Prípady použitia chemických prísad do ropných polí

V roku 2022, vzhľadom na dopad pandémie COVID-19, dokončilo Centrum pre riadenie dokončovania ropných vrtov v severozápadnom regióne 24 projektov vrátane zariadení na kontrolu ropných vrtov a čistenia potrubí z ťažkých ropných blokád, čím ušetrilo náklady na obstarávanie vo výške 13,683 milióna juanov.

Počas používania ropovodov sa ich priemer v dôsledku pôsobenia vosku, polymérov a solí čoraz viac zmenšuje, čo znižuje prietok ropy a ovplyvňuje produkciu ropy. Preto vrtné spoločnosti zvyčajne čistia potrubia raz ročne. Po ošetrení zvarových spojov potrubia je potrebné potrubia vyčistiť.

Oceľové rúry používané ako ropovody majú vo všeobecnosti hrdzu na vnútornom aj vonkajšom povrchu. Ak sa nečistia, po použití sa kontaminuje hydraulický olej, čo ovplyvňuje normálnu prevádzku hydraulických zariadení. Preto je potrebné odstrániť hrdzu na vnútornom povrchu rúr kyselinovým umývaním. Kyselé umývanie môže tiež odstrániť hrdzu na vonkajšom povrchu rúr, čo je výhodné pri nanášaní antikorózneho náteru na vonkajší povrch rúr, čím sa zabezpečí dlhotrvajúca ochrana proti korózii. Kyselé umývanie sa zvyčajne vykonáva pomocou kyslého roztoku s koncentráciou 0 % až 15 %. Spoločnosť Youzhu dodáva produkty inhibítorov korózie: UZ CI-180, vysokoteplotný kyslý inhibítor korózie na použitie v ropných poliach. Počas procesu okysľovania alebo morenia kyselina koroduje oceľ a pri vysokej teplote sa rýchlosť a rozsah korózie výrazne zvýšia, preto je pri ťažbe ropných polí obzvlášť dôležitá prevencia korózie vysokoteplotných rúr, čo súvisí nielen s výhodami ťažby ropných polí, ale aj s bezpečnosťou výroby. Stupeň erózie potrubí a zariadení kyselinami závisí od času kontaktu, koncentrácie kyseliny a teplotných podmienok atď. UZ CI-180 má vynikajúcu odolnosť voči vysokým teplotám a pri teplotách až do 180 °C je možné výrazne znížiť korózny účinok kyseliny na oceľ pri vysokých teplotách na dne vrtu pridaním UZ CI-180 do kyslej zmesi. Spoločnosť Youzhu získala vysoké uznanie od Centra pre riadenie ropných polí severozápadného Pacifiku za svoje projekty v oblasti čistenia potrubí, formulácie vrtných výplachov a údržby zariadení.

Vrt Fengye 1-10HF, ktorý sa nachádza na ulici Dong San v meste Dongying, je prvým horizontálnym vrtom na ťažbu bridlicovej ropy, ktorý prekonal 20-dňovú hranicu vrtného cyklu a bol dokončený o 24 dní skôr, ako bolo plánované. Je to jedna z troch národných demonštračných zón pre bridlicovú ropu schválených Národným energetickým úradom a prvá národná demonštračná zóna pre bridlicovú ropu z kontinentálnej zlomovej panvy v Číne. Dokončením vrtu o 24 dní skôr sa ušetrili náklady vo výške viac ako 10 miliónov juanov.

Vzhľadom na blízkosť neďalekého vrtu, ktorý sa práve lámal len 400 metrov od neho, a blízkosť hranice so štrkovou horninou čelil vrt Fengye 1-10HF riziku prieniku vody, pretečenia a úniku kvapaliny. Vysoké teploty na dne vrtu navyše predstavovali výzvy pre rôzne prístroje. Projektový tím sa zameral na podporu inžinierskych technológií a riešenie kľúčových technologických problémov. Postupne riešili obmedzenia, ako napríklad ťažkosti s predpovedaním optimálnych miest silnej heterogenity, obmedzenia prístrojov pri vysokých teplotách a tlakoch a koexistenciu úniku a prítoku vrtnej kvapaliny.

Vyvinuli a aplikovali syntetický kalový systém na zlepšenie tekutosti. Medzi nimi je aj súčasná prísada do vrtnej kvapaliny TF FL WH-1 Cement Fluid-loss Additives, vyvinutá spoločnosťou Youzhu, ktorá dokáže vytvoriť vysoko kvalitný film na povrchu bridlicového vrtu, čím zabráni vniknutiu filtrátu vrtnej kvapaliny do formácie. TF FL WH-1 je určená na použitie vo vrtoch s cirkulačnými teplotami na dne vrtu (BHCT) v rozmedzí od 60 ℉ (15,6 ℃) do 400 ℉ (204 ℃).

TF FL WH-1 zabezpečuje kontrolu úniku vrtnej kvapaliny podľa API pod 36 cm3/30 min a zároveň kontroluje migráciu plynu z formácie. Vo väčšine kalových zmesí sa zvyčajne vyžaduje 0,6 % až 2,0 % BWOC. Zvyčajne sa používa v dávke menšej ako 0,8 % BWOC, čím chráni ložisko a stabilizuje vrt. Účinne sa tým utesňujú póry a mikrofraktúry bridlice, čím sa zabraňuje prenikaniu filtrátu vrtnej kvapaliny a znižuje sa prenos tlaku v póroch, čím sa výrazne zvyšuje inhibícia vrtnej kvapaliny.

Výsledky terénnych aplikácií ukazujú, že vysokoúčinná vrtná kvapalina na vodnej báze má vysokú inhibičnú schopnosť, zvyšuje mechanickú rýchlosť vŕtania, je stabilná pri vysokých teplotách, chráni ložisko a je šetrná k životnému prostrediu.

Vo februári 2022 vrt Bazhong 1HF spoločnosti Sinopec, ktorý sa nachádza v pieskovcovom ložisku ropy a plynu v jurskom riečnom koryte, inovatívne navrhol koncept štiepenia s „integráciou štiepenia, vsakovania a uzatvárania vrtu“. Tento prístup bol vyvinutý s cieľom riešiť charakteristiky hustých pieskovcových ložiská v riečnom koryte a vysokých koeficientov formačného tlaku. Optimalizovaná technológia štiepenia, ktorá zahŕňa „tesné rezanie + dočasné upchávanie a odklon + pridávanie vysokointenzívneho piesku + zvýšenie vsakovania ropy“, výrazne zvýšila prietokovú kapacitu podzemnej ropy a plynu a vytvorila nový model štiepenia, ktorý poskytuje referenciu pre rozsiahle štiepenie horizontálnych vrtov.

Prísada od spoločnosti Youzhuo proti strate tekutín pri vysokých teplotách, upchávacia látka proti kolapsu pri vysokých teplotách a regulátor prietoku pri vysokých teplotách v štiepacej kvapaline prekonávajú problémy s tlakom a stratou tekutín spôsobené tlakom v póroch formácie, napätím vo vrte a pevnosťou horniny. Špeciálna technológia gélového upchávania, odvodená od Southwest Petroleum University, umožňuje špeciálnemu gélu automaticky zastaviť tok po vstupe do stratovej vrstvy, vyplniť trhliny a prázdne priestory a vytvoriť „gélovú zátku“, ktorá izoluje vnútornú formáciu od kvapaliny vo vrte. Táto technológia je vysoko účinná pri závažných únikoch v rozpukaných, pórovitých a narušených formáciách s výraznou stratou tekutín a minimálnym objemom návratu.

Dňa 30. mája 2023 o 11:46 začala ropná spoločnosť Tarim Oilfield spoločnosti China National Petroleum Corporation (CNPC) vŕtať vrt Shendi Teke 1, čím signalizovala začiatok cesty k prieskumu ultrahlbokých geologických a inžinierskych vied v hĺbkach dosahujúcich 10 000 metrov. Toto predstavuje historický moment pre čínske hlbokomorské inžinierstvo, významný prielom v technológii hlbokomorského prieskumu krajiny a začiatok „éry 10 000 metrov“ v možnostiach vŕtania.

Vrt Shendi Teke 1 sa nachádza v okrese Šaja, prefektúra Aksu, provincia Sin-ťiang, v srdci púšte Taklamakan. Ide o významný „hlboký projekt“ spoločnosti CNPC v ropnom poli Tarim, ktoré susedí s ultrahlbokou ropnou a plynárenskou oblasťou Fuman, ktorá má hĺbku 8 000 metrov a zásoby jednej miliardy ton. Vrt má projektovanú hĺbku 11 100 metrov a plánovanú dobu vŕtania a dokončenia 457 dní. 4. marca 2024 hĺbka vŕtania Shendi Teke 1 prekročila 10 000 metrov, čím sa stal druhým vertikálnym vrtom na svete a prvým v Ázii, ktorý prekonal túto hĺbku. Tento míľnik naznačuje, že Čína samostatne prekonala technické výzvy spojené s vŕtaním ultrahlbokých vrtov tohto rozsahu.

Vŕtanie v hĺbke 10 000 metrov je jednou z najnáročnejších oblastí v technológii ropného a plynárenského inžinierstva s početnými technickými úzkymi miestami. Je tiež kľúčovým ukazovateľom schopností inžinierskych technológií a zariadení danej krajiny. Vzhľadom na extrémne teplotné a tlakové podmienky vo vrtoch sa dosiahol významný pokrok v oblasti vysokoteplotných vrtných kvapalín, motorov odolných voči vysokým teplotám a technológií smerového vŕtania. Prelomové objavy sa dosiahli aj v zariadeniach na odber vzoriek jadra a karotáž, ultravysokotlakových štiepiacich vozíkoch s kapacitou 175 MPa a zariadeniach na štiepiace kvapaliny, ktoré boli úspešne testované na mieste. Tento vývoj viedol k vytvoreniu niekoľkých kľúčových technológií pre bezpečné a efektívne vŕtanie a dokončovanie ultrahlbokých vrtov.

V systéme vrtnej kvapaliny použitom v tomto projekte boli riešené špecifické prostredia s vysokou teplotou a vysokým tlakom s vývojom vynikajúcich reduktorov strát kvapaliny a inhibítorov korózie, ktoré si zachovávajú vynikajúce reologické vlastnosti pri vysokých teplotách a ľahko sa nastavujú a udržiavajú. Prísady na kontrolu ílu tiež zvýšili odvodňovaciu schopnosť ílových častíc za podmienok ultravysokých teplôt, čím sa zlepšila adaptabilita a stabilita vrtnej kvapaliny.

Bridlicová ropa Jimusar je prvá národná demonštračná zóna ťažby bridlicovej ropy v Číne, ktorá sa nachádza vo východnej časti panvy Junggar. Rozkladá sa na ploche 1 278 kilometrov štvorcových a má odhadované zásoby 1,112 miliardy ton. V roku 2018 sa začala rozsiahla ťažba bridlicovej ropy Jimusar. V prvom štvrťroku vyprodukovala národná demonštračná zóna ťažby bridlicovej ropy Xinjiang Jimusar 315 000 ton bridlicovej ropy, čím vytvorila nový historický rekord. Demonštračná zóna zrýchľuje úsilie o zvýšenie zásob a produkcie bridlicovej ropy s plánmi na dokončenie 100 vrtných a 110 frakovacích vrtov do roku 2024.

Bridlicová ropa, čo je ropa pripojená k bridlicovej hornine alebo v jej puklinách, je jedným z najťažšie ťažiteľných druhov ropy. Sin-ťiang má bohaté zdroje bridlicovej ropy so širokými vyhliadkami na prieskum a rozvoj. Čína označila zdroje bridlicovej ropy za kľúčovú oblasť pre budúcu náhradu ropy. Wu Chengmei, sekundárny inžinier v Geologickom výskumnom centre v oblasti operácií ropných polí Jiqing v ropnom poli Sin-ťiang, vysvetľuje, že bridlicová ropa Jimusar sa vo všeobecnosti nachádza viac ako 3 800 metrov pod zemou. Hlboké uloženie a obzvlášť nízka priepustnosť robia ťažbu rovnako náročnou ako ťažba ropy z brúsneho kameňa.

Ťažba ropy z bridlíc v Číne vo všeobecnosti čelí štyrom hlavným výzvam: po prvé, ropa je relatívne ťažká, čo sťažuje jej tok; po druhé, ideálne miesta ťažby sú malé a ťažko predvídateľné; po tretie, vysoký obsah ílu sťažuje štiepenie; po štvrté, jej rozloženie je nekonzistentné, čo komplikuje operácie. Tieto faktory dlhodobo obmedzujú rozsiahly a efektívny rozvoj ťažby ropy z bridlíc v Číne. V rámci projektu sa na úpravu spätnej kvapaliny po štiepení používa nová prísada na zníženie znečistenia a recykláciu kvapaliny, čím sa premení späť na štiepiacu kvapalinu na opätovné použitie. Táto metóda bola v roku 2023 testovaná na deviatich vrtoch s vynikajúcimi výsledkami. Od júna 2024 projekt plánuje použiť rekonštituovanú štiepiacu kvapalinu vo rozsiahlej štiepiacej operácii.

Hlavnú formáciu projektu tvoria uhoľné sloje, sivé a hnedé ílovce, ktoré sú citlivé na vodu. V bridlicovom ropnom bloku Jimusar je otvorená časť druhého vrtu dlhá a doba nasiakania formácie je predĺžená. Ak sa použije kal na vodnej báze, je pravdepodobné zrútenie a nestabilita, ale vrtné kvapaliny na báze ropy nespôsobujú hydratačné účinky. Vrtné kvapaliny na báze oleja vo vode, keď sú stabilné, tiež nespôsobujú hydratačné účinky, takže vrtné kvapaliny na báze ropy nevytvárajú hydratačné tlaky napučiavania. Výskum viedol k prijatiu systému kalov na báze ropy s nasledujúcimi princípmi a opatreniami proti zrúteniu: 1. Chemická inhibícia: Kontrola pomeru olej-voda nad 80:20 na zníženie invázie vodnej fázy do formácie, účinne zabraňujúc zväčšovaniu a zrúteniu uhoľných slojov a vysoko citlivých na vodu formácií. 2. Fyzikálne upchávanie: Pridanie zaťažovacích činidiel, ako sú vápenaté materiály, vopred do slabých formácií na zvýšenie únosnosti formácie pod tlakom a zabránenie úniku z vrtu. 3. Mechanická podpora: Kontrola hustoty nad 1,52 g/cm³, postupné zvyšovanie hustoty až na projektovaný limit 1,58 g/cm³ v časti s nábehom. Záťažové činidlá vyrobené spoločnosťou Youzhu dokážu dosiahnuť požadovaný účinok a zabezpečiť hladké a úspešné dokončenie projektov vŕtania a dokončovania vrtov.