Toepassingsvoorbeelden van chemische additieven voor olievelden

In 2022 voltooide het Northwest Oilfield Well Completion Management Center, als gevolg van de impact van de COVID-19-pandemie, 24 projecten, waaronder apparatuur voor de beheersing van oliebronnen en het reinigen van leidingen voor zware olieverstoppingen. Daarmee werd 13,683 miljoen yuan aan inkoopkosten bespaard.

Tijdens het gebruik van olieleidingen wordt de diameter van de leiding steeds kleiner door de inwerking van was, polymeren en zouten, waardoor de ruwe oliestroom afneemt en de ruwe olieproductie wordt beïnvloed. Daarom reinigen boorbedrijven de leidingen over het algemeen eenmaal per jaar. Na het behandelen van de lasnaden van de pijpverbindingen is het noodzakelijk om de leidingen te reinigen.

Stalen buizen die als olieleidingen worden gebruikt, vertonen over het algemeen roest aan zowel de binnen- als de buitenkant. Indien dit niet wordt gereinigd, zal dit de hydraulische olie na gebruik verontreinigen, wat de normale werking van de hydraulische apparaten beïnvloedt. Daarom is het noodzakelijk om de roest aan de binnenkant van de buizen te verwijderen door middel van zuurreiniging. Zuurreiniging kan ook de roest aan de buitenkant van de buizen verwijderen, wat gunstig is voor het aanbrengen van roestwerende verf op de buitenkant van de buizen, wat zorgt voor een langdurige corrosiebescherming. Zuurreiniging wordt over het algemeen uitgevoerd met een zuuroplossing met een concentratie van 0% tot 15%. Youzhu Company levert corrosiewerende producten: UZ CI-180, een hittebestendige corrosiewerende corrosieremmer voor gebruik in de olievelden. Tijdens het aanzuren of beitsen zal het zuur het staal corroderen, en bij hoge temperaturen zal de snelheid en het bereik van corrosie aanzienlijk toenemen. Daarom is corrosiepreventie van hogetemperatuurbuizen bij de productie in de olievelden bijzonder belangrijk, wat niet alleen verband houdt met de voordelen van olieveldexploitatie, maar ook nauw verband houdt met de productieveiligheid. De mate van zuurerosie op pijpleidingen en apparatuur hangt af van de contacttijd, de zuurconcentratie en de temperatuuromstandigheden, enz. UZ CI-180 heeft een uitstekende hogetemperatuurbestendigheid. Bij temperaturen tot 180 °C kan het corrosie-effect van zuur op staal bij hoge temperaturen op de bodem van de put aanzienlijk worden verminderd door UZ CI-180 aan het zuurmengsel toe te voegen. Youzhu heeft veel erkenning gekregen van het Northwest Oilfield Management Center voor zijn projecten op het gebied van pijpreiniging, de formulering van boorvloeistoffen en apparatuuronderhoud.

De Fengye 1-10HF-put aan de Dong San Road in Dongying City is de eerste horizontale schalieolieput die de barrière van 20 dagen boorcyclus heeft doorbroken en 24 dagen eerder dan gepland is voltooid. Het is een van de drie nationale demonstratiezones voor schalieolie die zijn goedgekeurd door de National Energy Administration en de eerste nationale demonstratiezone voor schalieolie in continentale breukbekkens in China. Door de put 24 dagen eerder dan gepland te voltooien, werd meer dan 10 miljoen yuan aan kosten bespaard.

Door de nabijheid van een nabijgelegen boorput die op slechts 400 meter afstand werd gebroken en de nabijheid van de grindrotsgrens, liep de Fengye 1-10HF-put risico's op waterinfiltratie, overstroming en vloeistofverlies. Bovendien vormden de hoge temperaturen op de bodem van de put een uitdaging voor verschillende instrumenten. Het projectteam richtte zich op technische ondersteuning en het aanpakken van belangrijke technologische problemen. Ze losten achtereenvolgens problemen op, zoals de moeilijkheid om sterke heterogeniteitssweetspots te voorspellen, beperkingen van instrumenten bij hoge temperaturen en druk, en het gelijktijdig optreden van verlies en instroom van boorvloeistof.

Ze ontwikkelden en pasten een op synthetische basis gebaseerd moddersysteem toe om de vloeibaarheid te verbeteren. Een van deze additieve stoffen is het boorvloeistofadditief TF FL WH-1 Cement Fluid-loss Additives, ontwikkeld door Youzhu. Het kan een hoogwaardige film vormen op het oppervlak van de schalieboorput, waardoor het filtraat van de boorvloeistof niet in de formatie kan dringen. TF FL WH-1 is ontworpen voor gebruik in putten met circulerende temperaturen (BHCT's) in de bodem van de put (60 ℉/15,6 ℃) tot 400 ℉/204 ℃).

TF FL WH-1 biedt API-vloeistofverliesbeheersing onder 36 cc/30 min en reguleert tegelijkertijd de gasmigratie vanuit de formatie. Over het algemeen is 0,6% tot 2,0% BWOC vereist in de meeste slurries. Het wordt meestal gebruikt in een dosering van minder dan 0,8% BWOC, waardoor het reservoir wordt beschermd en de boorgat wordt gestabiliseerd. Dit dicht effectief schalieporiën en microfracturen af, voorkomt dat boorvloeistoffiltraat binnendringt en vermindert de transmissie van poriedruk, wat de remming van de boorvloeistof aanzienlijk verbetert.

Resultaten van veldtoepassingen laten zien dat de hoogwaardige boorvloeistof op waterbasis een hoge remmende werking heeft, de mechanische boorsnelheid verhoogt, stabiel is bij hoge temperaturen, het reservoir beschermt en milieuvriendelijk is.

In februari 2022 stelde Sinopec's Bazhong 1HF-put, gelegen in het Jura rivierkanaalzandsteenolie- en gasreservoir, op innovatieve wijze het fractuurontwerpconcept voor "fracking, imbibitie en well shut-in integratie" voor. Deze aanpak werd ontwikkeld om rekening te houden met de kenmerken van dichte rivierkanaalzandsteenreservoirs en hoge formatiedrukcoëfficiënten. De geoptimaliseerde fractuurtechnologie, die bestaat uit "strak frezen + tijdelijk dichtstoppen en omleiden + intensieve zandtoevoeging + imbibitieolieverbetering", verbeterde de doorstromingscapaciteit van ondergrondse olie en gas aanzienlijk en creëerde een nieuw fractuurmodel, dat een referentie biedt voor grootschalige fractuur van horizontale putten.

Youzhuo's hogetemperatuuradditief voor vloeistofverlies, hogetemperatuuranti-instortingsplugmiddel en hogetemperatuurstroomregelaar in de breukvloeistof overwinnen de druk- en vloeistofverliesproblemen die worden veroorzaakt door de poriedruk van de formatie, de boorgatspanning en de rotssterkte. De speciale gelplugtechnologie, ontwikkeld door Southwest Petroleum University, zorgt ervoor dat de speciale gel automatisch stopt met stromen na het binnendringen van de verlieslaag, waardoor breuken en lege ruimtes worden opgevuld en een "gelplug" wordt gevormd die de interne formatievloeistof isoleert van de boorgatvloeistof. Deze technologie is zeer effectief bij ernstige lekkage in gefractureerde, poreuze en gebroken formaties met aanzienlijk vloeistofverlies en minimale retourvolumes.

Op 30 mei 2023 om 11:46 uur begon het Tarim-olieveld van China National Petroleum Corporation (CNPC) met boren bij de Shendi Teke 1-put. Dit markeerde het begin van een onderzoek naar ultradiepe geologische en technische wetenschappen tot een diepte van 10.000 meter. Dit markeert een historisch moment voor de Chinese diepe-aardetechnologie, een belangrijke doorbraak in de technologie voor diepe-aarde-exploratie en het begin van het "10.000-meter-tijdperk" in boorcapaciteit.

De Shendi Teke 1-put bevindt zich in Shaya County, prefectuur Aksu, Xinjiang, in het hart van de Taklamakan-woestijn. Het is een belangrijk "diepe-aardeproject" van CNPC in het Tarim-olieveld, grenzend aan het ultradiepe olie- en gasgebied Fuman, met een diepte van 8.000 meter en reserves van een miljard ton. De put heeft een ontworpen diepte van 11.100 meter en een geplande boor- en voltooiingsperiode van 457 dagen. Op 4 maart 2024 overschreed de boordiepte van Shendi Teke 1 de 10.000 meter, waarmee het de tweede verticale put ter wereld en de eerste in Azië was die deze diepte overschreed. Deze mijlpaal geeft aan dat China zelfstandig de technische uitdagingen heeft overwonnen die gepaard gaan met het boren van ultradiepe putten van deze omvang.

Boren op een diepte van 10.000 meter is een van de meest uitdagende gebieden in de olie- en gastechnologie, met talloze technische knelpunten. Het is tevens een belangrijke indicator voor de technische mogelijkheden en apparatuur van een land. Gezien de extreme temperaturen en drukomstandigheden in de boorput, zijn er aanzienlijke vorderingen gemaakt met boorvloeistoffen voor hoge temperaturen, hittebestendige motoren en technologieën voor gericht boren. Ook zijn er doorbraken bereikt in apparatuur voor kernbemonstering en kabelregistratie, ultrahogedruk-frackingtrucks met een capaciteit van 175 MPa en apparatuur voor fractureringsvloeistoffen, die met succes ter plaatse zijn getest. Deze ontwikkelingen hebben geleid tot de ontwikkeling van diverse cruciale technologieën voor het veilig en efficiënt boren en voltooien van ultradiepe putten.

In het boorvloeistofsysteem dat in dit project werd gebruikt, werden specifieke omgevingen met hoge temperaturen en hoge druk aangepakt met de ontwikkeling van superieure vloeistofverliesremmers en corrosieremmers die uitstekende reologische eigenschappen behouden bij hoge temperaturen en eenvoudig aan te passen en te onderhouden zijn. Kleicontrole-additieven verbeterden ook het ontwateringsvermogen van kleideeltjes onder extreem hoge temperaturen, waardoor de aanpasbaarheid en stabiliteit van de boorvloeistof werden verbeterd.

De Jimusar-schalieolie is China's eerste nationale demonstratiezone voor aardse schalieolie, gelegen in het oostelijke deel van het Junggar-bekken. Het beslaat een oppervlakte van 1278 vierkante kilometer en heeft een geschatte reserve van 1,112 miljard ton. In 2018 begon de grootschalige ontwikkeling van Jimusar-schalieolie. In het eerste kwartaal produceerde de Xinjiang Jimusar National Terrestrial Shale Oil Demonstration Zone 315.000 ton schalieolie, waarmee een nieuw historisch record werd gevestigd. De demonstratiezone versnelt de inspanningen om de schalieoliereserves en -productie te vergroten, met plannen om tegen 2024 100 boorputten en 110 frackingputten te voltooien.

Schalieolie, olie die aan schaliegesteente of in de breuklijnen ervan vastzit, is een van de moeilijkst te winnen oliesoorten. Xinjiang beschikt over rijke schalieoliebronnen met ruime exploratie- en ontwikkelingsmogelijkheden. China heeft schalieoliebronnen aangewezen als een belangrijk gebied voor toekomstige olievervanging. Wu Chengmei, een tweede ingenieur bij het Geologisch Onderzoekscentrum van het Jiqing Oilfield Operations Area in het Xinjiang Oilfield, legt uit dat de schalieolie van Jimusar over het algemeen meer dan 3800 meter onder de grond ligt. De diepe ondergrond en de bijzonder lage permeabiliteit maken de winning net zo uitdagend als het winnen van olie uit een wetsteen.

De ontwikkeling van aardse schalieolie in China kent over het algemeen vier grote uitdagingen: ten eerste is de olie relatief zwaar, waardoor de stroming ervan moeilijk is; ten tweede zijn de sweet spots klein en moeilijk te voorspellen; ten derde maakt het hoge kleigehalte fractureren moeilijk; ten vierde is de verdeling inconsistent, wat de operaties compliceert. Deze factoren hebben de grootschalige en efficiënte ontwikkeling van aardse schalieolie in China lange tijd belemmerd. In het project wordt een nieuw additief gebruikt om de terugstromende breukvloeistof te behandelen. Dit vermindert de vervuiling en recycleert de vloeistof, waardoor deze weer geschikt wordt voor hergebruik. Deze methode werd in 2023 bij negen putten getest met uitstekende resultaten. Vanaf juni 2024 is het de bedoeling om de gereconstitueerde breukvloeistof te gebruiken in een grootschalige breukoperatie.

De belangrijkste formatie van het project bestaat uit steenkoollagen, grijze en bruine moddersteensecties, die watergevoelige formaties zijn. In het Jimusar-schalieolieblok is het open gedeelte van de tweede put lang en is de formatie langer inweektijd. Bij gebruik van modder op waterbasis zijn instorting en instabiliteit waarschijnlijk, maar boorvloeistoffen op oliebasis veroorzaken geen hydratatie-effecten. Boorvloeistoffen met een olie-in-water-emulsie veroorzaken, indien stabiel, ook geen hydratatie-effecten, waardoor boorvloeistoffen op oliebasis geen hydratatie-zwellende druk veroorzaken. Onderzoek heeft geleid tot de toepassing van een moddersysteem op oliebasis, met de volgende anti-instortingsprincipes en -maatregelen: 1. Chemische remming: Het beheersen van de olie-waterverhouding boven 80:20 om de invasie van de waterfase in de formatie te verminderen, waardoor zwelling en instorting van steenkoollagen en zeer watergevoelige formaties effectief worden voorkomen. 2. Fysische afsluiting: Het vooraf toevoegen van verzwaringsmiddelen zoals calciummaterialen in zwakke formaties om het drukdragend vermogen van de formatie te verbeteren en lekkage in de put te voorkomen. 3. Mechanische ondersteuning: beheersing van de dichtheid boven 1,52 g/cm³, geleidelijke verhoging van de dichtheid tot de ontwerplimiet van 1,58 g/cm³ in het opbouwgedeelte. Verzwaringsmiddelen geproduceerd door Youzhu Company kunnen het gewenste effect bereiken en zorgen voor een soepele en succesvolle voltooiing van boor- en putvoltooiingsprojecten.