유전 화학 첨가제 적용 사례

2022년 코로나19 팬데믹의 영향에도 불구하고, 서북유전 우물완료관리센터는 유정제어장비, 중질유 막힘관 세척 등 24개 프로젝트를 완료하여 1,368만3천 위안의 조달비용을 절감했습니다.

석유 파이프를 사용하는 동안 왁스, 폴리머, 염분 등의 영향으로 파이프 직경이 점점 좁아져 원유 흐름이 감소하고 원유 생산량에 영향을 미칩니다. 따라서 시추 회사는 일반적으로 1년에 한 번 파이프를 청소합니다. 파이프 접합부의 용접 이음매를 처리한 후에는 파이프를 청소해야 합니다.

일반적으로 석유 파이프로 사용되는 강관은 내외부 표면 모두 녹이 슬어 있습니다. 세척하지 않으면 사용 후 유압 오일이 오염되어 유압 장치의 정상적인 작동에 영향을 미칩니다. 따라서 산 세척을 통해 파이프 내표면의 녹을 제거해야 합니다. 산 세척은 파이프 외표면의 녹도 제거할 수 있으며, 파이프 외표면에 방청 페인트를 도포하여 장기적인 부식 방지 효과를 제공하는 데 효과적입니다. 산 세척은 일반적으로 농도 0%에서 15% 사이의 산성 용액을 사용하여 수행됩니다. 유주(Youzhu) 사는 유전용 고온 내성 산성 부식 억제제인 ​​UZ CI-180을 공급합니다. 산성화 또는 산세척 공정에서 산은 강철을 부식시키고 고온에서는 부식 속도와 범위가 크게 증가하므로 유전 생산에서 고온 파이프의 부식 방지가 특히 중요하며 이는 유전 개발의 이점과 관련이 있을 뿐만 아니라 생산 안전과도 밀접한 관련이 있습니다. 파이프라인 및 장비의 산 침식 정도는 접촉 시간, 산 농도 및 온도 조건 등에 따라 달라집니다. UZ CI-180은 우수한 고온 저항성을 가지고 있으며 최대 350°F(180°C)의 온도에서 UZ CI-180을 산 혼합물에 첨가하면 우물 바닥의 고온에서 산이 강철에 미치는 부식 효과를 크게 줄일 수 있습니다. Youzhu는 파이프 세척, 시추 유체 제형 및 장비 유지 관리 프로젝트로 Northwest Oilfield Management Center로부터 높은 평가를 받았습니다.

둥잉시 둥산로에 위치한 펑예 1-10HF 유정은 20일 시추 주기의 장벽을 돌파한 최초의 셰일 오일 수평 유정으로, 예정보다 24일 앞당겨 완료되었습니다. 이 유정은 국가에너지국이 승인한 3개의 국가 셰일 오일 시범구 중 하나이며, 중국 최초의 대륙 단층 분지 셰일 오일 국가 시범구입니다. 예정보다 24일 앞당겨 완료함으로써 1천만 위안 이상의 비용을 절감했습니다.

펑예 1-10HF는 불과 400m 떨어진 곳에서 파쇄된 인근 유정과 자갈암 경계에 근접해 있어 물 침투, 오버플로, 유체 손실 등의 위험에 노출되어 있었습니다. 또한, 유정 바닥의 고온은 다양한 계측기에 문제를 야기했습니다. 프로젝트팀은 엔지니어링 기술 지원과 핵심 기술 문제 해결에 집중했습니다. 이를 통해 강한 불균일성 최적 지점 예측의 어려움, 고온 고압 환경에서 계측기의 한계, 시추 유체 손실 및 유입의 공존 등의 제약 조건을 성공적으로 해결했습니다.

그들은 유동성을 향상시키기 위해 합성 기반 머드 시스템을 개발하고 적용했습니다. 이 중 Youzhu에서 개발한 시추 유체 첨가제 TF FL WH-1 시멘트 유체 손실 첨가제는 셰일 시추공 표면에 고품질의 막을 형성하여 시추 유체 여과액이 시추공 내부로 유입되는 것을 방지합니다. TF FL WH-1은 저공 순환 온도(BHCT)가 60℉(15.6℃)에서 400℉(204℃) 사이인 시추공에서 사용하도록 설계되었습니다.

TF FL WH-1은 API 유체 손실을 36cc/30분 미만으로 제어하는 ​​동시에 지층으로부터의 가스 이동을 억제합니다. 일반적으로 대부분의 슬러리에는 0.6%~2.0%의 BWOC가 필요합니다. 일반적으로 0.8% BWOC 미만의 주입량으로 사용되어 저류층을 보호하고 시추공을 안정화합니다. 이는 셰일 기공과 미세 균열을 효과적으로 밀봉하여 시추 유체 여과액의 침투를 방지하고 공극 압력 전달을 감소시켜 시추 유체의 저류를 크게 향상시킵니다.

현장 적용 결과에 따르면, 고성능 수성 굴착 유체는 높은 억제력을 가지고, 기계적 굴착 속도를 증가시키고, 고온에서 안정적이며, 저류층을 보호하고, 환경 친화적입니다.

2022년 2월, 쥐라기 강 유역 사암 석유 및 가스 저류층에 위치한 시노펙(Sinopec)의 바중(Bazhong) 1HF 유정은 "파쇄, 흡수, 그리고 유정 폐쇄 통합"이라는 혁신적인 파쇄 설계 개념을 제안했습니다. 이 접근법은 밀도가 높은 강 유역 사암 저류층과 높은 지압 계수의 특성을 고려하여 개발되었습니다. "단단한 절삭 + 일시적인 막힘 및 전환 + 고강도 모래 주입 + 흡수 유정 강화"를 포함하는 최적화된 파쇄 기술은 지하 석유 및 가스의 유동 용량을 크게 향상시키고 새로운 파쇄 모델을 확립하여 수평 유정의 대규모 파쇄에 대한 기준을 제시했습니다.

유주오(Youzhuo)의 고온 유체 손실 첨가제, 고온 붕괴 방지 막힘 방지제, 그리고 파쇄 유체의 고온 유동형 조절제는 지층 공극 압력, 시추공 응력, 그리고 암반 강도로 인한 압력 및 유체 손실 문제를 해결합니다. 사우스웨스트 석유 대학교(Southwest Petroleum University)에서 개발한 특수 겔 플러깅 기술은 특수 겔이 손실층에 진입한 후 자동으로 흐름을 멈추고 균열과 공극을 메워 내부 지층 유체를 시추공 유체로부터 분리하는 "겔 플러그"를 형성합니다. 이 기술은 유체 손실이 크고 회수량이 적은 파쇄, 다공성 및 파손된 지층의 심각한 누출에 매우 효과적입니다.

2023년 5월 30일 오전 11시 46분, 중국석유천연가스공사(CNPC)의 타림 유전이 선디테커 1호 유정에서 시추를 시작했습니다. 이는 1만 미터에 달하는 심도의 초심도 지질 및 공학 탐사 여정의 시작을 알렸습니다. 이는 중국 심토 엔지니어링에 있어 역사적인 순간으로, 심토 탐사 기술의 획기적인 발전과 시추 능력의 "만 미터 시대" 개막을 의미합니다.

센디테커 1호 유정은 타클라마칸 사막 중심부인 신장 위구르 자치구 아커쑤(Aksu)주 샤야(Shaya)현에 위치해 있습니다. 중국석유천연가스공사(CNPC)가 푸만(Fuman) 초심층 석유가스 지역에 인접한 타림(Tarim) 유전에서 진행하는 중요한 "심층 굴착 프로젝트"로, 심도는 8,000m, 매장량은 10억 톤입니다. 이 유정의 설계 심도는 11,100m이며, 시추 및 완공까지 457일이 소요될 예정입니다. 2024년 3월 4일, 센디테커 1호 유정의 시추 심도가 10,000m를 돌파하여 세계에서 두 번째이자 아시아 최초로 10,000m를 돌파한 수직 유정이 되었습니다. 이는 중국이 이 규모의 초심층 유정 시추에 수반되는 기술적 어려움을 독자적으로 극복했음을 보여주는 중요한 이정표입니다.

1만 미터 깊이의 시추는 석유 및 가스 엔지니어링 기술 분야에서 가장 까다로운 분야 중 하나이며, 수많은 기술적 병목 현상을 겪습니다. 또한 국가의 엔지니어링 기술과 장비 역량을 보여주는 핵심 지표이기도 합니다. 극한의 시추공 온도 및 압력 조건에 직면하여 고온 시추 유체, 고온 내성 모터, 그리고 방향성 시추 기술 분야에서 상당한 발전이 이루어졌습니다. 코어 샘플링 및 케이블 검층 장비, 175MPa 용량의 초고압 파쇄 트럭, 그리고 파쇄 유체 장비 분야에서도 획기적인 발전이 이루어졌으며, 이러한 장비들은 현장에서 성공적으로 시험되었습니다. 이러한 발전을 통해 초심층 시추공의 안전하고 효율적인 시추 및 완료를 위한 여러 핵심 기술이 탄생했습니다.

본 프로젝트에 사용된 시추 유체 시스템에서는 고온 고압 환경이라는 특수한 문제를 해결하기 위해 고온에서도 우수한 유동 특성을 유지하고 조정 및 유지 보수가 용이한 우수한 유체 손실 감소제와 부식 방지제를 개발했습니다. 또한 점토 제어 첨가제는 초고온 조건에서 점토 입자의 탈수 능력을 향상시켜 시추 유체의 적응성과 안정성을 개선했습니다.

지무사르 셰일 오일은 중국 최초의 국가 육상 셰일 오일 시범구로, 준가얼 분지 동부에 위치하고 있습니다. 면적은 1,278㎢이며, 추정 매장량은 11억 1,200만 톤입니다. 2018년 지무사르 셰일 오일의 대규모 개발이 시작되었습니다. 신장 지무사르 국가 육상 셰일 오일 시범구는 1분기에 31만 5천 톤의 셰일 오일을 생산하며 새로운 기록을 세웠습니다. 시범구는 셰일 오일 매장량 및 생산량 증대를 위한 노력을 가속화하고 있으며, 2024년까지 100개의 시추정과 110개의 파쇄정을 완공할 계획입니다.

셰일 암석이나 그 균열에 부착된 원유인 셰일 오일은 채굴이 가장 어려운 석유 유형 중 하나입니다. 신장 위구르 자치구는 탐사 및 개발 가능성이 높은 풍부한 셰일 오일 자원을 보유하고 있습니다. 중국은 셰일 오일 자원을 미래 석유 대체의 핵심 지역으로 지정했습니다. 신장 유전 지칭 유전 운영 구역 지질 연구 센터의 부엔지니어인 우청메이는 지무사르 셰일 오일이 일반적으로 지하 3,800미터 이상 깊이에 매몰되어 있다고 설명합니다. 깊은 매몰 깊이와 특히 낮은 투과율 때문에 채굴은 숫돌에서 원유를 추출하는 것만큼이나 어렵습니다.

중국의 지상 셰일 오일 개발은 일반적으로 네 가지 주요 과제에 직면합니다. 첫째, 원유가 상대적으로 무거워 유동이 어렵습니다. 둘째, 스위트 스팟(sweet spot)이 좁고 예측하기 어렵습니다. 셋째, 점토 함량이 높아 파쇄가 어렵습니다. 넷째, 분포가 일정하지 않아 작업이 복잡합니다. 이러한 요인들은 오랫동안 중국의 지상 셰일 오일의 대규모 효율적 개발을 저해해 왔습니다. 이 프로젝트에서는 파쇄 후 환류 유체를 처리하기 위해 새로운 첨가제를 사용하여 오염을 줄이고 유체를 재활용하여 파쇄 유체로 재순환시킵니다. 이 방법은 2023년 9개 유정에서 시험되었으며, 우수한 결과를 보였습니다. 2024년 6월부터는 재구성된 파쇄 유체를 대규모 파쇄 작업에 사용할 계획입니다.

이 프로젝트의 주요 지층은 석탄층, 회백색 및 갈색 이암층으로 구성되어 있으며, 이들은 물에 민감한 지층입니다. 지무사르 셰일 오일 블록에서 두 번째 시추공의 개방구 구간은 길고 지층 침적 시간이 길어집니다. 수성 머드를 사용하는 경우 붕괴 및 불안정성이 발생할 가능성이 있지만, 유성 시추 유체는 수화 작용을 일으키지 않습니다. 수중유 에멀전 시추 유체는 안정된 경우 수화 작용을 일으키지 않으므로, 유성 시추 유체는 수화 팽윤 압력을 발생시키지 않습니다. 연구를 통해 유성 머드 시스템을 도입했으며, 붕괴 방지 원리와 조치는 다음과 같습니다. 1. 화학적 저해: 유수 비율을 80:20 이상으로 조절하여 지층으로의 수분 침투를 줄이고, 석탄층 및 물에 매우 민감한 지층의 팽창 및 붕괴를 효과적으로 방지합니다. 2. 물리적 막힘: 약한 지층에 칼슘 물질과 같은 가중제를 미리 첨가하여 지층의 내압력을 높이고 시추공 누출을 방지합니다. 3. 기계적 지지: 밀도를 1.52g/cm³ 이상으로 제어하고, 빌드업 구간의 밀도를 설계 한계인 1.58g/cm³까지 점진적으로 증가시킵니다. 유주(Youzhu)사에서 생산하는 가중제는 원하는 효과를 달성하여 시추 및 시추 완료 프로젝트의 순조롭고 성공적인 완료를 보장합니다.