Các trường hợp ứng dụng phụ gia hóa chất dầu mỏ

Năm 2022, trước tác động của đại dịch COVID-19, Trung tâm quản lý hoàn thiện giếng dầu Tây Bắc đã hoàn thành 24 dự án, bao gồm thiết bị kiểm soát giếng dầu và làm sạch đường ống tắc dầu nặng, tiết kiệm chi phí mua sắm là 13,683 triệu nhân dân tệ.

Trong quá trình sử dụng ống dẫn dầu, đường kính ống ngày càng hẹp do tác động của sáp, polyme và muối, làm giảm lưu lượng dầu thô và ảnh hưởng đến sản lượng dầu thô. Do đó, các công ty khoan thường vệ sinh ống một lần một năm. Sau khi xử lý mối hàn của mối nối ống, cần phải vệ sinh ống.

Trong điều kiện chung, ống thép dùng làm ống dẫn dầu đều bị rỉ sét ở cả bề mặt bên trong và bên ngoài. Nếu không được vệ sinh, điều này sẽ làm ô nhiễm dầu thủy lực sau khi sử dụng, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các thiết bị thủy lực. Do đó, cần phải loại bỏ rỉ sét trên bề mặt bên trong của ống thông qua việc rửa axit. Rửa axit cũng có thể loại bỏ rỉ sét trên bề mặt bên ngoài của ống, có lợi cho việc sơn chống gỉ lên bề mặt bên ngoài của ống, mang lại khả năng bảo vệ chống ăn mòn lâu dài. Rửa axit thường được thực hiện bằng dung dịch axit có nồng độ từ 0% đến 15%. Công ty Youzhu, bằng cách cung cấp các sản phẩm ức chế ăn mòn: UZ CI-180, chất ức chế ăn mòn axit hóa chịu nhiệt độ cao để sử dụng trong mỏ dầu. Trong quá trình axit hóa hoặc ngâm, axit sẽ ăn mòn thép và ở nhiệt độ cao, tốc độ và phạm vi ăn mòn sẽ tăng lên rất nhiều, do đó, trong sản xuất mỏ dầu, việc ngăn ngừa ăn mòn của ống nhiệt độ cao là đặc biệt quan trọng, không chỉ liên quan đến lợi ích của việc khai thác mỏ dầu mà còn liên quan chặt chẽ đến an toàn sản xuất. Mức độ ăn mòn axit trên đường ống và thiết bị phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc, nồng độ axit và điều kiện nhiệt độ, v.v. UZ CI-180 có khả năng chịu nhiệt độ cao tuyệt vời và ở nhiệt độ lên tới 350°F (180°C), tác động ăn mòn của axit lên thép ở nhiệt độ cao tại đáy giếng có thể giảm đáng kể bằng cách thêm UZ CI-180 vào hỗn hợp axit. Youzhu đã nhận được sự công nhận cao từ Trung tâm quản lý mỏ dầu Tây Bắc cho các dự án làm sạch đường ống, pha chế dung dịch khoan và bảo dưỡng thiết bị.

Nằm trên đường Dong San ở thành phố Dongying, giếng Fengye 1-10HF là giếng ngang dầu đá phiến đầu tiên vượt qua rào cản chu kỳ khoan 20 ngày, hoàn thành trước thời hạn 24 ngày. Đây là một trong ba khu trình diễn dầu đá phiến quốc gia được Cục Năng lượng Quốc gia phê duyệt và là khu trình diễn dầu đá phiến lưu vực đứt gãy lục địa đầu tiên của Trung Quốc. Bằng cách hoàn thành giếng trước thời hạn 24 ngày, đã tiết kiệm được hơn 10 triệu nhân dân tệ chi phí.

Do gần một giếng gần đó bị nứt chỉ cách đó 400 mét và gần ranh giới đá sỏi, giếng Fengye 1-10HF phải đối mặt với nguy cơ xâm nhập nước, tràn và mất chất lỏng. Ngoài ra, nhiệt độ cao ở đáy giếng đặt ra thách thức cho nhiều thiết bị. Nhóm dự án tập trung vào hỗ trợ công nghệ kỹ thuật và giải quyết các vấn đề công nghệ quan trọng. Họ đã giải quyết thành công các hạn chế như khó khăn trong việc dự đoán các điểm ngọt có độ không đồng nhất mạnh, hạn chế của các thiết bị ở nhiệt độ và áp suất cao, và sự tồn tại đồng thời của mất chất lỏng khoan và dòng chảy.

Họ đã phát triển và ứng dụng một hệ thống bùn tổng hợp để cải thiện tính lưu động. Trong số đó, phụ gia dung dịch khoan hiện tại TF FL WH-1 Cement Fluid-loss Additives, do Youzhu phát triển có thể tạo thành một lớp màng chất lượng cao trên bề mặt giếng khoan đá phiến, ngăn không cho chất lỏng khoan lọc xâm nhập vào thành hệ, TF FL WH-1 được thiết kế để sử dụng trong các giếng có nhiệt độ tuần hoàn đáy lỗ (BHCT) trong khoảng 60℉(15,6℃) đến 400℉ (204℃).

TF FL WH-1 cung cấp khả năng kiểm soát mất chất lỏng API dưới 36cc/30 phút trong khi kiểm soát sự di chuyển khí từ thành hệ. Nhìn chung, 0,6% đến 2,0% BWOC là bắt buộc trong hầu hết các loại bùn. Nó thường được sử dụng ở liều lượng dưới 0,8% BWOC, do đó bảo vệ bể chứa và ổn định giếng khoan. Điều này có hiệu quả bịt kín các lỗ rỗng và các vết nứt nhỏ của đá phiến sét, ngăn không cho chất lỏng khoan xâm nhập và giảm sự truyền áp suất lỗ rỗng, tăng cường đáng kể khả năng ức chế chất lỏng khoan.

Kết quả ứng dụng thực tế cho thấy dung dịch khoan gốc nước hiệu suất cao có tính ức chế cao, tăng tốc độ khoan cơ học, ổn định ở nhiệt độ cao, bảo vệ bể chứa và thân thiện với môi trường.

Vào tháng 2 năm 2022, giếng Bazhong 1HF của Sinopec, nằm trong bể chứa dầu khí sa thạch lòng sông kỷ Jura, đã đề xuất sáng tạo khái niệm thiết kế nứt vỡ "nứt vỡ, thấm và tích hợp giếng". Phương pháp này được phát triển để giải quyết các đặc điểm của bể chứa sa thạch lòng sông dày đặc và hệ số áp suất thành tạo cao. Công nghệ nứt vỡ được tối ưu hóa, bao gồm "cắt chặt + bịt kín và chuyển hướng tạm thời + bổ sung cát cường độ cao + tăng cường dầu thấm", đã tăng cường đáng kể khả năng lưu thông của dầu khí ngầm và thiết lập một mô hình nứt vỡ mới, cung cấp tài liệu tham khảo cho nứt vỡ quy mô lớn của các giếng ngang.

Phụ gia mất chất lỏng nhiệt độ cao, chất bịt kín chống sụp đổ nhiệt độ cao và bộ điều chỉnh loại dòng chảy nhiệt độ cao của Youzhuo trong chất lỏng nứt vỡ khắc phục được các thách thức về áp suất và mất chất lỏng do áp suất lỗ rỗng của thành hệ, ứng suất giếng khoan và độ bền của đá. Công nghệ bịt kín gel đặc biệt, có nguồn gốc từ Đại học Dầu khí Tây Nam, cho phép gel đặc biệt tự động ngừng chảy sau khi đi vào lớp mất mát, lấp đầy các vết nứt và khoảng trống, tạo thành "nút gel" cô lập chất lỏng bên trong thành hệ khỏi chất lỏng giếng khoan. Công nghệ này cực kỳ hiệu quả đối với rò rỉ nghiêm trọng trong các thành hệ nứt vỡ, xốp và vỡ với lượng chất lỏng bị mất đáng kể và lượng chất lỏng hồi lưu tối thiểu.

Vào ngày 30 tháng 5 năm 2023, lúc 11:46 sáng, Mỏ dầu Tarim của Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Trung Quốc (CNPC) đã bắt đầu khoan giếng Shendi Teke 1, báo hiệu sự khởi đầu của hành trình khám phá khoa học địa chất và kỹ thuật siêu sâu ở độ sâu lên tới 10.000 mét. Đây là thời khắc lịch sử đối với kỹ thuật khoan sâu của Trung Quốc, đánh dấu bước đột phá lớn trong công nghệ thăm dò sâu của đất nước và khởi đầu cho "kỷ nguyên 10.000 mét" về khả năng khoan.

Giếng Shendi Teke 1 nằm ở huyện Shaya, tỉnh Aksu, Tân Cương, ngay trung tâm sa mạc Taklamakan. Đây là "dự án đất sâu" quan trọng của CNPC tại mỏ dầu Tarim, nằm cạnh khu vực dầu khí siêu sâu Fuman, có độ sâu 8.000 mét và trữ lượng một tỷ tấn. Giếng có độ sâu thiết kế là 11.100 mét và thời gian khoan và hoàn thành theo kế hoạch là 457 ngày. Vào ngày 4 tháng 3 năm 2024, độ sâu khoan của Shendi Teke 1 đã vượt quá 10.000 mét, trở thành giếng thẳng đứng thứ hai trên thế giới và đầu tiên của châu Á vượt qua độ sâu này. Cột mốc này cho thấy Trung Quốc đã tự mình vượt qua những thách thức kỹ thuật liên quan đến việc khoan các giếng siêu sâu có quy mô này.

Khoan ở độ sâu 10.000 mét là một trong những lĩnh vực đầy thách thức nhất trong công nghệ kỹ thuật dầu khí, với nhiều nút thắt kỹ thuật. Đây cũng là một chỉ số quan trọng về công nghệ kỹ thuật và khả năng thiết bị của một quốc gia. Đối mặt với điều kiện nhiệt độ và áp suất cực cao dưới lòng giếng, những tiến bộ đáng kể đã được thực hiện trong các chất lỏng khoan nhiệt độ cao, động cơ chịu nhiệt độ cao và các công nghệ khoan định hướng. Những đột phá cũng đã đạt được trong thiết bị lấy mẫu lõi và ghi nhật ký cáp, xe tải nứt vỡ áp suất cực cao có công suất 175 MPa và thiết bị chất lỏng nứt vỡ, đã được thử nghiệm thành công tại chỗ. Những phát triển này đã dẫn đến việc tạo ra một số công nghệ quan trọng để khoan và hoàn thiện các giếng siêu sâu một cách an toàn và hiệu quả.

Trong hệ thống dung dịch khoan được sử dụng trong dự án này, các môi trường nhiệt độ cao, áp suất cao cụ thể đã được giải quyết bằng cách phát triển các chất giảm mất chất lỏng và chất ức chế ăn mòn vượt trội duy trì các đặc tính lưu biến tuyệt vời ở nhiệt độ cao và dễ điều chỉnh và bảo trì. Các chất phụ gia kiểm soát đất sét cũng tăng cường khả năng tách nước của các hạt đất sét trong điều kiện nhiệt độ cực cao, cải thiện khả năng thích ứng và độ ổn định của dung dịch khoan.

Dầu đá phiến Jimusar là khu trình diễn dầu đá phiến trên cạn quốc gia đầu tiên của Trung Quốc, nằm ở phía đông của lưu vực Junggar. Khu vực này có diện tích 1.278 km2 và có trữ lượng tài nguyên ước tính là 1,112 tỷ tấn. Năm 2018, hoạt động phát triển dầu đá phiến Jimusar trên quy mô lớn đã bắt đầu. Trong quý đầu tiên, Khu trình diễn dầu đá phiến trên cạn quốc gia Jimusar Tân Cương đã sản xuất được 315.000 tấn dầu đá phiến, lập kỷ lục lịch sử mới. Khu trình diễn đang đẩy nhanh nỗ lực tăng trữ lượng và sản lượng dầu đá phiến, với kế hoạch hoàn thành 100 giếng khoan và 110 giếng nứt vỡ vào năm 2024.

Dầu đá phiến, là loại dầu bám vào đá phiến hoặc trong các khe nứt của nó, là một trong những loại dầu khó khai thác nhất. Tân Cương có nguồn tài nguyên dầu đá phiến phong phú với triển vọng rộng lớn để thăm dò và phát triển. Trung Quốc đã xác định nguồn tài nguyên dầu đá phiến là khu vực chính để thay thế dầu trong tương lai. Wu Chengmei, một kỹ sư thứ cấp tại Trung tâm nghiên cứu địa chất của Khu vực hoạt động mỏ dầu Jiqing tại mỏ dầu Tân Cương, giải thích rằng dầu đá phiến Jimusar thường được chôn sâu hơn 3.800 mét dưới lòng đất. Độ chôn sâu và độ thấm đặc biệt thấp khiến việc khai thác trở nên khó khăn như việc khai thác dầu từ đá mài.

Sự phát triển dầu đá phiến trên cạn của Trung Quốc nhìn chung phải đối mặt với bốn thách thức lớn: thứ nhất, dầu tương đối nặng, khiến nó khó chảy; thứ hai, các điểm ngọt nhỏ và khó dự đoán; thứ ba, hàm lượng đất sét cao khiến việc nứt vỡ trở nên khó khăn; thứ tư, sự phân phối không nhất quán, làm phức tạp các hoạt động. Những yếu tố này từ lâu đã hạn chế sự phát triển dầu đá phiến trên cạn trên quy mô lớn và hiệu quả ở Trung Quốc. Trong dự án, để xử lý chất lỏng chảy ngược trong quá trình nứt vỡ, một chất phụ gia mới được sử dụng để giảm ô nhiễm và tái chế chất lỏng, biến nó trở lại thành chất lỏng nứt vỡ để tái sử dụng. Phương pháp này đã được thử nghiệm trên chín giếng vào năm 2023 với kết quả tuyệt vời. Tính đến tháng 6 năm 2024, dự án có kế hoạch sử dụng chất lỏng nứt vỡ tái tạo trong một hoạt động nứt vỡ quy mô lớn.

Thành tạo chính của dự án bao gồm các vỉa than, các phần đá phiến sét màu xám và nâu, là các thành tạo nhạy cảm với nước. Trong khối dầu đá phiến Jimusar, phần lỗ hở của giếng thứ hai dài và thời gian ngâm thành tạo được kéo dài. Nếu sử dụng bùn gốc nước, khả năng sụp đổ và mất ổn định là rất cao, nhưng chất lỏng khoan gốc dầu không gây ra hiệu ứng hydrat hóa. Chất lỏng khoan nhũ tương dầu trong nước, khi ổn định, cũng không gây ra hiệu ứng hydrat hóa, do đó chất lỏng khoan gốc dầu không tạo ra áp suất trương nở do hydrat hóa. Nghiên cứu đã dẫn đến việc áp dụng hệ thống bùn gốc dầu, với các nguyên tắc và biện pháp chống sụp đổ như sau: 1. Ức chế hóa học: Kiểm soát tỷ lệ dầu-nước trên 80:20 để giảm sự xâm nhập của pha nước vào thành tạo, ngăn ngừa hiệu quả sự trương nở và sụp đổ của các vỉa than và các thành tạo nhạy cảm với nước cao. 2. Nút vật lý: Thêm các tác nhân tăng trọng như vật liệu canxi trước vào các thành tạo yếu để tăng cường khả năng chịu áp lực của thành tạo và ngăn ngừa rò rỉ giếng. 3. Hỗ trợ cơ học: Kiểm soát mật độ trên 1,52g/cm³, tăng dần mật độ đến giới hạn thiết kế là 1,58g/cm³ trong phần tích tụ. Các chất làm nặng do Công ty Youzhu sản xuất có thể đạt được hiệu quả mong muốn, đảm bảo hoàn thành các dự án khoan và hoàn thiện giếng một cách suôn sẻ và thành công.