Новый очищающий агент позволяет буровым растворам выдерживать экстремальные условия эксплуатации 

Недавно в лаборатории Института нефтепромысловой химии Научно-исследовательского института технологий бурения компании Zhongyuan Petroleum Engineering Company Су Сюэся, эксперт по технологии буровых растворов из этого института, руководил техническими специалистами по тестированию эффективности недавно разработанного многофункционального долговечного полимерного агента для обработки с точки зрения снижения водоотдачи, термостойкости и устойчивости к давлению. Су Сюэсия взяла в руки пакетик с небольшими не совсем белыми гранулированными образцами и сказала: «Просто добавление определенной доли новых очищающих реагентов в буровой раствор может заставить буровой раствор сохранять стабильную текучесть при высокой температуре в 220 градусов по Цельсию».

Спустя два года многофункциональное полимерное средство длительного действия, независимо разработанное институтом на основе концепции «висячей группы», добилось прорывного прогресса. Экспериментальные данные показывают, что этот очищающий агент хорошо работает в экстремальных условиях, таких как высокая температура, высокое содержание соли и высокая плотность. Это не только значительно снижает потери при фильтрации буровых растворов, но также значительно улучшает стабильность и способность буровых растворов противостоять загрязнению, обеспечивая мощную техническую поддержку для эффективной разработки глубоких скважин, сверхглубоких скважин и горизонтальных скважин для сланцевого газа. Это достижение получило первый приз за выдающуюся работу на 21-м Национальном семинаре по обмену технологиями буровых растворов и жидкостей для заканчивания скважин.

Замена традиционных конструкций «висячими группами»

Принцип работы традиционных средств для обработки бурового раствора аналогичен «мылу для мытья посуды для удаления нефтяных пятен» — оно использует заряженные молекулы для поглощения частиц бурового шлама и обертывания их «скользким слоем», тем самым облегчая буровому насосу вымывание шлама из ствола скважины. Однако по мере того, как разведка и разработка нефти и газа постепенно переходят к глубоким скважинам, сверхглубоким скважинам и нетрадиционным месторождениям нефти и газа, геологические условия стали более сложными. Традиционные агенты для обработки буровых растворов подвержены таким проблемам, как снижение молекулярной массы и изменение групп в условиях высокой температуры и высокого сдвига, что приводит к функциональному отказу и высоким затратам на техническое обслуживание.

Кроме того, вязкость традиционных средств обработки слишком высока при низких температурах и слишком низка при высоких температурах, и трудно контролировать как реологию, так и потерю жидкости, что серьезно ограничивает эффективность бурения.

В ответ на эти проблемы Ван Чжунхуа, бывший старший эксперт Sinopec Group Corporation, прорвал механизм действия традиционных лечебных средств и предложил концепцию «висячих групп». Он ввел «висячие группы» в молекулярный дизайн, чтобы превратить механизм действия традиционных лечебных средств, использующих адсорбционные группы и гидратные группы, в механизм действия, основанный на подвесных группах и гидратных группах.

Исследователи использовали «висячие группы» для замены традиционных структур, что похоже на оснащение молекул гибкими «механическими руками»: когда буровой раствор течет, эти «руки» складываются, чтобы уменьшить сопротивление; когда буровой раствор неподвижен, они снова выдвигаются, соединяясь друг с другом, образуя устойчивую сеть, поддерживающую буровой шлам. Это не только обеспечивает текучесть бурового раствора во время строительства, но и сохраняет стабильность бурового раствора во время остановки.

«Этот обрабатывающий агент может решить основную проблему отказа очищающего агента, вызванную групповой десорбцией традиционных адсорбционных групп при высоких температурах». Сказал Ван Чжунхуа.

Используйте меньше, работайте лучше

Лабораторные данные показывают, что новый очищающий агент может выдерживать высокие температуры до 220 градусов по Цельсию, а его характеристики остаются стабильными после замачивания в насыщенной соленой воде. Стоит еще упомянуть, что он объединяет в себе множество функций, таких как утолщение, резка, уменьшение потерь при фильтрации при среднем давлении, потерь при фильтрации при высокой температуре и высоком давлении и т. д. «Раньше проблемы, для которых требовалось более дюжины очищающих средств, теперь могут быть решены с помощью всего двух или трех видов». Су Сюэся ярко сказала: «Это все равно, что носить с собой бумажник, ключницу и визитницу, когда выходишь на улицу, но теперь мобильный телефон может решить все эти проблемы». Этот новый агент для обработки может не только значительно сократить количество типов агентов для обработки бурового раствора, которые необходимо использовать, но также уменьшить общее количество агентов для обработки более чем на 30%. Су Сюэся сказал, что стоимость этой добавки аналогична стоимости обычных полимерных стабилизаторов бурового раствора, но ее характеристики лучше, чем у исходного материала, с хорошей устойчивостью к высоким температурам. Его способность контролировать фильтрацию бурового раствора в условиях высокой температуры и высокого давления лучше, чем у традиционных материалов, что действительно позволяет достичь цели «низкая стоимость и многофункциональность».

Что касается технологии производства, научно-исследовательская группа внедрила технологию «обратно-фазовой микросуспензионной полимеризации». Этот процесс подобен «взрывным шарикам» при приготовлении чая с жемчужным молоком, позволяя сырью вступать в реакцию мельчайшими каплями. В течение всего процесса отсутствуют выбросы сточных вод и газов, а также нет необходимости в сушке и измельчении, что позволяет избежать загрязнения пылью. Полученный готовый продукт представляет собой пористые сферические частицы, которые растворяются гораздо быстрее, чем традиционные порошки, и плавятся под воздействием воды, как шипучие таблетки.

В настоящее время научные исследователи применили эту добавку в условиях работы около 300 скважин в 75 сериях, смоделированных в лаборатории, и результаты экспериментов оказались лучше проектных показателей.

Ван Чжунхуа сказал, что, хотя исследования и разработки достигли замечательных результатов, исследователи все еще углубленно изучают механизм действия агентов для обработки полимеров. Далее научно-исследовательская группа продолжит оптимизировать процесс синтеза, ускорить трансформацию результатов научных исследований и способствовать более широкому применению этой добавки.