluido di fratturazione per il riutilizzo. Questo metodo è stato testato su nove pozzi nel 2023 con risultati eccellenti. A partire da giugno 2024, il progetto prevede di utilizzare il fluido di fratturazione ricostituito in un'operazione di fratturazione su larga scala.

La formazione principale del progetto è costituita da filoni di carbone e sezioni di argillite grigia e marrone, che sono formazioni sensibili all'acqua. Nel blocco di petrolio di scisto di Jimusar, la sezione a foro aperto del secondo pozzo è lunga e il tempo di immersione della formazione è prolungato. L'utilizzo di fango a base d'acqua può causare 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 da idratazione. La ricerca ha portato all'adozione di un sistema di fanghi a base di olio, con principi e misure anti-collasso come segue: 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 dei filoni di carbone e delle formazioni altamente sensibili all'acqua. 2. Tappo fisico: aggiunta preventiva di agenti di appesantimento come il calcio nelle formazioni deboli per migliorare la capacità di sopportare la pressione della formazione e prevenire perdite dal pozzo. 3. Supporto meccanico: controllo della densità superiore a 1,52 g/cm³, con aumento graduale della densità fino al limite di progetto di 1,58 g/cm³ nella sezione di accumulo. Gli agenti di appesantimento prodotti da Youzhu Company possono ottenere l'effetto desiderato, garantendo il completamento regolare e di successo dei progetti di perforazione e completamento dei pozzi.