Hydroxietylcellulosa (HEC) är en viktig vattenlöslig polymer som spelar en viktig roll vid oljeborrning. Som ett cellulosaderivat med unika fysikaliska och kemiska egenskaper används HEC i stor utsträckning vid oljefältsborrning och oljeproduktionsprojekt.
1. Grundläggande egenskaper hos hydroxietylcellulosa (HEC)
Hydroxietylcellulosa (HEC) är en icke-jonisk vattenlöslig polymerförening som erhålls genom kemisk modifiering av naturlig cellulosa. Genom att införa hydroxietylgrupper i cellulosans molekylstruktur har HEC stark hydrofilicitet, så den kan lösas i vatten för att bilda en kolloidal lösning med en viss viskositet. HEC har en stabil molekylstruktur, stark värmebeständighet, relativt inerta kemiska egenskaper, och är giftfri, luktfri och har god biokompatibilitet. Dessa egenskaper gör HEC till ett idealiskt kemiskt tillsatsmedel vid oljeborrning.
2. Mekanism för HEC vid oljeborrning
2.1 Reglering av borrvätskans viskositet
Under oljeborrning är borrvätska (även känd som borrslam) en viktig funktionell vätska, huvudsakligen används för att kyla och smörja borrkronan, transportera borrkax, stabilisera brunnsväggen och förhindra utblåsningar. HEC, som förtjockningsmedel och reologimodifierare, kan förbättra dess arbetseffekt genom att justera viskositeten och de reologiska egenskaperna hos borrvätskan. Efter att HEC har lösts upp i borrvätskan bildar den en tredimensionell nätverksstruktur, vilket avsevärt förbättrar borrvätskans viskositet och därigenom ökar borrvätskans sandbärande kapacitet, vilket säkerställer att borrkaxet smidigt kan föras ut från botten av brunnen och förhindrar blockering av borrhålet.
2.2 Brunnsväggens stabilitet och förebyggande av brunnskollaps
Brunnsväggens stabilitet är en mycket kritisk fråga inom borrteknik. På grund av komplexiteten i den underjordiska stratumstrukturen och den tryckskillnad som genereras under borrning är brunnsväggen ofta benägen att kollapsa eller vara instabilitet. Användningen av HEC i borrvätska kan effektivt förbättra borrvätskans filtreringskontrollförmåga, minska filtreringsförlusten av borrvätska till formationen och sedan bilda en tät lerkaka, effektivt täppa till mikrosprickor i brunnsväggen och förhindra att brunnsväggen blir instabil. Denna effekt är av stor betydelse för att bibehålla brunnsväggens integritet och förhindra brunnskollaps, särskilt i formationer med stark permeabilitet.
2.3 Lågfastfas-system och miljöfördelar
En stor mängd fasta partiklar tillsätts vanligtvis till traditionella borrvätskesystem för att förbättra borrvätskans viskositet och stabilitet. Sådana fasta partiklar är dock benägna att slita på borrutrustning och kan orsaka föroreningar i reservoaren vid efterföljande oljebrunnsproduktion. Som ett effektivt förtjockningsmedel kan HEC bibehålla borrvätskans ideala viskositet och reologiska egenskaper under förhållanden med lågt fastämnesinnehåll, minska slitage på utrustning och minska skador på reservoaren. Dessutom har HEC god biologisk nedbrytbarhet och orsakar inte bestående föroreningar i miljön. Därför, med dagens allt strängare miljöskyddskrav, är fördelarna med HEC mer uppenbara.
3. Fördelar med HEC vid oljeborrning
3.1 God vattenlöslighet och förtjockningseffekt
HEC, som ett vattenlösligt polymermaterial, har god löslighet under olika vattenkvalitetsförhållanden (såsom sötvatten, saltvatten etc.). Detta gör att HEC kan användas i en mängd olika komplexa geologiska miljöer, särskilt i miljöer med hög salthalt, och kan fortfarande bibehålla god förtjockningsprestanda. Dess förtjockningseffekt är betydande, vilket effektivt kan förbättra borrvätskornas reologiska egenskaper, minska problemet med avlagringar av borrkax och förbättra borreffektiviteten.
3.2 Utmärkt temperatur- och saltbeständighet
Vid djup och ultradjup brunnsborrning är formationstemperaturen och trycket höga, och borrvätskan påverkas lätt av hög temperatur och högt tryck och förlorar sin ursprungliga prestanda. HEC har en stabil molekylstruktur och kan bibehålla sin viskositet och reologiska egenskaper vid höga temperaturer och tryck. Dessutom kan HEC i formationsmiljöer med hög salthalt fortfarande bibehålla en god förtjockningseffekt för att förhindra att borrvätskan kondenserar eller destabiliseras på grund av joninterferens. Därför har HEC utmärkt temperatur- och saltbeständighet under komplexa geologiska förhållanden och används ofta i djupa brunnar och svåra borrprojekt.
3.3 Effektiv smörjprestanda
Friktionsproblem under borrning är också en viktig faktor som påverkar borreffektiviteten. Som ett av smörjmedlen i borrvätska kan HEC avsevärt minska friktionskoefficienten mellan borrverktyg och brunnsväggar, minska slitage på utrustning och förlänga borrverktygens livslängd. Denna egenskap är särskilt framträdande i horisontella brunnar, lutande brunnar och andra brunnstyper, vilket bidrar till att minska förekomsten av borrhålsfel och förbättra den totala driftseffektiviteten.
4. Praktisk tillämpning och försiktighetsåtgärder för HEC
4.1 Doseringsmetod och koncentrationskontroll
Doseringsmetoden för HEC påverkar direkt dess dispersions- och upplösningseffekt i borrvätska. Vanligtvis bör HEC gradvis tillsättas borrvätskan under omrörning för att säkerställa att den kan lösas upp jämnt och undvika agglomerering. Samtidigt måste användningskoncentrationen av HEC kontrolleras rimligt i enlighet med formationsförhållanden, borrvätskans prestandakrav etc. En för hög koncentration kan göra att borrvätskan blir för viskös och påverkar fluiditeten; medan en för låg koncentration kanske inte kan utöva sina förtjocknings- och smörjningseffekter fullt ut. Därför bör HEC optimeras och justeras efter faktiska förhållanden när den används.
4.2 Kompatibilitet med andra tillsatser
I faktiska borrvätskesystem tillsätts vanligtvis en mängd olika kemiska tillsatser för att uppnå olika funktioner. Därför är kompatibiliteten mellan HEC och andra tillsatser också en faktor som måste beaktas. HEC visar god kompatibilitet med många vanliga borrvätsketillsatser, såsom vätskeförlustreducerare, smörjmedel, stabilisatorer etc., men under vissa förhållanden kan vissa tillsatser påverka HEC:s förtjockningseffekt eller löslighet. Därför är det vid utformning av formeln nödvändigt att noggrant beakta interaktionen mellan olika tillsatser för att säkerställa stabilitet och konsistens hos borrvätskans prestanda.
4.3 Miljöskydd och behandling av spillvätskor
Med de allt strängare miljöskyddsreglerna har borrvätskors miljövänlighet gradvis fått uppmärksamhet. Som ett material med god biologisk nedbrytbarhet kan användningen av HEC effektivt minska föroreningarna från borrvätskor till miljön. Men efter att borrningen är avslutad måste spillvätskor som innehåller HEC fortfarande behandlas ordentligt för att undvika negativa effekter på den omgivande miljön. Vid behandling av spillvätskor bör vetenskapliga behandlingsmetoder som återvinning och nedbrytning av spillvätskor antas i kombination med lokala miljöskyddsregler och tekniska krav för att säkerställa att miljöpåverkan minimeras.
Hydroxietylcellulosa (HEC) spelar en viktig roll vid oljeborrning. Med sin utmärkta vattenlöslighet, förtjockning, temperatur- och saltbeständighet samt smörjande effekt ger den en pålitlig lösning för att förbättra prestandan hos borrvätskor. Under komplexa geologiska förhållanden och tuffa driftsmiljöer kan tillämpningen av HEC effektivt förbättra borreffektiviteten, minska utrustningens slitage och säkerställa borrhålets stabilitet. Med den kontinuerliga utvecklingen av oljeindustrins teknik kommer tillämpningsmöjligheterna för HEC vid oljeborrning att breddas.
Publiceringstid: 20 sep-2024