Casos de aplicação de aditivos químicos em campos petrolíferos

Em 2022, diante do impacto da pandemia da COVID-19, o Northwest Oilfield Well Completion Management Center concluiu 24 projetos, incluindo equipamentos de controle de poços de petróleo e limpeza de tubulações de bloqueio de óleo pesado, economizando custos de aquisição de 13,683 milhões de yuans.

Durante a utilização de oleodutos, o diâmetro do tubo torna-se cada vez mais estreito devido aos efeitos da cera, polímeros e sais, reduzindo o fluxo de petróleo bruto e afetando a produção de petróleo bruto. Portanto, as empresas de perfuração geralmente limpam os oleodutos uma vez por ano. Após o tratamento das soldas das juntas dos tubos, é necessário limpá-los.

Em condições gerais, tubos de aço utilizados como tubulações de óleo apresentam ferrugem tanto na superfície interna quanto na externa. Se não forem limpos, contaminarão o óleo hidráulico após o uso, afetando o funcionamento normal dos dispositivos hidráulicos. Portanto, é necessário remover a ferrugem da superfície interna dos tubos por meio de lavagem ácida. A lavagem ácida também pode remover a ferrugem da superfície externa dos tubos, o que é benéfico para a aplicação de tinta antiferrugem na superfície externa dos tubos, proporcionando proteção anticorrosiva duradoura. A lavagem ácida geralmente é realizada com uma solução ácida com concentração de 0% a 15%. A Youzhu Company, por meio do fornecimento de produtos inibidores de corrosão: UZ CI-180, um inibidor de corrosão acidificante resistente a altas temperaturas para uso em campos petrolíferos. No processo de acidificação ou decapagem, o ácido corroerá o aço e, em altas temperaturas, a taxa e o alcance da corrosão aumentarão significativamente. Portanto, na produção de campos petrolíferos, a prevenção da corrosão em tubos de alta temperatura é particularmente importante, o que não está relacionado apenas aos benefícios da exploração de campos petrolíferos, mas também à segurança da produção. O grau de erosão ácida em tubulações e equipamentos depende do tempo de contato, da concentração de ácido e das condições de temperatura, entre outros fatores. O UZ CI-180 possui excelente resistência a altas temperaturas e, em temperaturas de até 180 °C (350 °F), o efeito corrosivo do ácido sobre o aço em altas temperaturas no fundo do poço pode ser bastante reduzido pela adição de UZ CI-180 à mistura ácida. A Youzhu recebeu grande reconhecimento do Northwest Oilfield Management Center por seus projetos em limpeza de tubulações, formulação de fluidos de perfuração e manutenção de equipamentos.

Localizado na Dong San Road, na cidade de Dongying, o poço Fengye 1-10HF é o primeiro poço horizontal de óleo de xisto a romper a barreira do ciclo de perfuração de 20 dias, sendo concluído 24 dias antes do previsto. É uma das três zonas nacionais de demonstração de óleo de xisto aprovadas pela Administração Nacional de Energia (NEA) e a primeira zona nacional de demonstração de óleo de xisto de bacias de falhas continentais na China. A conclusão do poço 24 dias antes do previsto representou uma economia de custos de mais de 10 milhões de yuans.

Devido à proximidade de um poço fraturado a apenas 400 metros de distância e à proximidade do limite de cascalho, o poço Fengye 1-10HF enfrentou riscos de intrusão de água, transbordamento e perda de fluido. Além disso, as altas temperaturas no fundo do poço representaram desafios para diversos instrumentos. A equipe do projeto se concentrou no suporte tecnológico de engenharia e no enfrentamento de questões tecnológicas importantes. Eles superaram sucessivamente restrições como a dificuldade em prever pontos de equilíbrio com forte heterogeneidade, as limitações dos instrumentos sob altas temperaturas e pressões e a coexistência de perda e influxo de fluido de perfuração.

Eles desenvolveram e aplicaram um sistema de lama à base de materiais sintéticos para melhorar a fluidez. Entre eles, o atual aditivo para fluidos de perfuração TF FL WH-1, aditivo para perda de fluidos de cimento, desenvolvido pela Youzhu, pode formar uma película de alta qualidade na superfície do poço de xisto, impedindo que o filtrado do fluido de perfuração entre na formação. O TF FL WH-1 foi projetado para uso em poços com temperaturas de circulação de fundo de poço (BHCTs) entre 15,6°C e 204°C.

O TF FL WH-1 proporciona controle de perdas de fluido API abaixo de 36 cc/30 min, controlando a migração de gás da formação. Geralmente, 0,6% a 2,0% de BWOC é necessário na maioria das polpas. Geralmente, é utilizado em uma dosagem inferior a 0,8% de BWOC, protegendo o reservatório e estabilizando o poço. Isso sela eficazmente os poros e microfraturas do xisto, impedindo a invasão do filtrado do fluido de perfuração e reduzindo a transmissão da pressão dos poros, aumentando significativamente a inibição do fluido de perfuração.

Os resultados da aplicação em campo mostram que o fluido de perfuração à base de água de alto desempenho é altamente inibitório, aumenta a velocidade de perfuração mecânica, é estável em altas temperaturas, protege o reservatório e é ecologicamente correto.

Em fevereiro de 2022, o poço Bazhong 1HF da Sinopec, localizado no reservatório de petróleo e gás de arenito do canal do rio Jurássico, propôs de forma inovadora o conceito de projeto de fraturamento "fraturamento, embebição e integração de fechamento de poço". Essa abordagem foi desenvolvida para atender às características de reservatórios densos de arenito do canal do rio e aos altos coeficientes de pressão de formação. A tecnologia de fraturamento otimizada, que inclui "corte preciso + tamponamento e desvio temporários + adição de areia de alta intensidade + reforço de óleo de embebição", aumentou significativamente a capacidade de fluxo de petróleo e gás subterrâneos e estabeleceu um novo modelo de fraturamento, fornecendo uma referência para fraturamento em larga escala de poços horizontais.

O aditivo de perda de fluido de alta temperatura, o agente de tamponamento anticolapso de alta temperatura e o regulador de fluxo de alta temperatura da Youzhuo no fluido de fraturamento superam os desafios de pressão e perda de fluido causados ​​pela pressão dos poros da formação, tensão do poço e resistência da rocha. A tecnologia especial de tamponamento em gel, desenvolvida pela Southwest Petroleum University, permite que o gel especial interrompa automaticamente o fluxo após entrar na camada de perda, preenchendo fraturas e espaços vazios, formando um "tampão de gel" que isola o fluido interno da formação do fluido do poço. Essa tecnologia é altamente eficaz para vazamentos severos em formações fraturadas, porosas e rompidas, com perda significativa de fluido e volumes de retorno mínimos.

Em 30 de maio de 2023, às 11h46, o Campo Petrolífero de Tarim, da Corporação Nacional de Petróleo da China (CNPC), iniciou a perfuração do poço Shendi Teke 1, sinalizando o início de uma jornada para explorar as ciências geológicas e de engenharia ultraprofundas em profundidades que chegam a 10.000 metros. Este é um momento histórico para a engenharia de terras profundas da China, representando um grande avanço na tecnologia de exploração de terras profundas do país e o início da "era dos 10.000 metros" em termos de capacidade de perfuração.

O poço Shendi Teke 1 está localizado no Condado de Shaya, Prefeitura de Aksu, Xinjiang, no coração do Deserto de Taklamakan. Trata-se de um importante "projeto de exploração em terra profunda" da CNPC no Campo Petrolífero de Tarim, adjacente à área de petróleo e gás ultraprofunda de Fuman, com profundidade de 8.000 metros e reservas de um bilhão de toneladas. O poço tem profundidade projetada de 11.100 metros e um período planejado de perfuração e conclusão de 457 dias. Em 4 de março de 2024, a profundidade de perfuração do Shendi Teke 1 ultrapassou 10.000 metros, tornando-se o segundo poço vertical do mundo e o primeiro da Ásia a ultrapassar essa profundidade. Este marco indica que a China superou de forma independente os desafios técnicos associados à perfuração de poços ultraprofundos desta magnitude.

A perfuração em profundidades de 10.000 metros é uma das áreas mais desafiadoras da tecnologia de engenharia de petróleo e gás, com inúmeros gargalos técnicos. É também um indicador-chave da capacidade tecnológica e de equipamentos de engenharia de um país. Diante de condições extremas de temperatura e pressão no fundo do poço, avanços significativos foram alcançados em fluidos de perfuração de alta temperatura, motores resistentes a altas temperaturas e tecnologias de perfuração direcional. Também foram alcançados avanços em equipamentos de amostragem de testemunhos e perfilagem por cabo, caminhões de fraturamento de ultra-alta pressão com capacidade de 175 MPa e equipamentos de fluidos de fraturamento, que foram testados com sucesso no local. Esses desenvolvimentos levaram à criação de diversas tecnologias críticas para a perfuração e completação seguras e eficientes de poços ultraprofundos.

No sistema de fluido de perfuração utilizado neste projeto, ambientes específicos de alta temperatura e alta pressão foram abordados com o desenvolvimento de redutores de perda de fluido e inibidores de corrosão superiores que mantêm excelentes propriedades reológicas em altas temperaturas e são fáceis de ajustar e manter. Os aditivos de controle de argila também aumentaram a capacidade de desidratação das partículas de argila em condições de temperatura ultra-alta, melhorando a adaptabilidade e a estabilidade do fluido de perfuração.

O óleo de xisto de Jimusar é a primeira zona nacional de demonstração de óleo de xisto terrestre da China, localizada na parte oriental da Bacia de Junggar. Abrange uma área de 1.278 quilômetros quadrados e possui uma reserva de recursos estimada em 1,112 bilhão de toneladas. Em 2018, iniciou-se o desenvolvimento em larga escala do óleo de xisto de Jimusar. No primeiro trimestre, a Zona Nacional de Demonstração de Óleo de Xisto Terrestre de Jimusar, em Xinjiang, produziu 315.000 toneladas de óleo de xisto, estabelecendo um novo recorde histórico. A zona de demonstração está acelerando os esforços para aumentar as reservas e a produção de óleo de xisto, com planos de concluir 100 poços de perfuração e 110 poços de fraturamento até 2024.

O óleo de xisto, que é o óleo aderido à rocha de xisto ou dentro de suas fissuras, é um dos tipos de petróleo mais difíceis de extrair. Xinjiang possui ricos recursos de óleo de xisto com amplas perspectivas de exploração e desenvolvimento. A China identificou os recursos de óleo de xisto como uma área-chave para a futura substituição de petróleo. Wu Chengmei, engenheiro secundário do Centro de Pesquisa Geológica da Área de Operações do Campo Petrolífero de Jiqing, no Campo Petrolífero de Xinjiang, explica que o óleo de xisto de Jimusar geralmente está enterrado a mais de 3.800 metros de profundidade. O soterramento profundo e a permeabilidade particularmente baixa tornam a extração tão desafiadora quanto extrair óleo de uma pedra de amolar.

O desenvolvimento de óleo de xisto terrestre na China geralmente enfrenta quatro grandes desafios: primeiro, o óleo é relativamente pesado, dificultando seu fluxo; segundo, os pontos de equilíbrio são pequenos e difíceis de prever; terceiro, o alto teor de argila dificulta o fraturamento; quarto, a distribuição é inconsistente, complicando as operações. Esses fatores há muito tempo restringem o desenvolvimento eficiente e em larga escala do óleo de xisto terrestre na China. No projeto, para tratar o fluido de refluxo de fraturamento, um novo aditivo é usado para reduzir a poluição e reciclar o fluido, transformando-o novamente em fluido de fraturamento para reutilização. Esse método foi testado em nove poços em 2023 com excelentes resultados. A partir de junho de 2024, o projeto planeja usar o fluido de fraturamento reconstituído em uma operação de fraturamento em larga escala.

A formação principal do projeto consiste em camadas de carvão e seções de folhelho cinza e marrom, que são formações sensíveis à água. No bloco de xisto betuminoso de Jimusar, a seção de poço aberto do segundo poço é longa e o tempo de imersão da formação é prolongado. Se lama à base de água for usada, colapso e instabilidade são prováveis, mas fluidos de perfuração à base de óleo não causam efeitos de hidratação. Fluidos de perfuração em emulsão óleo-em-água, quando estáveis, também não causam efeitos de hidratação, portanto, fluidos de perfuração à base de óleo não criam pressões de inchaço de hidratação. A pesquisa levou à adoção de um sistema de lama à base de óleo, com princípios e medidas anticolapso como os seguintes: 1. Inibição química: Controlar a relação óleo-água acima de 80:20 para reduzir a invasão da fase aquosa na formação, prevenindo efetivamente o inchaço e o colapso de camadas de carvão e formações altamente sensíveis à água. 2. Tamponamento físico: Adicionar agentes de ponderação, como materiais de cálcio, antecipadamente em formações fracas para aumentar a capacidade de suporte de pressão da formação e evitar vazamentos no poço. 3. Suporte mecânico: Controlar a densidade acima de 1,52 g/cm³, aumentando gradualmente a densidade até o limite de projeto de 1,58 g/cm³ na seção de construção. Os agentes de ponderação produzidos pela Youzhu Company podem atingir o efeito desejado, garantindo a conclusão tranquila e bem-sucedida de projetos de perfuração e completação de poços.