Cazuri de aplicare a aditivilor chimici pentru câmpuri petroliere

În 2022, în contextul impactului pandemiei de COVID-19, Centrul de Management al Finalizării Sondelor de Petrol din Nord-Vest a finalizat 24 de proiecte, inclusiv echipamente de control al sondelor de petrol și curățarea conductelor de blocaj pentru țiței greu, economisind costuri de achiziții de 13,683 milioane de yuani.

În timpul utilizării conductelor de petrol, diametrul țevii devine din ce în ce mai îngust din cauza efectelor cerii, polimerilor și sărurilor, reducând debitul de țiței și afectând producția de țiței. Prin urmare, companiile de foraj curăță, în general, țevile o dată pe an. După tratarea sudurilor îmbinărilor țevilor, este necesară curățarea țevilor.

În condiții generale, țevile de oțel utilizate ca și conducte de petrol prezintă rugină atât pe suprafețele interioare, cât și pe cele exterioare. Dacă nu sunt curățate, aceasta va contamina uleiul hidraulic după utilizare, afectând funcționarea normală a dispozitivelor hidraulice. Prin urmare, este necesară îndepărtarea ruginii de pe suprafața interioară a țevilor prin spălare acidă. Spălarea acidă poate îndepărta, de asemenea, rugina de pe suprafața exterioară a țevilor, ceea ce este benefic pentru aplicarea vopselei antirugină pe suprafața exterioară a țevilor, oferind o protecție anticorozivă de lungă durată. Spălarea acidă se efectuează în general folosind o soluție acidă cu o concentrație de 0% până la 15%. Compania Youzhu furnizează produse inhibitoare de coroziune: UZ CI-180, un inhibitor de coroziune acidifiant rezistent la temperaturi ridicate pentru utilizarea în câmpurile petroliere. În procesul de acidificare sau decapare, acidul va coroda oțelul, iar la temperaturi ridicate, rata și raza de coroziune vor crește considerabil, prin urmare, în producția în câmpurile petroliere, prevenirea coroziunii țevilor la temperaturi ridicate este deosebit de importantă, ceea ce nu este legat doar de beneficiile exploatării câmpurilor petroliere, ci și strâns legat de siguranța producției. Gradul de eroziune acidă a conductelor și echipamentelor depinde de timpul de contact, concentrația acidului și condițiile de temperatură etc. UZ CI-180 are o rezistență excelentă la temperaturi ridicate, iar la temperaturi de până la 180°C, efectul de coroziune al acidului asupra oțelului la temperaturi ridicate la fundul sondei poate fi redus considerabil prin adăugarea de UZ CI-180 în amestecul de acid. Youzhu a primit o recunoaștere deosebită din partea Centrului de Management al Câmpurilor Petroliere din Nord-Vest pentru proiectele sale de curățare a conductelor, formularea fluidelor de foraj și întreținerea echipamentelor.

Situată pe șoseaua Dong San din orașul Dongying, sonda Fengye 1-10HF este prima sondă orizontală de petrol de șist care a depășit bariera ciclului de foraj de 20 de zile, finalizându-se cu 24 de zile înainte de termen. Este una dintre cele trei zone demonstrative naționale pentru petrol de șist aprobate de Administrația Națională a Energiei și prima zonă demonstrativă națională pentru petrolul de șist din bazinul falial continental din China. Prin finalizarea sondei cu 24 de zile înainte de termen, s-au economisit peste 10 milioane de yuani la costuri.

Din cauza proximității față de o sondă fracturată la doar 400 de metri distanță și a proximității față de limita pietrișului, sonda Fengye 1-10HF s-a confruntat cu riscuri de infiltrații de apă, revărsare și pierderi de fluide. În plus, temperaturile ridicate de la baza sondei au reprezentat provocări pentru diverse instrumente. Echipa de proiect s-a concentrat pe suportul tehnologic ingineresc și pe abordarea problemelor tehnologice cheie. Aceștia au rezolvat succesiv constrângeri precum dificultatea de a prezice punctele optime de eterogenitate puternică, limitările instrumentelor la temperaturi și presiuni ridicate și coexistența pierderilor și afluxului de fluid de foraj.

Aceștia au dezvoltat și aplicat un sistem de nămol sintetic pentru a îmbunătăți fluiditatea. Printre acestea, aditivul actual pentru fluid de foraj TF FL WH-1 Cement Fluid-loss Additives, dezvoltat de Youzhu, poate forma o peliculă de înaltă calitate pe suprafața puțului de șist, împiedicând filtratul de fluid de foraj să pătrundă în formațiune. TF FL WH-1 este conceput pentru utilizare în puțuri cu temperaturi de circulație la fundul găurii (BHCT) între 60℉ (15,6℃) și 400℉ (204℃).

TF FL WH-1 oferă controlul pierderilor de fluid API sub 36cc/30min, controlând în același timp migrarea gazelor din formațiune. În general, în majoritatea suspensiilor este necesar un conținut de BWOC de 0,6% până la 2,0%. De obicei, se utilizează la o doză mai mică de 0,8% BWOC, protejând astfel rezervorul și stabilizând gaura de sondă. Acest lucru sigilează eficient porii și microfracturile din șisturi, împiedicând invadarea filtratului de fluid de foraj și reducând transmiterea presiunii din pori, sporind semnificativ inhibarea fluidului de foraj.

Rezultatele aplicațiilor pe teren arată că fluidul de foraj pe bază de apă de înaltă performanță este foarte inhibitor, crește viteza mecanică de foraj, este stabil la temperaturi ridicate, protejează rezervorul și este ecologic.

În februarie 2022, sonda Bazhong 1HF a Sinopec, situată în rezervorul de petrol și gaze din gresie din canalul râului Jurassic, a propus în mod inovator conceptul de fracturare prin „fracturare, imbibare și integrare a închiderii sondelor”. Această abordare a fost dezvoltată pentru a aborda caracteristicile rezervoarelor dense de gresie din canalul râului și ale coeficienților de presiune ai formațiunii. Tehnologia de fracturare optimizată, care include „tăiere strânsă + obturare temporară și deviere + adăugare de nisip de mare intensitate + îmbunătățire a gradului de imbibare a petrolului”, a îmbunătățit semnificativ capacitatea de curgere a petrolului și gazelor subterane și a stabilit un nou model de fracturare, oferind o referință pentru fracturarea la scară largă a sondelor orizontale.

Aditivul Youzhuo pentru pierderi de fluide la temperaturi ridicate, agentul de colapsare anti-colaps la temperaturi ridicate și regulatorul de curgere la temperaturi ridicate din fluidul de fracturare depășesc provocările legate de presiune și pierderi de fluide cauzate de presiunea porilor formațiunii, stresul din puț și rezistența rocilor. Tehnologia specială de colmatare cu gel, derivată de la Universitatea Southwest Petroleum, permite gelului special să oprească automat curgerea după intrarea în stratul de pierdere, umplând fracturile și spațiile goale, formând un „dop de gel” care izolează fluidul intern al formațiunii de fluidul din puț. Această tehnologie este extrem de eficientă pentru scurgeri severe în formațiuni fracturate, poroase și sparte cu pierderi semnificative de fluide și volume minime de retur.

Pe 30 mai 2023, la ora 11:46, compania petroliferă Tarim, aparținând Corporației Naționale de Petrol din China (CNPC), a început forajul la sonda Shendi Teke 1, marcând începutul unei călătorii de explorare a științelor geologice și inginerești ultra-adânci la adâncimi care ating 10.000 de metri. Aceasta marchează un moment istoric pentru ingineria subterană a Chinei, semnificând un progres major în tehnologia de explorare a adâncimii pământului a țării și începutul „erei de 10.000 de metri” în capacitățile de foraj.

Sonda Shendi Teke 1 este situată în comitatul Shaya, prefectura Aksu, Xinjiang, în inima deșertului Taklamakan. Este un „proiect de adâncime” semnificativ al CNPC în câmpul petrolier Tarim, adiacent zonei ultra-adânce de petrol și gaze Fuman, care are o adâncime de 8.000 de metri și rezerve de un miliard de tone. Sonda are o adâncime proiectată de 11.100 de metri și o perioadă planificată de foraj și finalizare de 457 de zile. Pe 4 martie 2024, adâncimea de foraj a sondei Shendi Teke 1 a depășit 10.000 de metri, fiind a doua sondă verticală din lume și prima din Asia care depășește această adâncime. Această etapă importantă indică faptul că China a depășit independent provocările tehnice asociate cu forajul de sonde ultra-adânci de această amploare.

Forajul la adâncimi de 10.000 de metri este unul dintre cele mai dificile domenii din tehnologia inginerească a petrolului și gazelor, cu numeroase blocaje tehnice. De asemenea, este un indicator cheie al tehnologiei inginerești și al capacităților echipamentelor unei țări. Confruntându-se cu condiții extreme de temperatură și presiune în puțuri, s-au înregistrat progrese semnificative în ceea ce privește fluidele de foraj la temperaturi ridicate, motoarele rezistente la temperaturi ridicate și tehnologiile de foraj direcțional. De asemenea, s-au realizat progrese în ceea ce privește echipamentele de prelevare de carote și de diagrafiere prin cabluri, camioanele de fracturare de ultra-înaltă presiune cu o capacitate de 175 MPa și echipamentele pentru fluide de fracturare, care au fost testate cu succes la fața locului. Aceste evoluții au condus la crearea mai multor tehnologii critice pentru forajul și finalizarea sigură și eficientă a puțurilor ultra-adânci.

În sistemul de fluide de foraj utilizat în acest proiect, s-au abordat medii specifice cu temperaturi și presiuni ridicate, prin dezvoltarea unor reductori de pierderi de fluide și inhibitori de coroziune superiori, care mențin proprietăți reologice excelente la temperaturi ridicate și sunt ușor de reglat și întreținut. Aditivii de control al argilei au îmbunătățit, de asemenea, capacitatea de deshidratare a particulelor de argilă în condiții de temperatură ultra-înaltă, îmbunătățind adaptabilitatea și stabilitatea fluidului de foraj.

Zonă demonstrativă națională de petrol de șist terestră din China, situată în partea de est a bazinului Junggar. Aceasta acoperă o suprafață de 1.278 de kilometri pătrați și are o rezervă de resurse estimată la 1,112 miliarde de tone. În 2018, a început dezvoltarea la scară largă a petrolului de șist Jimusar. În primul trimestru, Zona Demonstrativă Națională de Petrol de Șist Terestru Jimusar din Xinjiang a produs 315.000 de tone de petrol de șist, stabilind un nou record istoric. Zona demonstrativă accelerează eforturile de creștere a rezervelor și producției de petrol de șist, cu planuri de finalizare a 100 de puțuri de foraj și 110 puțuri de fracturare până în 2024.

Petrolul de șist, care este petrolul atașat de roca de șist sau în fisurile acesteia, este unul dintre cele mai dificil de extras tipuri de petrol. Xinjiang are resurse bogate de petrol de șist, cu perspective largi de explorare și dezvoltare. China a identificat resursele de petrol de șist ca o zonă cheie pentru înlocuirea petrolului în viitor. Wu Chengmei, inginer secundar la Centrul de Cercetare Geologică din Zona de Operațiuni Petroliere Jiqing din Câmpul Petrolier Xinjiang, explică faptul că petrolul de șist Jimusar este în general îngropat la peste 3.800 de metri sub pământ. Îngroparea adâncă și permeabilitatea deosebit de scăzută fac extracția la fel de dificilă ca extragerea petrolului dintr-o piatră de ascuțit.

Dezvoltarea petrolului de șist terestru din China se confruntă, în general, cu patru provocări majore: în primul rând, petrolul este relativ greu, ceea ce face dificilă curgerea acestuia; în al doilea rând, zonele optime de exploatare sunt mici și greu de prevăzut; în al treilea rând, conținutul ridicat de argilă îngreunează fracturarea; în al patrulea rând, distribuția este inconsistentă, complicând operațiunile. Acești factori au restricționat mult timp dezvoltarea la scară largă și eficientă a petrolului de șist terestru din China. În cadrul proiectului, pentru tratarea fluidului de reflux de fracturare, se utilizează un nou aditiv pentru a reduce poluarea și a recicla fluidul, transformându-l înapoi în fluid de fracturare pentru reutilizare. Această metodă a fost testată pe nouă puțuri în 2023 cu rezultate excelente. Începând cu iunie 2024, proiectul intenționează să utilizeze fluidul de fracturare reconstituit într-o operațiune de fracturare la scară largă.

Formațiunea principală a proiectului constă din straturi de cărbune, secțiuni de argilă gri și brună, care sunt formațiuni sensibile la apă. În blocul petrolier de șisturi Jimusar, secțiunea deschisă a celei de-a doua sonde este lungă, iar timpul de impregnare a formațiunii este extins. Dacă se utilizează nămol pe bază de apă, este probabilă colapsul și instabilitatea, dar fluidele de foraj pe bază de petrol nu provoacă efecte de hidratare. Fluidele de foraj cu emulsie petrol-apă, atunci când sunt stabile, nici ele nu provoacă efecte de hidratare, prin urmare, fluidele de foraj pe bază de petrol nu creează presiuni de umflare prin hidratare. Cercetările au condus la adoptarea unui sistem de nămol pe bază de petrol, cu principii și măsuri anti-colaps, după cum urmează: 1. Inhibare chimică: Controlul raportului petrol-apă peste 80:20 pentru a reduce invazia fazei apoase în formațiune, prevenind eficient umflarea și colapsul straturilor de cărbune și al formațiunilor extrem de sensibile la apă. 2. Astupare fizică: Adăugarea în avans a agenților de ponderare, cum ar fi materialele de calciu, în formațiunile slabe pentru a spori capacitatea de susținere a presiunii formațiunii și a preveni scurgerile sondei. 3. Suport mecanic: Controlul densității peste 1,52 g/cm³, creșterea treptată a densității până la limita de proiectare de 1,58 g/cm³ în secțiunea de acumulare. Agenții de ponderare produși de compania Youzhu pot obține efectul dorit, asigurând finalizarea fără probleme și cu succes a proiectelor de foraj și completare a sondelor.