מקרי יישום של תוספים כימיים של Oilfield

בשנת 2022, לנוכח השפעת מגיפת ה-COVID-19, השלים המרכז לניהול בארות נפט בצפון-מערב 24 פרויקטים, כולל ציוד בקרת בארות נפט וניקוי צינורות חסימת שמן כבד, וחסכו בעלויות רכש של 13.683 מיליון יואן.

במהלך השימוש בצינורות נפט, קוטר הצינור נעשה צר יותר ויותר עקב השפעות השעווה, הפולימרים והמלחים, המפחיתים את זרימת הנפט הגולמי ומשפיעים על ייצור הנפט הגולמי. לכן, חברות קידוחים מנקות בדרך כלל את הצינורות אחת לשנה. לאחר טיפול בתפרי הריתוך של מפרקי הצינור, יש צורך לנקות את הצינורות.

בתנאים כלליים, לצינורות פלדה המשמשים כצינורות שמן יש חלודה הן במשטח הפנימי והן במשטח החיצוני. אם לא מנקים, הדבר יזהם את השמן ההידראולי לאחר השימוש, וישפיע על הפעולה הרגילה של המכשירים ההידראוליים. לכן, יש צורך להסיר את החלודה על פני השטח הפנימיים של הצינורות באמצעות שטיפת חומצה. שטיפת חומצה יכולה גם להסיר את החלודה על המשטח החיצוני של הצינורות, מה שמועיל להנחת צבע נגד חלודה על פני השטח החיצוניים של הצינורות, ומספקת הגנה נגד קורוזיה לאורך זמן. שטיפת חומצה מתבצעת בדרך כלל באמצעות תמיסה חומצית בריכוז של 0% עד 15%. חברת Youzhu, על ידי אספקת מוצרים מעכבי קורוזיה: UZ CI-180, מעכב קורוזיה עמיד בטמפרטורה גבוהה לשימוש בשדה נפט. בתהליך ההחמצה או הכבישה, החומצה תשחית את הפלדה, ובטמפרטורה גבוהה, קצב וטווח הקורוזיה יוגדלו מאוד, לכן, בהפקת שדה הנפט, מניעת קורוזיה של צינור בטמפרטורה גבוהה חשובה במיוחד, מה שקשור לא רק ליתרונות של ניצול שדות נפט, אלא גם קשור קשר הדוק לבטיחות ההפקה. מידת שחיקת החומצה על צינורות וציוד תלויה בזמן המגע, ריכוז החומצה ותנאי הטמפרטורה וכו'. ל-UZ CI-180 עמידות מצוינת לטמפרטורות גבוהות, ובטמפרטורות של עד 350°F (180°C), הקורוזיה ניתן להפחית במידה ניכרת את ההשפעה של חומצה על פלדה בטמפרטורות גבוהות בתחתית הבאר על ידי הוספת UZ CI-180 לתערובת החומצה. Youzhu קיבלה הכרה גבוהה ממרכז ניהול שדה הנפט של Northwest על הפרויקטים שלו בניקוי צינורות, ניסוח נוזלי קידוח ותחזוקת ציוד.

הבאר Fengye 1-10HF, הממוקמת על כביש דונג סאן בעיר דונגינג, היא הבאר האופקית הנפט הפצלים הראשונה שפרצה את מחסום מחזור הקידוח של 20 יום, והשלימה 24 ימים לפני המועד. זהו אחד משלושת אזורי ההדגמה הלאומיים של שמן פצלי פצלים שאושרו על ידי מינהל האנרגיה הלאומי ואזור ההדגמה הלאומי הראשון של שמן פצלי אגן שבר יבשתי בסין. על ידי השלמת הבאר 24 ימים לפני המועד, נחסכו מעל 10 מיליון יואן בעלויות.

בשל הקרבה לבאר סמוכה שנשברה במרחק של 400 מטרים בלבד והקרבה לגבול סלע החצץ, הבאר Fengye 1-10HF עמדה בפני סיכונים של חדירת מים, הצפת יתר ואובדן נוזלים. בנוסף, טמפרטורות גבוהות בתחתית הבאר הציבו אתגרים למכשירים שונים. צוות הפרויקט התמקד בתמיכה טכנולוגית הנדסית ובהתמודדות עם סוגיות טכנולוגיות מרכזיות. הם פתרו ברציפות אילוצים כמו הקושי לחזות נקודות מתוקות של הטרוגניות חזקות, מגבלות של מכשירים תחת טמפרטורות ולחצים גבוהים, והקיום המשותף של אובדן וזרם נוזלי קידוח.

הם פיתחו ויישמו מערכת בוץ סינטטית לשיפור הנזילות. בין אלה, תוסף נוזל הקידוח הנוכחי TF FL WH-1 Cement Fluid Loss Additives, שפותח על ידי Youzhu יכול ליצור סרט באיכות גבוהה על פני השטח של קידוח הפצלים, ולמנוע כניסת סינון נוזל הקידוח לתצורה, TF FL WH- 1 מיועד לשימוש בבארות עם טמפרטורות מחזור של חור תחתון (BHCTs) ב-60℉ (15.6℃) עד 400℉ (204℃).

TF FL WH-1 מספק בקרת אובדן נוזלים של API מתחת ל-36 סמ"ק/30 דקות תוך שליטה בנדידת הגז מהמבנה. בדרך כלל נדרשים 0.6% עד 2.0% BWOC ברוב התמיסות. הוא משמש בדרך כלל במינון של פחות מ-0.8% BWOC ובכך מגן על המאגר ומייצב את שקע הקידוח. פעולה זו אוטמת ביעילות את נקבוביות הפצלים והמיקרושברים, מונעת חדירת מסנן נוזל הקידוח ומפחיתה את העברת לחץ הנקבוביות, מה שמשפר משמעותית את העיכוב של נוזל הקידוח.

תוצאות היישום בשטח מראות כי נוזל הקידוח על בסיס מים בעל ביצועים גבוהים מעכב מאוד, מגביר את מהירות הקידוח המכאני, יציב בטמפרטורות גבוהות, מגן על המאגר וידידותי לסביבה.

בפברואר 2022, באר Bazhong 1HF של Sinopec, הממוקמת במאגר נפט וגז אבן חול של נהר היורה, הציעה באופן חדשני את תפיסת תכנון השבר "שבירה, אימביציה ושילוב סגור היטב". גישה זו פותחה כדי לתת מענה למאפיינים של מאגרי אבן חול צפופים של ערוץ נהר ומקדמי לחץ היווצרות גבוהים. טכנולוגיית השבר האופטימלית, הכוללת "חיתוך הדוק + סתימה והסטה זמנית + תוספת חול בעצימות גבוהה + שיפור שמן אימביביציה", שיפרה משמעותית את יכולת הזרימה של נפט וגז תת קרקעי והקימה מודל שבירה חדש, המספק התייחסות עבור גדול- שבירה בקנה מידה של בארות אופקיות.

תוסף אובדן נוזלים בטמפרטורה גבוהה של Youzhuo, חומר סתימה נגד קריסה בטמפרטורה גבוהה ומווסת זרימה בטמפרטורה גבוהה בנוזל השבירה מתגברים על אתגרי הלחץ ואובדן הנוזלים הנגרמים על ידי לחץ נקבוביות היווצרות, מתח קידוחי קידוח וחוזק סלע. טכנולוגיית סתימת הג'ל המיוחדת, הנגזרת מאוניברסיטת Southwest Petroleum, מאפשרת לג'ל המיוחד להפסיק אוטומטית לזרום לאחר כניסה לשכבת האובדן, מילוי שברים וחלל חללים, יצירת "פקק ג'ל" המבודד את נוזל היווצרות הפנימי מנוזל הקידוח. טכנולוגיה זו יעילה ביותר לדליפה חמורה בתצורות שבורות, נקבוביות ושבורות עם אובדן נוזלים משמעותי ונפחי חזרה מינימליים.

ב-30 במאי 2023, בשעה 11:46, החל שדה הנפט של טארים של תאגיד הנפט הלאומי של סין (CNPC) בקידוח בבאר Shendi Teke 1, מה שסימן את תחילתו של מסע לחקר מדעי הגיאולוגיה וההנדסה עמוקים במיוחד בעומקים המגיעים. 10,000 מטר. זהו רגע היסטורי להנדסת האדמה העמוקה של סין, המסמל פריצת דרך גדולה בטכנולוגיית חקר האדמה העמוק של המדינה ותחילתו של "עידן 10,000 מטר" ביכולות הקידוח.

באר Shendi Teke 1 ממוקם במחוז שאיה, מחוז אקסו, שינג'יאנג, בלב מדבר טקלמקאן. מדובר ב"פרויקט אדמה עמוק" משמעותי של CNPC בשדה הנפט טארים, בצמוד לאזור הנפט והגז האולטרה-עמוק של פומן, שעומקו 8,000 מטר ועתודות של מיליארד טון. לבאר עומק מתוכנן של 11,100 מטר ותקופת קידוח והשלמה מתוכננת של 457 ימים. ב-4 במרץ 2024, עומק הקידוח של Shendi Teke 1 עלה על 10,000 מטרים, מה שהפך אותה לבאר האנכית השנייה בעולם והראשונה באסיה שעולה על עומק זה. ציון דרך זה מצביע על כך שסין התגברה באופן עצמאי על האתגרים הטכניים הקשורים בקידוח בארות עמוקות במיוחד בסדר גודל כזה.

קידוח בעומקים של 10,000 מטר הוא אחד התחומים המאתגרים ביותר בטכנולוגיית הנדסת נפט וגז, עם צווארי בקבוק טכניים רבים. זהו גם אינדיקטור מרכזי ליכולות הטכנולוגיה והציוד ההנדסי של המדינה. מול תנאי טמפרטורה ולחץ קיצוניים בבור, בוצעו התקדמות משמעותית בנוזלי קידוח בטמפרטורה גבוהה, מנועים עמידים לטמפרטורה גבוהה וטכנולוגיות קידוח כיווני. פריצות דרך הושגו גם בציוד דגימת ליבות ורישום כבלים, משאיות שבירה בלחץ גבוה במיוחד עם קיבולת 175 MPa וציוד נוזלי שבירה, שנבדקו בהצלחה באתר. התפתחויות אלו הובילו ליצירת מספר טכנולוגיות קריטיות לקידוח בטוח ויעיל והשלמת בארות עמוקות במיוחד.

במערכת נוזלי הקידוח המשמשת בפרויקט זה, טופלו סביבות ספציפיות בטמפרטורה גבוהה ובלחץ גבוה עם פיתוח מפחיתי אובדן נוזלים ומעכבי קורוזיה מעולים, השומרים על תכונות ריאולוגיות מעולות תחת טמפרטורות גבוהות וקלים להתאמה ולתחזוקה. תוספי בקרת חימר גם שיפרו את יכולת ההתייבשות של חלקיקי חימר בתנאי טמפרטורה גבוהים במיוחד, ושיפרו את יכולת ההסתגלות והיציבות של נוזל הקידוח.

שמן פצלי ג'ימוסאר הוא אזור ההדגמה הלאומי הראשון של פצלי פצלי סין בסין, הממוקם בחלק המזרחי של אגן יונגגר. הוא משתרע על שטח של 1,278 קמ"ר ויש לו עתודת משאבים מוערכת של 1.112 מיליארד טון. בשנת 2018 החל פיתוח בקנה מידה גדול של שמן פצלי ג'ימוסר. ברבעון הראשון, אזור הדגמת נפט יבשתי של שינג'יאנג ג'ימוסר ייצר 315,000 טונות של שמן פצלי, וקבע שיא היסטורי חדש. אזור ההדגמה מאיץ את המאמצים להגדלת עתודות הנפט וההפקה, עם תוכניות להשלמת 100 קידוחים ו-110 בארות שבירה עד 2024.

שמן פצלי, שהוא שמן המחובר לסלע פצלי או בתוך הבקעים שלו, הוא אחד מסוגי הנפט הקשים ביותר להפקה. לשינג'יאנג משאבי נפט עשירים מפצלי עם סיכויים רחבים לחיפוש ופיתוח. סין זיהתה את משאבי הנפט מפצלי כאזור מפתח להחלפת נפט עתידית. וו צ'נגמיי, מהנדס משני במרכז המחקר הגיאולוגי של אזור התפעול של שדה הנפט של ג'יקינג בשדה הנפט של שינג'יאנג, מסביר כי שמן פצלי ג'ימוסר קבור בדרך כלל יותר מ-3,800 מטרים מתחת לאדמה. הקבורה העמוקה והחדירות הנמוכה במיוחד הופכות את המיצוי למאתגר כמו הפקת שמן מאבן משחזת.

פיתוח הנפט היבשתי של פצלי סין עומד בדרך כלל בפני ארבעה אתגרים עיקריים: ראשית, הנפט כבד יחסית, מה שמקשה על זרימתו; שנית, הנקודות המתוקות קטנות וקשה לחזות אותן; שלישית, תכולת החימר הגבוהה מקשה על השבר; רביעית, ההפצה אינה עקבית, ומסבכת פעולות. גורמים אלה הגבילו זה מכבר את הפיתוח בקנה מידה גדול ויעיל של שמן פצלי יבשה בסין. בפרויקט, לטיפול בנוזל זרימה שבירה, נעשה שימוש בתוסף חדש להפחתת הזיהום ולמחזור הנוזל, והפיכתו חזרה לנוזל שבירה לשימוש חוזר. שיטה זו נוסתה על תשע בארות בשנת 2023 עם תוצאות מצוינות. החל מיוני 2024, הפרויקט מתכנן להשתמש בנוזל השבר המחודש בפעולת שבירה בקנה מידה גדול.

התצורה העיקרית של הפרויקט מורכבת מתפרי פחם, קטעי אבן בוץ אפורה וחומה, שהן תצורות רגישות למים. בגוש שמן פצלי ג'ימוסר, קטע החור הפתוח של הבאר השנייה הוא ארוך, וזמן השריית ההיווצרות מתארך. אם נעשה שימוש בבוץ על בסיס מים, סביר להניח שקריסה וחוסר יציבות, אך נוזלי קידוח על בסיס שמן אינם גורמים להשפעות הידרציה. נוזלי קידוח תחליב שמן במים, כשהם יציבים, גם אינם גורמים להשפעות הידרציה, ולכן נוזלי קידוח על בסיס שמן אינם יוצרים לחצים של התנפחות הידרציה. מחקר הוביל לאימוץ מערכת בוץ על בסיס שמן, עם עקרונות ואמצעים נגד קריסה כדלקמן: 1. עיכוב כימי: שליטה על יחס שמן-מים מעל 80:20 כדי להפחית את פלישת פאזת המים לתוך התצורה, מניעת ביעילות נפיחות וקריסה של תפרי פחם ותצורות רגישות מאוד למים. 2. סתימה פיזית: הוספת חומרי שקלול כגון חומרי סידן מראש בתצורות חלשות כדי לשפר את יכולת נשיאת הלחץ של התצורה ולמנוע דליפת באר. 3. תמיכה מכנית: שליטה בצפיפות מעל 1.52g/cm³, הגדלת הצפיפות בהדרגה עד לגבול התכנון של 1.58g/cm³ בקטע הבנייה. חומרי שקלול המיוצרים על ידי חברת Youzhu יכולים להשיג את האפקט הרצוי, ולהבטיח סיום חלק ומוצלח של פרויקטי קידוח והשלמת באר.