Primeri uporabe kemičnih dodatkov za naftna polja

Leta 2022 je središče za upravljanje dokončanja vrtin Northwest Oilfield Well Completion Management Center zaradi vpliva pandemije COVID-19 zaključilo 24 projektov, vključno z opremo za nadzor naftnih vrtin in čiščenjem zamašitev cevi za težko nafto, s čimer je prihranilo stroške nabave v višini 13,683 milijona juanov.

Med uporabo cevi za nafto se premer cevi vse bolj oži zaradi učinkov voska, polimerov in soli, kar zmanjša pretok surove nafte in vpliva na proizvodnjo surove nafte. Zato podjetja za vrtanje cevi običajno očistijo enkrat letno. Po obdelavi zvarnih šivov cevnih spojev je potrebno cevi očistiti.

Na splošno imajo jeklene cevi, ki se uporabljajo kot cevi za olje, rjo na notranji in zunanji površini. Če se ne očisti, bo to po uporabi onesnažilo hidravlično olje, kar bo vplivalo na normalno delovanje hidravličnih naprav. Zato je potrebno s pranjem s kislino odstraniti rjo na notranji površini cevi. S kislim pranjem lahko odstranite tudi rjo na zunanji površini cevi, kar je koristno za nanašanje barve proti rji na zunanjo površino cevi, kar zagotavlja dolgotrajno protikorozijsko zaščito. Izpiranje s kislino se običajno izvaja z raztopino kisline s koncentracijo od 0 % do 15 %. Podjetje Youzhu z zagotavljanjem izdelkov za zaviranje korozije: UZ CI-180, visokotemperaturno odporen zaviralec korozije zaradi zakisljevanja za uporabo na naftnih poljih. V procesu zakisljevanja ali luženja bo kislina razjedala jeklo, pri visoki temperaturi pa se bosta stopnja in obseg korozije močno povečala, zato je pri proizvodnji naftnih polj preprečevanje korozije visokotemperaturnih cevi še posebej pomembno, kar ni povezano le s koristmi izkoriščanja naftnih polj, ampak je tesno povezano tudi z varnostjo proizvodnje. Stopnja kislinske erozije na cevovodih in opremi je odvisna od kontaktnega časa, koncentracije kisline in temperaturnih pogojev itd. UZ CI-180 ima odlično odpornost na visoke temperature in pri temperaturah do 350°F (180°C) korozijo učinek kisline na jeklo pri visokih temperaturah na dnu vrtine lahko močno zmanjšamo z dodajanjem UZ CI-180 mešanici kislin. Youzhu je prejel visoko priznanje Northwest Oilfield Management Center za svoje projekte na področju čiščenja cevi, formulacije vrtalne tekočine in vzdrževanja opreme.

Vrtina Fengye 1-10HF, ki se nahaja na cesti Dong San v mestu Dongying, je prva horizontalna vrtina za nafto iz skrilavca, ki je prebila oviro 20-dnevnega vrtalnega cikla in je bila dokončana 24 dni pred predvidenim rokom. Je eno od treh nacionalnih demonstracijskih območij nafte iz skrilavca, ki jih je odobrila nacionalna uprava za energijo, in prvo nacionalno demonstracijsko območje za celinsko prelomno olje iz skrilavca na Kitajskem. Z dokončanjem vrtine 24 dni pred rokom je bilo prihranjenih več kot 10 milijonov juanov pri stroških.

Zaradi bližine bližnjega vodnjaka, razpokanega le 400 metrov stran, in bližine meje gramoznega kamna se je vrtina Fengye 1-10HF soočila s tveganjem vdora vode, prelivanja in izgube tekočine. Poleg tega so visoke temperature na dnu vodnjaka predstavljale izziv za različne instrumente. Projektna skupina se je osredotočila na inženirsko tehnološko podporo in reševanje ključnih tehnoloških vprašanj. Zaporedoma so rešili omejitve, kot so težave pri napovedovanju močnih heterogenih sladkih točk, omejitve instrumentov pri visokih temperaturah in pritiskih ter soobstoj izgube in dotoka vrtalne tekočine.

Razvili in uporabili so sistem blata na sintetični osnovi za izboljšanje pretočnosti. Med temi lahko trenutni aditiv za vrtalno tekočino TF FL WH-1 Cement Fluid Loss Additives, ki ga je razvil Youzhu, tvori visokokakovosten film na površini vrtine iz skrilavca, kar preprečuje, da bi filtrat vrtalne tekočine vstopil v formacijo, TF FL WH- 1 je zasnovan za uporabo v vrtinah s krožečimi temperaturami na dnu vrtine (BHCT) od 60 ℉ (15,6 ℃) do 400 ℉ (204 ℃).

TF FL WH-1 zagotavlja nadzor izgube tekočine API pod 36 cm3/30 min, hkrati pa nadzoruje migracijo plina iz formacije. Na splošno je v večini gnojevk potrebnih 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 tesni pore in mikrofrakture skrilavca, preprečuje vdor filtrata vrtalne tekočine in zmanjšuje prenos pornega tlaka, kar bistveno poveča zaviranje vrtalne tekočine.

Rezultati uporabe na terenu kažejo, da je visoko zmogljiva vrtalna tekočina na vodni osnovi zelo zaviralna, poveča 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 naftnem in plinskem rezervoarju peščenjaka rečnega kanala Jurassic, inovativno predlagala koncept zasnove lomljenja "lomljenje, vpijanje in integracija zaprte vrtine". Ta pristop je bil razvit za obravnavanje značilnosti rezervoarjev peščenjaka z gostimi rečnimi kanali in visokih koeficientov tlaka v formaciji. Optimizirana tehnologija lomljenja, ki vključuje "tesno rezanje + začasno zamašitev in preusmeritev + visoko intenziven dodatek peska + izboljšanje vsebnosti olja," je znatno povečala zmogljivost pretoka podzemne nafte in plina ter vzpostavila nov model lomljenja, ki zagotavlja referenco za velike lomljenje vodoravnih vrtin.

Youzhuov visokotemperaturni aditiv za izgubo tekočine, visokotemperaturno mašilno sredstvo proti kolapsu in visokotemperaturni regulator pretoka v tekočini za lomljenje premagajo izzive tlaka in izgube tekočine, ki jih povzročajo porni tlak v formaciji, napetost v vrtini in trdnost kamnin. Posebna tehnologija zamašitve z gelom, ki izhaja iz Southwest Petroleum University, omogoča, da poseben gel samodejno preneha teči po vstopu v izgubljeno plast, zapolnjuje razpoke in prazne prostore ter tvori "gelni zamašek", ki izolira notranjo formacijsko tekočino od tekočine iz vrtine. Ta tehnologija je zelo učinkovita pri močnem puščanju v razpokanih, poroznih in zdrobljenih formacijah z znatno izgubo tekočine in minimalnimi povratnimi volumni.

30. maja 2023 ob 11.46 je naftno polje Tarim Kitajske nacionalne naftne korporacije (CNPC) začelo vrtati v vrtino Shendi Teke 1, kar je nakazalo začetek potovanja raziskovanja ultra globokih geoloških in inženirskih znanosti na globinah, 10.000 metrov. To je zgodovinski trenutek za kitajsko globoko inženirstvo, ki pomeni velik preboj v državni tehnologiji globokega raziskovanja zemlje in začetek "10.000-metrskega obdobja" v zmogljivostih vrtanja.

Vrtina Shendi Teke 1 se nahaja v okrožju Shaya, prefektura Aksu, Xinjiang, v osrčju puščave Taklamakan. Gre za pomemben "globokozemeljski projekt" CNPC v naftnem polju Tarim, ki meji na ultra-globoko nahajališče nafte in plina Fuman, ki ima globino 8000 metrov in zaloge ene milijarde ton. Vrtina ima projektirano globino 11.100 metrov, načrtovani čas 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 nakazuje, da je Kitajska neodvisno premagala tehnične izzive, povezane z vrtanjem ultra globokih vrtin te velikosti.

Vrtanje v globino 10.000 metrov je eno najzahtevnejših področij tehnologije naftnega in plinskega inženiringa s številnimi tehničnimi ozkimi grli. Je tudi ključni kazalec zmogljivosti inženirske tehnologije in opreme države. Zaradi ekstremnih temperatur in tlaka v vrtini 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 jedra in kabelsko karotažo, tovornjakih za ultravisokotlačno lomljenje z zmogljivostjo 175 MPa in opremi za tekočino za lomljenje, ki je bila uspešno testirana na kraju samem. Ta razvoj je vodil do ustvarjanja več kritičnih tehnologij za varno in učinkovito vrtanje in dokončanje ultra globokih vrtin.

V sistemu vrtalne tekočine, uporabljenem v tem projektu, so bila posebna okolja z visoko temperaturo in visokim tlakom obravnavana z razvojem vrhunskih zmanjševalnikov izgube tekočine in zaviralcev korozije, ki ohranjajo odlične reološke lastnosti pri visokih temperaturah in jih je enostavno nastaviti in vzdrževati. Dodatki za nadzor gline so prav tako povečali sposobnost odstranjevanja vode iz glinenih delcev v pogojih ultra visoke temperature, s čimer so izboljšali prilagodljivost in stabilnost vrtalne tekočine.

Olje iz skrilavca Jimusar je prvo kitajsko nacionalno kopensko demonstracijsko območje nafte iz skrilavca, ki se nahaja v vzhodnem delu porečja Junggar. Pokriva površino 1.278 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 Xinjiang Jimusar National Terrestrial Shale Oil Demonstration Zone proizvedla 315.000 ton nafte iz skrilavca, s čimer je postavila nov zgodovinski rekord. Predstavitveno 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.

Nafta iz skrilavca, ki je pritrjena na skalo iz skrilavca ali v njenih razpokah, je ena najtežjih vrst nafte za črpanje. Xinjiang ima bogate vire nafte iz skrilavca s širokimi možnostmi za raziskovanje in razvoj. Kitajska je opredelila vire nafte iz skrilavca kot ključno področje za prihodnjo zamenjavo nafte. Wu Chengmei, sekundarni inženir v centru za geološke raziskave Jiqing Oilfield Operations Area v naftnem polju Xinjiang, pojasnjuje, da je nafta iz skrilavca Jimusar običajno zakopana več kot 3800 metrov pod zemljo. Zaradi globokega zakopavanja in posebej nizke prepustnosti je pridobivanje tako zahtevno kot pridobivanje olja iz brusnega kamna.

Kitajski kopenski razvoj nafte iz skrilavca se na splošno sooča s štirimi velikimi izzivi: prvič, nafta je relativno težka, kar otežuje pretok; drugič, sladke točke so majhne in jih je težko predvideti; tretjič, visoka vsebnost gline otežuje lomljenje; četrtič, porazdelitev je nedosledna, kar otežuje operacije. Ti dejavniki so dolgo omejevali obsežen in učinkovit razvoj zemeljske nafte iz skrilavca na Kitajskem. V projektu se za obdelavo tekočine za povratno lomljenje uporablja nov dodatek za zmanjšanje onesnaževanja in recikliranje tekočine, ki jo spremeni nazaj v tekočino za lomljenje za ponovno uporabo. Ta metoda je bila leta 2023 testirana na devetih vrtinah z odličnimi rezultati. Od junija 2024 projekt načrtuje uporabo rekonstituirane tekočine za lomljenje v obsežni operaciji lomljenja.

Glavno formacijo projekta sestavljajo premogovni sloji, odseki sivega in rjavega blatnika, ki so na vodo občutljive formacije. V naftnem bloku iz skrilavca Jimusar je odsek druge vrtine z odprto vrtino dolg in čas namakanja formacije je podaljšan. Če se uporablja blato na vodni osnovi, sta verjetna zrušitev in nestabilnost, vendar vrtalne tekočine na osnovi olja ne povzročajo učinkov hidracije. Emulzijske vrtalne tekočine olje v vodi, ko so stabilne, prav tako ne povzročajo učinkov hidracije, zato vrtalne tekočine na osnovi olja ne ustvarjajo pritiskov nabrekanja zaradi hidracije. Raziskave so privedle do sprejetja sistema blata na osnovi nafte z naslednjimi načeli in ukrepi proti kolapsu: 1. Kemična inhibicija: nadzorovanje razmerja olje-voda nad 80:20 za zmanjšanje vdora vodne faze v formacijo, kar učinkovito preprečuje nabrekanje in propadanje premogovnih plasti in zelo občutljivih formacij na vodo. 2. Fizično zamašitev: vnaprejšnje dodajanje uteži, kot so kalcijevi materiali, v šibke formacije za povečanje nosilnosti tlaka v formaciji in preprečevanje puščanja iz vrtine. 3. Mehanska podpora: nadzorovanje gostote nad 1,52 g/cm³, postopno povečevanje gostote do projektne meje 1,58 g/cm³ v delu kopičenja. Uteži, ki jih proizvaja podjetje Youzhu Company, lahko dosežejo želeni učinek in zagotovijo nemoten in uspešen zaključek projektov vrtanja in dokončanja vrtin.