กรณีการใช้งานสารเติมแต่งทางเคมีในแหล่งน้ำมัน

ในปี 2022 ศูนย์บริหารจัดการการดำเนินงานเสร็จสิ้นบ่อน้ำมันภาคตะวันตกเฉียงเหนือที่ได้รับผลกระทบจากการระบาดใหญ่ของโควิด-19 ได้ดำเนินโครงการเสร็จสิ้นแล้ว 24 โครงการ ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์ควบคุมบ่อน้ำมันและการทำความสะอาดท่ออุดตันน้ำมันหนัก ช่วยประหยัดต้นทุนการจัดซื้อได้ 13.683 ล้านหยวน

ในระหว่างการใช้งานท่อส่งน้ำมัน เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อจะแคบลงเรื่อยๆ เนื่องจากผลของขี้ผึ้ง โพลิเมอร์ และเกลือ ทำให้การไหลของน้ำมันดิบลดลงและส่งผลกระทบต่อการผลิตน้ำมันดิบ ดังนั้น โดยทั่วไป บริษัทขุดเจาะจะทำความสะอาดท่อปีละครั้ง หลังจากบำบัดรอยเชื่อมของข้อต่อท่อแล้ว จำเป็นต้องทำความสะอาดท่อ

โดยทั่วไปท่อเหล็กที่ใช้เป็นท่อส่งน้ำมันจะมีสนิมทั้งบนพื้นผิวด้านในและด้านนอก หากไม่ได้ทำความสะอาด จะทำให้น้ำมันไฮดรอลิกปนเปื้อนหลังการใช้งาน ส่งผลต่อการทำงานปกติของอุปกรณ์ไฮดรอลิก ดังนั้น จึงจำเป็นต้องขจัดสนิมบนพื้นผิวด้านในของท่อด้วยการล้างด้วยกรด การล้างด้วยกรดสามารถขจัดสนิมบนพื้นผิวด้านนอกของท่อได้ ซึ่งมีประโยชน์ในการทาสีกันสนิมบนพื้นผิวด้านนอกของท่อ ทำให้ป้องกันการกัดกร่อนได้ยาวนาน การล้างด้วยกรดมักทำโดยใช้สารละลายกรดที่มีความเข้มข้น 0% ถึง 15% บริษัท Youzhu จัดหาผลิตภัณฑ์ยับยั้งการกัดกร่อน ได้แก่ UZ CI-180 ซึ่งเป็นสารยับยั้งการกัดกร่อนที่ทนต่ออุณหภูมิสูงสำหรับใช้ในแหล่งน้ำมัน ในกระบวนการทำให้เป็นกรดหรือดอง กรดจะกัดกร่อนเหล็ก และที่อุณหภูมิสูง อัตราและช่วงของการกัดกร่อนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้น ในการผลิตน้ำมัน การป้องกันการกัดกร่อนของท่ออุณหภูมิสูงจึงมีความสำคัญเป็นพิเศษ ซึ่งไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับประโยชน์ของการสำรวจแหล่งน้ำมันเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับความปลอดภัยในการผลิตอีกด้วย ระดับการกัดกร่อนของกรดบนท่อและอุปกรณ์ขึ้นอยู่กับเวลาสัมผัส ความเข้มข้นของกรด และสภาวะอุณหภูมิ เป็นต้น UZ CI-180 มีความต้านทานอุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม และที่อุณหภูมิสูงถึง 350°F (180°C) ผลการกัดกร่อนของกรดต่อเหล็กที่อุณหภูมิสูงที่ด้านล่างของหลุมสามารถลดลงได้อย่างมากโดยการเติม UZ CI-180 ลงในส่วนผสมของกรด Youzhu ได้รับการยอมรับอย่างสูงจาก Northwest Oilfield Management Center สำหรับโครงการทำความสะอาดท่อ การกำหนดสูตรของเหลวสำหรับการเจาะ และการบำรุงรักษาอุปกรณ์

หลุมขุดเจาะน้ำมันหินดินดาน Fengye 1-10HF ซึ่งตั้งอยู่บนถนน Dong San ในเมือง Dongying ถือเป็นหลุมขุดเจาะน้ำมันหินดินดานแนวนอนแห่งแรกที่สามารถทะลุขีดจำกัดรอบการขุดเจาะ 20 วัน โดยดำเนินการได้เร็วกว่ากำหนดถึง 24 วัน นอกจากนี้ยังเป็นหนึ่งในสามเขตสาธิตน้ำมันหินดินดานแห่งชาติที่ได้รับการอนุมัติจากสำนักงานพลังงานแห่งชาติ และเป็นเขตสาธิตน้ำมันหินดินดานจากแอ่งรอยเลื่อนทวีปแห่งชาติแห่งแรกในจีน โดยสามารถดำเนินการขุดเจาะได้เร็วกว่ากำหนดถึง 24 วัน จึงประหยัดต้นทุนได้กว่า 10 ล้านหยวน

เนื่องจากอยู่ใกล้กับบ่อน้ำที่อยู่ใกล้เคียงซึ่งแตกออกไปเพียง 400 เมตรและอยู่ใกล้กับขอบเขตของหินกรวด บ่อน้ำมัน Fengye 1-10HF จึงต้องเผชิญกับความเสี่ยงของการรั่วซึมของน้ำ การไหลล้น และการสูญเสียของเหลว นอกจากนี้ อุณหภูมิที่สูงที่ก้นบ่อน้ำมันยังสร้างความท้าทายให้กับเครื่องมือต่างๆ อีกด้วย ทีมโครงการมุ่งเน้นที่การสนับสนุนเทคโนโลยีทางวิศวกรรมและการแก้ไขปัญหาด้านเทคโนโลยีที่สำคัญ พวกเขาแก้ปัญหาข้อจำกัดต่างๆ เช่น ความยากลำบากในการคาดการณ์จุดที่เหมาะสมของความไม่เป็นเนื้อเดียวกันที่แข็งแกร่ง ข้อจำกัดของเครื่องมือภายใต้อุณหภูมิและแรงดันสูง และการมีอยู่ร่วมกันของการสูญเสียและการไหลเข้าของของเหลวในการขุดเจาะ

พวกเขาได้พัฒนาและนำระบบโคลนสังเคราะห์มาใช้เพื่อปรับปรุงความลื่นไหล โดยสารเติมแต่งของเหลวสำหรับเจาะปัจจุบัน TF FL WH-1 Cement Fluid-loss Additives ซึ่งพัฒนาโดย Youzhu สามารถสร้างฟิล์มคุณภาพสูงบนพื้นผิวของหลุมเจาะหินดินดาน โดยป้องกันไม่ให้ของเหลวที่กรองจากการเจาะเข้าไปในชั้นหิน TF FL WH-1 ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ในหลุมเจาะที่มีอุณหภูมิหมุนเวียนที่ก้นหลุม (BHCT) อยู่ที่ 60℉(15.6℃) ถึง 400℉ (204℃)

TF FL WH-1 ช่วยควบคุมการสูญเสียของเหลว API ต่ำกว่า 36cc/30 นาที ในขณะที่ควบคุมการเคลื่อนตัวของก๊าซจากชั้นหิน โดยทั่วไปแล้ว จำเป็นต้องใช้ BWOC 0.6% ถึง 2.0% ในสารละลายส่วนใหญ่ โดยปกติจะใช้ในปริมาณน้อยกว่า 0.8% BWOC เพื่อปกป้องแหล่งกักเก็บและทำให้หลุมเจาะมีความเสถียร วิธีนี้จะช่วยปิดรูพรุนและรอยแตกขนาดเล็กของหินดินดานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ป้องกันไม่ให้น้ำกรองของของเหลวเจาะแทรกซึมเข้ามา และลดการส่งผ่านของแรงดันรูพรุน ซึ่งช่วยเพิ่มการยับยั้งของของเหลวเจาะได้อย่างมาก

ผลการใช้งานภาคสนามแสดงให้เห็นว่าน้ำยาเจาะน้ำประสิทธิภาพสูงมีคุณสมบัติยับยั้งการเจาะได้ดี เพิ่มความเร็วในการเจาะเชิงกล มีเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูง ช่วยปกป้องแหล่งเก็บน้ำ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

ในเดือนกุมภาพันธ์ 2022 บ่อน้ำมัน Bazhong 1HF ของบริษัท Sinopec ซึ่งตั้งอยู่ในแหล่งน้ำมันและก๊าซหินทรายในช่องแม่น้ำจูราสสิก ได้เสนอแนวคิดการออกแบบการแตกหักแบบ "การแตกหัก การดูดซับ และการบูรณาการแบบปิดบ่อน้ำมัน" อย่างสร้างสรรค์ แนวทางนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อจัดการกับลักษณะของแหล่งน้ำมันทรายในช่องแม่น้ำที่มีความหนาแน่นและค่าสัมประสิทธิ์แรงดันการก่อตัวสูง เทคโนโลยีการแตกหักที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม ซึ่งรวมถึง "การตัดที่แน่น + การอุดและเปลี่ยนทิศทางชั่วคราว + การเติมทรายที่มีความเข้มข้นสูง + การเพิ่มการดูดซับน้ำมัน" ช่วยเพิ่มความจุการไหลของน้ำมันและก๊าซใต้ดินได้อย่างมีนัยสำคัญ และได้สร้างแบบจำลองการแตกหักแบบใหม่ ซึ่งเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการแตกหักบ่อน้ำมันแนวนอนขนาดใหญ่

สารเติมแต่งการสูญเสียของเหลวที่อุณหภูมิสูงของ Youzhuo ตัวแทนอุดรอยร้าวที่อุณหภูมิสูง และตัวควบคุมการไหลแบบอุณหภูมิสูงในของเหลวแตกร้าวสามารถเอาชนะความท้าทายด้านความดันและการสูญเสียของเหลวที่เกิดจากแรงดันรูพรุนของชั้นหิน ความเครียดของหลุมเจาะ และความแข็งแรงของหิน เทคโนโลยีการอุดรอยร้าวแบบเจลพิเศษซึ่งได้รับมาจากมหาวิทยาลัย Southwest Petroleum ช่วยให้เจลพิเศษหยุดไหลโดยอัตโนมัติหลังจากเข้าสู่ชั้นการสูญเสีย เติมเต็มรอยแตกและช่องว่าง ทำให้เกิด "เจลอุดรอยร้าว" ที่แยกของเหลวภายในชั้นหินออกจากของเหลวในหลุมเจาะ เทคโนโลยีนี้มีประสิทธิภาพสูงมากสำหรับการรั่วไหลอย่างรุนแรงในชั้นหินที่แตกร้าว มีรูพรุน และแตกหัก โดยมีการสูญเสียของเหลวจำนวนมากและปริมาณการไหลกลับที่น้อยที่สุด

เมื่อวันที่ 30 พฤษภาคม 2023 เวลา 11:46 น. แหล่งน้ำมัน Tarim ของบริษัทปิโตรเลียมแห่งชาติจีน (CNPC) เริ่มขุดเจาะที่บ่อน้ำมัน Shendi Teke 1 ซึ่งเป็นสัญญาณการเริ่มต้นการเดินทางเพื่อสำรวจวิทยาศาสตร์ทางธรณีวิทยาและวิศวกรรมที่ล้ำลึกเป็นพิเศษที่ความลึกถึง 10,000 เมตร ถือเป็นช่วงเวลาประวัติศาสตร์สำหรับวิศวกรรมธรณีวิทยาเชิงลึกของจีน ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีการสำรวจธรณีวิทยาเชิงลึกของประเทศ และเป็นจุดเริ่มต้นของ "ยุค 10,000 เมตร" ในด้านศักยภาพในการขุดเจาะ

หลุม Shendi Teke 1 ตั้งอยู่ในเขต Shaya จังหวัด Aksu เขตปกครองตนเองซินเจียง ใจกลางทะเลทราย Taklamakan ถือเป็น "โครงการดินลึก" ที่สำคัญของ CNPC ในแหล่งน้ำมัน Tarim ซึ่งอยู่ติดกับพื้นที่น้ำมันและก๊าซธรรมชาติที่มีความลึกพิเศษ Fuman ซึ่งมีความลึก 8,000 เมตรและปริมาณสำรอง 1 พันล้านตัน หลุมดังกล่าวมีความลึกที่ออกแบบไว้ 11,100 เมตร และมีแผนเจาะและเสร็จสิ้นภายใน 457 วัน เมื่อวันที่ 4 มีนาคม 2024 ความลึกในการขุดเจาะของ Shendi Teke 1 เกิน 10,000 เมตร ทำให้เป็นหลุมแนวตั้งแห่งที่สองของโลกและเป็นแห่งแรกของเอเชียที่ทะลุความลึกนี้ เหตุการณ์สำคัญนี้บ่งชี้ว่าจีนได้เอาชนะความท้าทายทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับการเจาะหลุมที่มีความลึกพิเศษขนาดนี้ได้สำเร็จด้วยตนเอง

การขุดเจาะที่ความลึก 10,000 เมตรถือเป็นสาขาที่ท้าทายที่สุดสาขาหนึ่งในด้านเทคโนโลยีวิศวกรรมน้ำมันและก๊าซ โดยมีข้อติดขัดทางเทคนิคมากมาย นอกจากนี้ยังเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของเทคโนโลยีวิศวกรรมและความสามารถของอุปกรณ์ของประเทศต่างๆ เมื่อเผชิญกับสภาวะอุณหภูมิและแรงดันใต้หลุมที่รุนแรง ความก้าวหน้าที่สำคัญจึงเกิดขึ้นในด้านของเหลวขุดเจาะอุณหภูมิสูง มอเตอร์ที่ทนต่ออุณหภูมิสูง และเทคโนโลยีการขุดเจาะแบบมีทิศทาง นอกจากนี้ ยังเกิดความก้าวหน้าในด้านอุปกรณ์สุ่มตัวอย่างแกนกลางและบันทึกข้อมูลด้วยสายเคเบิล รถบรรทุกแตกหักแรงดันสูงพิเศษที่มีความจุ 175 MPa และอุปกรณ์ของเหลวแตกหัก ซึ่งผ่านการทดสอบในสถานที่สำเร็จ การพัฒนาเหล่านี้ส่งผลให้มีการสร้างเทคโนโลยีที่สำคัญหลายประการสำหรับการขุดเจาะและการสร้างหลุมที่ลึกมากอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ

ในระบบของเหลวสำหรับเจาะที่ใช้ในโครงการนี้ ได้มีการพัฒนาตัวลดการสูญเสียของเหลวและสารยับยั้งการกัดกร่อนคุณภาพสูงเพื่อรับมือกับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูงโดยเฉพาะ ซึ่งช่วยรักษาคุณสมบัติการไหลที่ดีเยี่ยมภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง และปรับและบำรุงรักษาได้ง่าย สารเติมแต่งควบคุมดินยังช่วยเพิ่มความสามารถในการขจัดน้ำของอนุภาคดินภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ ทำให้ของเหลวสำหรับเจาะมีความสามารถในการปรับตัวและความเสถียรดีขึ้น

เขตสาธิตน้ำมันหินดินดาน Jimusar เป็นเขตสาธิตน้ำมันหินดินดานภาคพื้นดินแห่งชาติแห่งแรกของจีน ตั้งอยู่ในภาคตะวันออกของแอ่งจุงการ์ เขตสาธิตครอบคลุมพื้นที่ 1,278 ตารางกิโลเมตร และมีปริมาณสำรองทรัพยากรประมาณ 1,112 พันล้านตัน ในปี 2018 การพัฒนาน้ำมันหินดินดาน Jimusar ขนาดใหญ่เริ่มขึ้น ในไตรมาสแรก เขตสาธิตน้ำมันหินดินดานภาคพื้นดินแห่งชาติซินเจียง Jimusar ผลิตน้ำมันหินดินดานได้ 315,000 ตัน ซึ่งสร้างสถิติประวัติศาสตร์ใหม่ เขตสาธิตกำลังเร่งความพยายามในการเพิ่มปริมาณสำรองและการผลิตน้ำมันหินดินดาน โดยมีแผนจะสร้างบ่อขุดเจาะ 100 บ่อและบ่อแตกหัก 110 บ่อให้เสร็จภายในปี 2024

น้ำมันหินดินดาน ซึ่งเป็นน้ำมันที่ติดอยู่กับหินดินดานหรืออยู่ในรอยแยกของหินดินดาน ถือเป็นน้ำมันประเภทหนึ่งที่สกัดได้ยากที่สุด ซินเจียงมีแหล่งน้ำมันหินดินดานที่อุดมสมบูรณ์และมีแนวโน้มในการสำรวจและพัฒนาอย่างกว้างขวาง จีนได้ระบุแหล่งน้ำมันหินดินดานว่าเป็นพื้นที่สำคัญสำหรับการทดแทนน้ำมันในอนาคต หวู่ เฉิงเหมย วิศวกรรองจากศูนย์วิจัยธรณีวิทยาของพื้นที่ปฏิบัติการน้ำมัน Jiqing ในแหล่งน้ำมันซินเจียง อธิบายว่าน้ำมันหินดินดาน Jimusar มักจะถูกฝังอยู่ใต้ดินลึกกว่า 3,800 เมตร การฝังตัวที่ลึกและมีค่าการซึมผ่านต่ำเป็นพิเศษทำให้การสกัดน้ำมันมีความท้าทายพอๆ กับการสกัดน้ำมันจากหินลับ

การพัฒนาน้ำมันหินดินดานบนบกของจีนโดยทั่วไปต้องเผชิญกับความท้าทายหลักสี่ประการ ประการแรก น้ำมันมีน้ำหนักค่อนข้างมาก ทำให้ไหลได้ยาก ประการที่สอง จุดที่เหมาะสมมีขนาดเล็กและคาดเดาได้ยาก ประการที่สาม ปริมาณดินเหนียวที่สูงทำให้การแตกหักทำได้ยาก ประการที่สี่ การกระจายไม่สม่ำเสมอ ทำให้การดำเนินการซับซ้อน ปัจจัยเหล่านี้จำกัดการพัฒนาน้ำมันหินดินดานบนบกในจีนในขนาดใหญ่และมีประสิทธิภาพมาเป็นเวลานาน ในโครงการนี้ เพื่อบำบัดน้ำไหลย้อนกลับจากการแตกหัก จะใช้สารเติมแต่งชนิดใหม่เพื่อลดมลพิษและรีไซเคิลน้ำ โดยเปลี่ยนกลับเป็นน้ำในการแตกหักเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ วิธีการนี้ได้รับการทดสอบกับบ่อน้ำมันเก้าบ่อในปี 2023 และได้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยม ณ เดือนมิถุนายน 2024 โครงการมีแผนที่จะใช้น้ำในการแตกหักที่สร้างขึ้นใหม่ในการดำเนินการแตกหักขนาดใหญ่

โครงสร้างหลักของโครงการประกอบด้วยตะเข็บถ่านหิน ส่วนที่เป็นหินโคลนสีเทาและสีน้ำตาล ซึ่งเป็นโครงสร้างที่ไวต่อน้ำ ในบล็อกน้ำมันหินดินดาน Jimusar ส่วนที่เป็นหลุมเปิดของหลุมที่สองนั้นยาว และเวลาในการแช่โครงสร้างจะขยายออกไป หากใช้โคลนที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ อาจทำให้เกิดการยุบตัวและไม่เสถียรได้ แต่ของเหลวขุดเจาะที่มีน้ำมันเป็นส่วนประกอบจะไม่ก่อให้เกิดผลกระทบจากความชื้น ของเหลวขุดเจาะแบบอิมัลชันน้ำมันในน้ำ เมื่อเสถียรแล้ว ก็ไม่ก่อให้เกิดผลกระทบจากความชื้นเช่นกัน ดังนั้น ของเหลวขุดเจาะที่มีน้ำมันเป็นส่วนประกอบจึงไม่ก่อให้เกิดแรงดันจากการบวมตัวเนื่องจากความชื้น การวิจัยได้นำไปสู่การนำระบบโคลนที่มีน้ำมันเป็นส่วนประกอบมาใช้ โดยมีหลักการและมาตรการป้องกันการยุบตัว ดังนี้ 1. การยับยั้งทางเคมี: การควบคุมอัตราส่วนน้ำมันต่อน้ำที่สูงกว่า 80:20 เพื่อลดการบุกรุกของเฟสน้ำเข้าไปในโครงสร้าง ซึ่งจะช่วยป้องกันการบวมตัวและการยุบตัวของตะเข็บถ่านหินและโครงสร้างที่ไวต่อน้ำอย่างมากได้อย่างมีประสิทธิภาพ 2. การอุดทางกายภาพ: การเพิ่มตัวแทนถ่วงน้ำหนัก เช่น วัสดุแคลเซียม ล่วงหน้าในโครงสร้างที่อ่อนแอ เพื่อเพิ่มความสามารถในการรับแรงดันของโครงสร้างและป้องกันการรั่วไหลของหลุม 3. การสนับสนุนทางกล: การควบคุมความหนาแน่นให้สูงกว่า 1.52g/cm³ โดยค่อยๆ เพิ่มความหนาแน่นให้ถึงขีดจำกัดการออกแบบที่ 1.58g/cm³ ในส่วนการสร้าง ตัวแทนถ่วงน้ำหนักที่ผลิตโดยบริษัท Youzhu สามารถบรรลุผลตามที่ต้องการ ทำให้มั่นใจได้ว่าโครงการขุดเจาะและการสร้างบ่อน้ำจะเสร็จสมบูรณ์อย่างราบรื่นและประสบความสำเร็จ