Primeri uporabe kemičnih dodatkov za naftna polja

Leta 2022 je Center za upravljanje dokončanja naftnih vrtin na severozahodu ZDA zaradi posledic pandemije COVID-19 zaključil 24 projektov, vključno z opremo za nadzor naftnih vrtin in čiščenjem cevi zaradi blokad težke nafte, s čimer je prihranil 13,683 milijona juanov pri stroških nabave.

Med uporabo naftnih cevi se premer cevi zaradi učinkov voska, polimerov in soli vedno bolj zožuje, kar zmanjšuje pretok surove nafte in vpliva na proizvodnjo surove nafte. Zato vrtalna podjetja cevi običajno čistijo enkrat letno. Po obdelavi varjenih šivov cevnih spojev je potrebno očistiti cevi.

Na splošno imajo jeklene cevi, ki se uporabljajo kot naftovodi, rjo tako na notranji kot na zunanji površini. Če se ne očistijo, bo to po uporabi onesnažilo hidravlično olje, kar bo vplivalo na normalno delovanje hidravličnih naprav. Zato je treba rjo na notranji površini cevi odstraniti s kislinskim pranjem. Kislo pranje lahko odstrani tudi rjo na zunanji površini cevi, kar je koristno za nanašanje barve proti rjavenju na zunanjo površino cevi, kar zagotavlja dolgotrajno zaščito pred korozijo. Kislo pranje se običajno izvaja z uporabo kislinske raztopine s koncentracijo od 0 % do 15 %. Podjetje Youzhu ponuja izdelke za zaviranje korozije: UZ CI-180, visokotemperaturno odporen zaviralec korozije proti kislemu oksidiranju za uporabo na naftnih poljih. Med procesom kisanja ali dekapiranja kislina korodira jeklo, pri visoki temperaturi pa se hitrost in obseg korozije močno povečata, zato je pri proizvodnji na naftnih poljih še posebej pomembno preprečevanje korozije visokotemperaturnih cevi, kar ni povezano le s koristmi izkoriščanja naftnih polj, temveč tudi z varnostjo proizvodnje. Stopnja kislinske erozije cevovodov in opreme je odvisna od časa stika, koncentracije kisline in temperaturnih pogojev itd. UZ CI-180 ima odlično odpornost na visoke temperature, pri temperaturah do 180 °C pa je mogoče korozijski učinek kisline na jeklo pri visokih temperaturah na dnu vrtine močno zmanjšati z dodajanjem UZ CI-180 kislinski mešanici. Youzhu je prejel visoko priznanje Centra za upravljanje naftnih polj severozahodnega dela ZDA (Northwest Oilfield Management Center) za svoje projekte na področju čiščenja cevi, formulacije vrtalnih tekočin in vzdrževanja opreme.

Vrtina Fengye 1-10HF, ki se nahaja na cesti Dong San v mestu Dongying, je prva horizontalna vrtina za skrilavčevo nafto, ki je presegla 20-dnevni cikel vrtanja, saj je bila dokončana 24 dni pred rokom. Je ena od treh nacionalnih demonstracijskih con za skrilavčevo nafto, ki jih je odobrila Nacionalna uprava za energijo, in prva nacionalna demonstracijska cona za skrilavčevo nafto v kontinentalnem prelomnem bazenu na Kitajskem. Z dokončanjem vrtine 24 dni pred rokom je bilo prihranjenih več kot 10 milijonov juanov stroškov.

Zaradi bližine bližnje vrtine, ki je bila oddaljena le 400 metrov in je bila oddaljena od gramoznega kamna, in bližine meje z gramozno kamnino se je vrtina Fengye 1-10HF soočala s tveganji vdora vode, prelivanja in izgube tekočine. Poleg tega so visoke temperature na dnu vrtine predstavljale izziv za različne instrumente. Projektna ekipa se je osredotočila na podporo inženirske tehnologije in reševanje ključnih tehnoloških vprašanj. Zaporedoma so reševali omejitve, kot so težave pri napovedovanju optimalnih območij močne heterogenosti, omejitve instrumentov pri visokih temperaturah in tlakih ter soobstoj izgube in dotoka vrtalne tekočine.

Razvili in uporabili so sistem blata na sintetični osnovi za izboljšanje pretočnosti. Med njimi je trenutni dodatek za vrtalno tekočino TF FL WH-1 Cement Fluid-loss Additives, ki ga je razvilo podjetje Youzhu in lahko na površini skrilavca tvori visokokakovosten film, ki preprečuje vdor filtrata vrtalne tekočine v formacijo. TF FL WH-1 je zasnovan za uporabo v vrtinah s temperaturami kroženja na dnu vrtine (BHCT) od 60 ℉ (15,6 ℃) do 400 ℉ (204 ℃).

TF FL WH-1 zagotavlja nadzor nad izgubo tekočine API pod 36 cm3/30 min, hkrati pa nadzoruje migracijo plina iz formacije. Na splošno je v večini suspenzij potrebnih od 0,6 % do 2,0 % BWOC. Običajno se uporablja v odmerku manjšem od 0,8 % BWOC, s čimer zaščiti rezervoar in stabilizira vrtino. To učinkovito zatesni pore in mikrorazpoke skrilavca, prepreči vdor filtrata vrtalne tekočine in zmanjša prenos pornega tlaka, kar znatno poveča inhibicijo vrtalne tekočine.

Rezultati terenske uporabe kažejo, da je visokozmogljiva vrtalna tekočina na vodni osnovi zelo zaviralna, povečuje mehansko hitrost vrtanja, je stabilna pri visokih temperaturah, ščiti rezervoar in je okolju prijazna.

Februarja 2022 je Sinopecova vrtina Bazhong 1HF, ki se nahaja v peščenjakovem naftnem in plinskem rezervoarju v jurskem rečnem koritu, inovativno predlagala koncept lomljenja z "lomljenjem, imbibicijo in integracijo zapiranja vrtine". Ta pristop je bil razvit za obravnavo značilnosti gostih peščenjakovih rezervoarjev v rečnem koritu in visokih koeficientov formacijskega tlaka. Optimizirana tehnologija lomljenja, ki vključuje "tesno rezanje + začasno zapiranje in preusmeritev + visokointenzivni dodatek peska + izboljšanje imbibicije nafte", je znatno povečala pretočno zmogljivost podzemne nafte in plina ter vzpostavila nov model lomljenja, ki zagotavlja referenco za obsežno lomljenje horizontalnih vrtin.

Youzhuov dodatek za izgubo tekočine pri visokih temperaturah, sredstvo za mašenje proti porušitvi pri visokih temperaturah in regulator pretoka pri visokih temperaturah v tekočini za lomljenje premagajo izzive tlaka in izgube tekočine, ki jih povzročajo tlak v porah formacije, napetost v vrtini in trdnost kamnine. Posebna tehnologija mašenja z gelom, ki jo je razvila Univerza Southwest Petroleum, omogoča, da se poseben gel po vstopu v plast izgube samodejno ustavi, zapolni razpoke in prazne prostore ter tvori "gelski čep", ki izolira notranjo tekočino formacije od tekočine v vrtini. Ta tehnologija je zelo učinkovita pri hudih puščanjih v razpokanih, poroznih in pretrganih formacijah z znatno izgubo tekočine in minimalnimi količinami povratka.

30. maja 2023 ob 11:46 je naftno polje Tarim kitajske nacionalne naftne korporacije (CNPC) začelo vrtati na vrtini Shendi Teke 1, kar je pomenilo začetek raziskovanja ultraglobokih geoloških in inženirskih znanosti na globinah, ki dosegajo 10.000 metrov. To pomeni zgodovinski trenutek za kitajsko globokomorsko inženirstvo, velik preboj v tehnologiji globokomorskih raziskav v državi in ​​začetek "10.000-metrske dobe" v zmogljivostih vrtanja.

Vrtina Shendi Teke 1 se nahaja v okrožju Shaya, prefektura Aksu, Xinjiang, v osrčju puščave Taklamakan. Gre za pomemben "globokozemeljski projekt" podjetja CNPC na naftnem polju Tarim, ki meji na ultragloboko naftno in plinsko območje Fuman, ki ima globino 8000 metrov in rezerve ene milijarde ton. Vrtina ima načrtovano globino 11.100 metrov, načrtovano obdobje vrtanja in dokončanja pa 457 dni. 4. marca 2024 je globina vrtanja Shendi Teke 1 presegla 10.000 metrov, s čimer je postala druga navpična vrtina na svetu in prva v Aziji, ki je presegla to globino. Ta mejnik kaže, da je Kitajska samostojno premagala tehnične izzive, povezane z vrtanjem ultraglobokih vrtin te velikosti.

Vrtanje na globinah 10.000 metrov je eno najzahtevnejših področij v tehnologiji naftnega in plinskega inženiringa s številnimi tehničnimi ozkimi grli. Je tudi ključni pokazatelj zmogljivosti inženirske tehnologije in opreme posamezne države. Zaradi ekstremnih temperaturnih in tlačnih pogojev v vrtinah je bil dosežen pomemben napredek pri visokotemperaturnih vrtalnih tekočinah, motorjih, odpornih na visoke temperature, in tehnologijah usmerjenega vrtanja. Preboji so bili doseženi tudi pri opremi za vzorčenje jeder in kabelsko karotažo, ultravisokotlačnih tovornjakih za lomljenje z zmogljivostjo 175 MPa in opremi za tekočino za lomljenje, ki so bili uspešno preizkušeni na kraju samem. Ta razvoj je privedel do uvedbe več ključnih tehnologij za varno in učinkovito vrtanje ter dokončanje ultraglobokih vrtin.

V sistemu vrtalne tekočine, uporabljenem v tem projektu, so bila obravnavana specifična okolja z visokimi temperaturami in visokim tlakom z razvojem vrhunskih sredstev za zmanjšanje izgube tekočine in zaviralcev korozije, ki ohranjajo odlične reološke lastnosti pri visokih temperaturah ter jih je enostavno prilagajati in vzdrževati. Dodatki za nadzor gline so prav tako izboljšali sposobnost odstranjevanja vode iz glinenih delcev pri ultra visokih temperaturah, s čimer so izboljšali prilagodljivost in stabilnost vrtalne tekočine.

Nafta iz skrilavca Jimusar je prvo nacionalno demonstracijsko območje za pridobivanje nafte iz skrilavca na Kitajskem, ki se nahaja v vzhodnem delu porečja Junggar. Pokriva površino 1278 kvadratnih kilometrov in ima ocenjene rezerve virov 1,112 milijarde ton. Leta 2018 se je začel obsežen razvoj nafte iz skrilavca Jimusar. V prvem četrtletju je demonstracijsko območje nacionalnega zemeljskega skrilavca Jimusar Xinjiang proizvedlo 315.000 ton nafte iz skrilavca, kar je nov zgodovinski rekord. Demonstracijsko območje pospešuje prizadevanja za povečanje zalog in proizvodnje nafte iz skrilavca, z načrti za dokončanje 100 vrtalnih vrtin in 110 vrtin za lomljenje do leta 2024.

Skrilavčeva nafta, ki je vezana na skrilavčevo kamnino ali znotraj njenih razpok, je ena najtežjih vrst nafte za pridobivanje. Xinjiang ima bogate vire skrilavčeve nafte s širokimi možnostmi za raziskovanje in razvoj. Kitajska je vire skrilavčeve nafte opredelila kot ključno območje za prihodnjo zamenjavo nafte. Wu Chengmei, sekundarni inženir v Geološkem raziskovalnem centru na območju operacij naftnih polj Jiqing v naftnem polju Xinjiang, pojasnjuje, da je skrilavčeva nafta Jimusar običajno zakopana več kot 3800 metrov pod zemljo. Zaradi globokega zakopa in še posebej nizke prepustnosti je pridobivanje prav tako zahtevno kot pridobivanje nafte iz brusnega kamna.

Razvoj pridobivanja nafte iz zemeljskega skrilavca na Kitajskem se na splošno sooča s štirimi glavnimi izzivi: prvič, nafta je relativno težka, zaradi česar je težko pretakljiva; drugič, optimalne lokacije so majhne in jih je težko predvideti; tretjič, visoka vsebnost gline otežuje lomljenje; četrtič, porazdelitev je nedosledna, kar otežuje delovanje. Ti dejavniki že dolgo omejujejo obsežen in učinkovit razvoj pridobivanja nafte iz zemeljskega skrilavca na Kitajskem. V projektu se za obdelavo povratne tekočine pri lomljenju uporablja nov dodatek za zmanjšanje onesnaževanja in recikliranje tekočine, s čimer se ta spremeni nazaj v tekočino za lomljenje za ponovno uporabo. Ta metoda je bila leta 2023 preizkušena na devetih vrtinah z odličnimi rezultati. Od junija 2024 projekt načrtuje uporabo rekonstituirane tekočine za lomljenje v obsežnem lomljenju.

Glavno formacijo projekta sestavljajo premogovni sloji ter odseki sivega in rjavega laporovca, ki so formacije, občutljive na vodo. V bloku naftnega skrilavca Jimusar je odprti del druge vrtine dolg, čas namakanja formacije pa je daljši. Če se uporablja blato na vodni osnovi, sta verjetna porušitev in nestabilnost, vendar vrtalne tekočine na osnovi nafte ne povzročajo hidratacijskih učinkov. Vrtalne tekočine na osnovi emulzije olja v vodi, ko so stabilne, prav tako ne povzročajo hidratacijskih učinkov, zato vrtalne tekočine na osnovi nafte ne ustvarjajo pritiskov nabrekanja zaradi hidratacije. Raziskave so privedle do sprejetja sistema blata na osnovi nafte z naslednjimi načeli in ukrepi proti porušitvi: 1. Kemična inhibicija: Nadzor razmerja med olje in vodo nad 80:20 za zmanjšanje vdora vodne faze v formacijo, kar učinkovito preprečuje nabrekanje in porušitev premogovnih slojev in formacij, ki so zelo občutljive na vodo. 2. Fizično mašenje: V šibke formacije se vnaprej doda utežilna sredstva, kot so kalcijevi materiali, za povečanje nosilnosti formacije pod pritiskom in preprečevanje puščanja vrtine. 3. Mehanska podpora: Nadzor gostote nad 1,52 g/cm³, postopno povečanje gostote do projektne meje 1,58 g/cm³ v delu za nabiranje. Uteži, ki jih proizvaja podjetje Youzhu, lahko dosežejo želeni učinek in zagotovijo nemoten in uspešen zaključek projektov vrtanja in dokončanja vrtin.