HEC για γεώτρηση πετρελαίου

Η υδροξυαιθυλοκυτταρίνη (HEC) χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλούς βιομηχανικούς τομείς για τις εξαιρετικές της ιδιότητες πάχυνσης, εναιώρησης, διασποράς και κατακράτησης νερού. Ειδικά στον τομέα του πετρελαίου, το HEC έχει χρησιμοποιηθεί σε διαδικασίες γεώτρησης, ολοκλήρωσης, επεξεργασίας και θραύσης, κυρίως ως πυκνωτικό σε άλμη, και σε πολλές άλλες ειδικές εφαρμογές.

HECιδιότητες στη χρήση κοιτασμάτων πετρελαίου

(1) Ανοχή σε αλάτι:

Το HEC έχει εξαιρετική ανοχή σε αλάτι για τους ηλεκτρολύτες. Καθώς το HEC είναι μη ιονικό υλικό, δεν θα ιονίζεται σε υδατικό μέσο και δεν θα παράγει κατάλοιπα καθίζησης λόγω της παρουσίας υψηλής συγκέντρωσης αλάτων στο σύστημα, με αποτέλεσμα την αλλαγή του ιξώδους του.

Το HEC πυκνώνει πολλά διαλύματα μονοσθενών και δισθενών ηλεκτρολυτών υψηλής συγκέντρωσης, ενώ οι συνδέτες ανιονικών ινών όπως το CMC παράγουν αλάτισμα από ορισμένα μεταλλικά ιόντα. Σε εφαρμογές πετρελαιοπηγών, το HEC δεν επηρεάζεται εντελώς από τη σκληρότητα του νερού και τη συγκέντρωση αλατιού και μπορεί ακόμη και να πυκνώσει βαριά υγρά που περιέχουν υψηλές συγκεντρώσεις ιόντων ψευδαργύρου και ασβεστίου. Μόνο το θειικό αλουμίνιο μπορεί να το κατακρημνίσει. Πυκνωτική επίδραση του HEC σε γλυκό νερό και κορεσμένο βαρύ ηλεκτρολύτη NaCl, CaCl2 και ZnBr2CaBr2.

Αυτή η ανοχή αλατιού δίνει στην HEC την ευκαιρία να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο τόσο σε αυτήν την ανάπτυξη γεωτρήσεων όσο και σε υπεράκτια πεδία.

(2) Ιξώδες και ρυθμός διάτμησης:

Το υδατοδιαλυτό HEC διαλύεται τόσο σε ζεστό όσο και σε κρύο νερό, παράγοντας ιξώδες και σχηματίζοντας ψεύτικα πλαστικά. Το υδατικό του διάλυμα είναι επιφανειοδραστικό και τείνει να σχηματίζει αφρούς. Το διάλυμα HEC μεσαίου και υψηλού ιξώδους που χρησιμοποιείται στο γενικό πεδίο πετρελαίου είναι μη νευτώνειο, εμφανίζοντας υψηλό βαθμό ψευδοπλαστικού και το ιξώδες επηρεάζεται από τον ρυθμό διάτμησης. Σε χαμηλό ρυθμό διάτμησης, τα μόρια HEC διατάσσονται τυχαία, με αποτέλεσμα μπερδέματα αλυσίδας με υψηλό ιξώδες, το οποίο βελτιώνει το ιξώδες: σε υψηλό ρυθμό διάτμησης, τα μόρια προσανατολίζονται με κατεύθυνση ροής, μειώνοντας την αντίσταση στη ροή και το ιξώδες μειώνεται με την αύξηση του ρυθμού διάτμησης.

Μέσα από ένα μεγάλο αριθμό πειραμάτων, το Union Carbide (UCC) κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η ρεολογική συμπεριφορά του ρευστού γεώτρησης είναι μη γραμμική και μπορεί να εκφραστεί με το νόμο ισχύος:

Διατμητική τάση = K (ρυθμός διάτμησης)n

Όπου, n είναι το αποτελεσματικό ιξώδες του διαλύματος σε χαμηλό ρυθμό διάτμησης (1s-1).

Το N είναι αντιστρόφως ανάλογο της αραίωσης διάτμησης. .

Στη μηχανική λάσπης, τα k και n είναι χρήσιμα κατά τον υπολογισμό του αποτελεσματικού ιξώδους του ρευστού υπό συνθήκες κάτω οπής. Η εταιρεία έχει αναπτύξει ένα σύνολο τιμών για το k και n όταν το HEC(4400cps) χρησιμοποιήθηκε ως συστατικό λάσπης γεώτρησης (πίνακας 2). Αυτός ο πίνακας ισχύει για όλες τις συγκεντρώσεις διαλυμάτων HEC σε γλυκό και αλμυρό νερό (0,92 kg/1 nacL). Από αυτόν τον πίνακα, μπορούν να βρεθούν οι τιμές που αντιστοιχούν σε μεσαίες (100-200rpm) και χαμηλές (15-30rpm) ρυθμούς διάτμησης.

Εφαρμογή HEC σε πετρελαιοπηγές

(1) Ρευστό διάτρησης

Τα υγρά γεώτρησης με προσθήκη HEC χρησιμοποιούνται συνήθως σε γεωτρήσεις σκληρού βράχου και σε ειδικές καταστάσεις όπως ο έλεγχος της απώλειας νερού στην κυκλοφορία, η υπερβολική απώλεια νερού, η ανώμαλη πίεση και οι ανομοιόμορφοι σχηματισμοί σχιστόλιθου. Τα αποτελέσματα της εφαρμογής είναι επίσης καλά σε διάτρηση και διάνοιξη μεγάλων οπών.

Λόγω των ιδιοτήτων πάχυνσης, ανάρτησης και λίπανσής του, το HEC μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη λάσπη γεώτρησης για την ψύξη του σιδήρου και των μοσχευμάτων διάτρησης και για να φέρει κοπτικά παράσιτα στην επιφάνεια, βελτιώνοντας την ικανότητα μεταφοράς βράχου της λάσπης. Έχει χρησιμοποιηθεί στο κοίτασμα Shengli ως υγρό διασποράς και μεταφοράς γεωτρήσεων με αξιοσημείωτο αποτέλεσμα και έχει εφαρμοστεί στην πράξη. Στην κάτω οπή, όταν συναντάμε πολύ υψηλό ρυθμό διάτμησης, λόγω της μοναδικής ρεολογικής συμπεριφοράς του HEC, το ιξώδες του ρευστού γεώτρησης μπορεί να είναι τοπικά κοντά στο ιξώδες του νερού. Από τη μία πλευρά, ο ρυθμός διάτρησης βελτιώνεται και το μύτη δεν θερμαίνεται εύκολα και παρατείνεται η διάρκεια ζωής του μύτη. Από την άλλη πλευρά, οι τρύπες που έχουν ανοίξει είναι καθαρές και έχουν υψηλή διαπερατότητα. Ειδικά στη δομή σκληρού βράχου, αυτό το αποτέλεσμα είναι πολύ προφανές, μπορεί να εξοικονομήσει πολλά υλικά. .

Γενικά πιστεύεται ότι η ισχύς που απαιτείται για την κυκλοφορία του ρευστού γεώτρησης με δεδομένο ρυθμό εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το ιξώδες του ρευστού γεώτρησης και η χρήση του υγρού γεώτρησης HEC μπορεί να μειώσει σημαντικά την υδροδυναμική τριβή, μειώνοντας έτσι την ανάγκη για πίεση αντλίας. Έτσι, η ευαισθησία στην απώλεια της κυκλοφορίας μειώνεται επίσης. Επιπλέον, η ροπή εκκίνησης μπορεί να μειωθεί όταν ο κύκλος συνεχιστεί μετά την απενεργοποίηση.

Το διάλυμα χλωριούχου καλίου της HEC χρησιμοποιήθηκε ως υγρό γεώτρησης για τη βελτίωση της σταθερότητας του φρεατίου. Ο ανομοιόμορφος σχηματισμός διατηρείται σε σταθερή κατάσταση για να διευκολύνει τις απαιτήσεις του περιβλήματος. Το υγρό διάτρησης βελτιώνει περαιτέρω την ικανότητα μεταφοράς πετρωμάτων και περιορίζει τη διάχυση των μοσχευμάτων.

Το HEC μπορεί να βελτιώσει την πρόσφυση ακόμη και σε διάλυμα ηλεκτρολυτών. Αλατούχο νερό που περιέχει ιόντα νατρίου, ιόντα ασβεστίου, ιόντα χλωρίου και βρωμίου συναντάται συχνά στο ευαίσθητο υγρό γεώτρησης. Αυτό το υγρό διάτρησης είναι παχύρρευστο με HEC, το οποίο μπορεί να διατηρήσει τη διαλυτότητα της γέλης και την καλή ικανότητα ανύψωσης του ιξώδους εντός του εύρους της συγκέντρωσης αλατιού και του βάρους των ανθρώπινων βραχιόνων. Μπορεί να αποτρέψει τη ζημιά στη ζώνη παραγωγής και να αυξήσει τον ρυθμό γεώτρησης και την παραγωγή πετρελαίου.

Η χρήση του HEC μπορεί επίσης να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση απώλειας υγρών της γενικής λάσπης. Βελτιώνουν σημαντικά τη σταθερότητα της λάσπης. Το HEC μπορεί να προστεθεί ως πρόσθετο σε ένα μη διασπειρόμενο αλατούχο πολτό μπεντονίτη για μείωση της απώλειας νερού και αύξηση του ιξώδους χωρίς αύξηση της αντοχής της γέλης. Ταυτόχρονα, η εφαρμογή HEC στη λάσπη γεώτρησης μπορεί να αφαιρέσει τη διασπορά του πηλού και να αποτρέψει την κατάρρευση του φρέατος. Η απόδοση αφυδάτωσης επιβραδύνει τον ρυθμό ενυδάτωσης του σχιστόλιθου λάσπης στο τοίχωμα της γεώτρησης και η επίδραση κάλυψης της μακράς αλυσίδας HEC στο βράχο του τοιχώματος της γεώτρησης ενισχύει τη δομή του βράχου και δυσχεραίνει την ενυδάτωση και το ξεφλούδισμα, με αποτέλεσμα την κατάρρευση. Σε σχηματισμούς υψηλής διαπερατότητας, πρόσθετα απώλειας νερού όπως ανθρακικό ασβέστιο, επιλεγμένες ρητίνες υδρογονάνθρακα ή υδατοδιαλυτοί κόκκοι αλάτων μπορεί να είναι αποτελεσματικά, αλλά σε ακραίες συνθήκες, υψηλή συγκέντρωση διαλύματος αποκατάστασης απώλειας νερού (δηλ. σε κάθε βαρέλι διαλύματος) μπορεί να χρησιμοποιηθεί

HEC 1,3-3,2kg) για την αποφυγή απώλειας νερού βαθιά στη ζώνη παραγωγής.

Το HEC μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως μη ζυμώσιμο προστατευτικό τζελ σε λάσπη γεώτρησης για επεξεργασία φρεατίων και για υψηλή πίεση (200 ατμοσφαιρική πίεση) και μέτρηση θερμοκρασίας.

Το πλεονέκτημα της χρήσης HEC είναι ότι οι διαδικασίες διάτρησης και ολοκλήρωσης μπορούν να χρησιμοποιούν την ίδια λάσπη, να μειώνουν την εξάρτηση από άλλα διασκορπιστικά, αραιωτικά και ρυθμιστές PH, ο χειρισμός και η αποθήκευση υγρών είναι πολύ βολικές.

(2.) Ρευστό θραύσης:

Στο ρευστό θραύσης, το HEC μπορεί να ανυψώσει το ιξώδες και το ίδιο το HEC δεν έχει καμία επίδραση στο στρώμα λαδιού, δεν θα μπλοκάρει την κόλλα θραύσης, μπορεί να σπάσει καλά. Έχει επίσης τα ίδια χαρακτηριστικά με το υγρό πυρόλυσης με βάση το νερό, όπως ισχυρή ικανότητα ανάρτησης άμμου και μικρή αντοχή στην τριβή. Το μίγμα 0,1-2% νερού-αλκοόλης, παχυνθέν με HEC και άλλα ιωδιούχα άλατα όπως κάλιο, νάτριο και μόλυβδο, εγχύθηκε στην πετρελαιοπηγή σε υψηλή πίεση για θραύση και η ροή αποκαταστάθηκε εντός 48 ωρών. Τα υγρά θραύσης με βάση το νερό που κατασκευάζονται με HEC δεν έχουν ουσιαστικά κανένα υπόλειμμα μετά την υγροποίηση, ειδικά σε σχηματισμούς με χαμηλή διαπερατότητα που δεν μπορούν να αποστραγγιστούν από τα κατάλοιπα. Υπό αλκαλικές συνθήκες, το σύμπλοκο σχηματίζεται με διαλύματα χλωριούχου μαγγανίου, χλωριούχου χαλκού, νιτρικού χαλκού, θειικού χαλκού και διχρωμικού άλατος και χρησιμοποιείται ειδικά για ρευστά θραύσης που φέρουν υποστηρικτικό υλικό. Η χρήση του HEC μπορεί να αποφύγει την απώλεια ιξώδους λόγω των υψηλών θερμοκρασιών στο κάτω μέρος, τη θραύση της ζώνης λαδιού και εξακολουθεί να επιτυγχάνει καλά αποτελέσματα σε πηγάδια υψηλότερα από 371 C. οπότε ουσιαστικά δεν θα μπλοκάρει τη διαδρομή του πετρελαίου, με αποτέλεσμα υπόγεια ρύπανση. Όσον αφορά την απόδοση, είναι πολύ καλύτερη από την συνήθως χρησιμοποιούμενη κόλλα στη θραύση, όπως η ελίτ πεδίου. Η Phillips Petroleum συνέκρινε επίσης τη σύνθεση αιθέρων κυτταρίνης όπως καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη, καρβοξυμεθυλο υδροξυαιθυλοκυτταρίνη, υδροξυαιθυλοκυτταρίνη, υδροξυπροπυλοκυτταρίνη και μεθυλοκυτταρίνη και αποφάσισε ότι το HEC ήταν η καλύτερη λύση.

Μετά τη χρήση του υγρού θραύσης με 0,6% συγκέντρωση υγρού βάσης HEC και παράγοντα διασύνδεσης θειικού χαλκού στην πετρελαιοπηγή Daqing στην Κίνα, συνάγεται το συμπέρασμα ότι σε σύγκριση με άλλες φυσικές προσφύσεις, η χρήση HEC στο ρευστό θραύσης έχει τα πλεονεκτήματα του «(1) Το βασικό υγρό δεν σαπίζει εύκολα μετά την προετοιμασία και μπορεί να τοποθετηθεί για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. (2) το υπόλειμμα είναι χαμηλό. Και το τελευταίο είναι το κλειδί για την ευρεία χρήση της HEC σε ρωγμές πετρελαιοπηγών στο εξωτερικό.

(3.) Ολοκλήρωση και εργασία:

Το υγρό συμπλήρωσης χαμηλών στερεών του HEC εμποδίζει τα σωματίδια λάσπης να μπλοκάρουν το χώρο της δεξαμενής καθώς πλησιάζει τη δεξαμενή. Οι ιδιότητες απώλειας νερού εμποδίζουν επίσης μεγάλες ποσότητες νερού να εισέλθουν στη δεξαμενή από τη λάσπη για να εξασφαλίσουν την παραγωγική ικανότητα της δεξαμενής.

Το HEC μειώνει την αντίσταση λάσπης, η οποία μειώνει την πίεση της αντλίας και μειώνει την κατανάλωση ενέργειας. Η εξαιρετική του διαλυτότητα σε άλατα διασφαλίζει επίσης ότι δεν υπάρχει καθίζηση κατά την οξίνιση των πηγαδιών πετρελαίου.

Σε εργασίες ολοκλήρωσης και επέμβασης, το ιξώδες του HEC χρησιμοποιείται για τη μεταφορά αμμοχάλικου. Η προσθήκη 0,5-1 kg HEC ανά βαρέλι ρευστού εργασίας μπορεί να μεταφέρει χαλίκι και χαλίκι από τη γεώτρηση, με αποτέλεσμα την καλύτερη ακτινωτή και διαμήκη κατανομή χαλικιού κάτω από την οπή. Η επακόλουθη αφαίρεση του πολυμερούς απλοποιεί σημαντικά τη διαδικασία αφαίρεσης του υγρού επεξεργασίας και ολοκλήρωσης. Σε σπάνιες περιπτώσεις, οι συνθήκες κάτω από την οπή απαιτούν διορθωτικές ενέργειες για να αποτραπεί η επιστροφή της λάσπης στην κεφαλή του φρεατίου κατά τη διάρκεια της γεώτρησης και της εργασίας και της απώλειας υγρού στην κυκλοφορία. Σε αυτή την περίπτωση, ένα διάλυμα HEC υψηλής συγκέντρωσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ταχεία έγχυση 1,3-3,2 kg HEC ανά βαρέλι κάτω από την οπή νερού. Επιπλέον, σε ακραίες περιπτώσεις, περίπου 23 κιλά HEC μπορούν να μπουν σε κάθε βαρέλι ντίζελ και να αντληθούν προς τα κάτω στον άξονα, ενυδατώνοντάς τον αργά καθώς αναμιγνύεται με βράχο νερό στην τρύπα.

Η διαπερατότητα των πυρήνων άμμου κορεσμένου με διάλυμα 500 millidarcy σε συγκέντρωση 0,68 kg HEC ανά βαρέλι μπορεί να αποκατασταθεί σε περισσότερο από 90% με οξίνιση με υδροχλωρικό οξύ. Επιπλέον, το υγρό ολοκλήρωσης HEC που περιέχει ανθρακικό ασβέστιο, το οποίο κατασκευάστηκε από 136 ppm αφιλτράριστο στερεό θαλασσινό νερό ενηλίκων, ανέκτησε το 98% του αρχικού ρυθμού διαρροής αφού το κέικ φίλτρου αφαιρέθηκε από την επιφάνεια του στοιχείου φίλτρου με οξύ.