3 основные функции гидроксиэтилцеллюлозы в бурении нефтяных скважин

Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭК), неионный водорастворимый эфир целлюлозы, стала незаменимым ключевым химическим веществом в нефтяной буровой промышленности благодаря своим превосходным свойствам загущения, контроля потерь и стабилизации суспензии. В таких основных операциях, как бурение, заканчивание скважин и гидроразрыв пласта, HEC регулирует свойства рабочей жидкости, обеспечивая безопасное бурение в сложных пластах. Одновременно с ужесточением экологической политики и ускорением разработки нетрадиционных месторождений нефти и газа потенциал рынка продолжает расширяться, создавая новые возможности для развития как добывающих, так и перерабатывающих сегментов промышленной цепочки.

I. Основная роль гидроксиэтилцеллюлозы в бурении нефтяных скважин

Гидроксиэтилцеллюлоза играет многогранную роль в бурении нефтяных скважин. Ее основная функция - повышение эффективности бурения и защита пластов путем оптимизации свойств бурового раствора. Это достигается за счет трех основных областей применения:

(1) Модификаторы производительности для систем буровых растворов

Гидроксиэтилцеллюлоза служит основной добавкой в буровые растворы на водной основе. Его молекулярные цепи содержат множество гидроксильных групп, которые образуют трехмерные сетевые структуры за счет водородных связей в воде. Это значительно повышает вязкость бурового раствора и его способность удерживать породу, эффективно предотвращая оседание шлама и закупорку ствола скважины. Он особенно подходит для вертикальных скважин, скважин с большим углом наклона и бурения больших стволов. Одновременно HEC адсорбируется на границе раздела бурового раствора и пластовой породы, образуя плотную фильтрующую лепешку, которая существенно снижает потери жидкости. Это предотвращает закупорку пор пласта твердыми частицами бурового раствора, обеспечивая целостность углеводородных путей и сохраняя беспрепятственный приток для последующей добычи. Кроме того, превосходная смазка снижает сопротивление трения между буровым инструментом и стенками ствола скважины, минимизирует потери давления при прокачке и обладает способностью ингибировать дисперсию глины, что снижает риск обрушения ствола скважины.

(2) Ключевые компоненты для жидкостей для заканчивания и ремонта скважин

Жидкости для заканчивания скважин с низким содержанием твердых частиц, в состав которых входит HEC, предотвращают загрязнение пластов частицами грунта. Их превосходный контроль потерь жидкости предотвращает чрезмерное попадание воды в пласт, сохраняя производственную мощность. Для скважин с сильными потерями жидкости или тяжелых нефтяных пластов жидкости для капитального ремонта с HEC обладают такими преимуществами, как низкая проницаемость керна и возможность повторного использования. Они демонстрируют значительную эффективность при ремонте скважин с контролем песка, кислотных испытаниях и других применениях. Компания Liaoning Oilfield использовала жидкости для ремонта скважин с нулевым содержанием твердых частиц HEC для оптимизации множества производственных показателей.

(3) Вспомогательные усилители для жидкостей для гидроразрыва пласта

При проведении операций гидроразрыва пласта в низкопроницаемых коллекторах, таких как сланцевый газ и нефть, гидроксиэтилцеллюлоза служит в качестве усилителя вязкости жидкостей для гидроразрыва. Она повышает вязкость жидкости для транспортировки проппантов вглубь трещин, оставляя при этом минимальное количество остатков после распада геля, что сводит к минимуму закупорку трещин. Это делает его особенно подходящим для пластов с низкой проницаемостью и сложным обратным потоком остатков. По сравнению с традиционными природными камедями жидкости для ГРП на основе HEC устойчивы к порче и обеспечивают длительный срок хранения. Компания Daqing Oilfield продемонстрировала значительные преимущества в защите пласта и стабильности работы после применения жидкостей для гидроразрыва с концентрацией HEC 0,6%.

HEC

II. Оптимальная дозировка гидроксиэтилцеллюлозы

Дозировка гидроксиэтилцеллюлозы должна быть точно отрегулирована в зависимости от условий бурения, характеристик пласта и типа жидкости. Чрезмерное количество может привести к превышению вязкости жидкости и затруднению перекачки, в то время как недостаточное количество не отвечает требованиям производительности. Стандартный диапазон дозировок и влияющие факторы приведены ниже:

(1) Стандартный диапазон дозировок

В буровых растворах на водной основе дозировка гидроксиэтилцеллюлозы обычно составляет от 0,2% до 0,8% от общей массы раствора: Для стандартных пресноводных буровых растворов в неглубоких, рыхлых породах дозировка от 0,2% до 0,5% достаточна для выноса шлама и устойчивости стенок; для глубоких скважин, высокопроницаемых пород или высокоточных специальных растворов дозировка может быть увеличена до 0,4%-0,8% для улучшения контроля потерь и устойчивости. В системах с жидкостью для гидроразрыва пласта дозировка гидроксиэтилцеллюлозы обычно составляет 0,3%-1%, требуя корректировки в зависимости от типа проппанта и глубины гидроразрыва. В глубоких высокотемпературных пластах доля может быть соответствующим образом увеличена, чтобы компенсировать потерю вязкости из-за повышенных температур. В жидкостях для заканчивания и ремонта скважин скорость добавления обычно составляет 0,3%-0,6%, и может быть уменьшена до 0,2%-0,4% в системах с низким содержанием твердых частиц.

(2) Основные влияющие факторы

Основным фактором является окружающая среда: В высокотемпературных (>100°C) и высокосолевых пластах молекулярные цепи гидроксиэтилцеллюлозы подвержены деградации. Следует выбирать продукты с модифицированной гидроксиэтилцеллюлозой, увеличив дозировку на 0,1%-0,2%. Для буровых растворов в сильносоленой морской воде или рассоле дозировка должна быть соответствующим образом увеличена, чтобы противодействовать ионному вмешательству в структуры водородных связей. Также необходимо учитывать совместимость с другими буровыми растворами. При смешивании с такими добавками, как бентонит или барит, необходимо экспериментально скорректировать соотношение HEC, чтобы избежать недостаточного синергетического эффекта или чрезмерного сшивания. Кроме того, требования к процессу бурения существенно влияют на дозировку. Например, при бурении горизонтальных скважин требуется более высокая вязкость для транспортировки шлама, поэтому обычно требуется на 0,1%-0,3% больше HEC, чем при бурении вертикальных скважин.

III. Гидроксиэтилцеллюлоза решает основные проблемы при бурении нефтяных скважин

Бурение нефтяных скважин сталкивается с многочисленными проблемами, включая обрушение ствола скважины, загрязнение пласта и нестабильные свойства бурового раствора. Гидроксиэтилцеллюлоза решает эти важнейшие проблемы благодаря своим уникальным свойствам, обеспечивая безопасность и эффективность работы:

(1) Предотвращение разрушения ствола скважины и стабилизация условий бурения

В неустойчивых породах, таких как рыхлый песчаник и сланец, гидроксиэтилцеллюлоза сгущает буровые растворы, образуя плотные фильтрующие корки. Это двойное действие повышает механическую устойчивость окружающей породы, снижая эрозию в результате размыва раствора, и одновременно подавляет набухание и дисперсию глинистых минералов, предотвращая расширение скважины или обвалы. Во время операций по расширению скважины на месторождении Shengli Oilfield пескосодержащие жидкости на основе HEC эффективно контролировали оседание шлама и нестабильность ствола скважины, повышая эффективность работы более чем на 30%.

(2) Сохранение свойств пласта и повышение коэффициентов извлечения

Чрезмерные потери бурового раствора могут привести к закупорке пор пласта твердыми частицами. Фильтровальная лепешка, образуемая гидроксиэтилцеллюлозой, строго контролирует потерю бурового раствора, предотвращая снижение проницаемости пласта. Кроме того, рабочие жидкости на основе ГЭК отличаются низким содержанием остатков и превосходной биосовместимостью. После завершения работ полное разрушение геля и дренаж приводят к минимальному повреждению пласта. После применения рабочих жидкостей на основе гидроксиэтилцеллюлозы на месторождении Ляохе уровень повреждения проницаемости керна снизился до 10%, что значительно повысило продуктивность пласта. При третичной добыче нефти гидроксиэтилцеллюлоза также служит в качестве заводняющего агента для повышения вязкости вытесняющей жидкости и улучшения коэффициента расхода, что позволяет достичь дополнительного коэффициента извлечения до 7,38%, превосходящего традиционные полиакриламидные полимеры.

(3) Оптимизация стабильности жидкости для сложных условий

Глубокое бурение сталкивается с экстремальными условиями высоких температур и давления, в которых обычные присадки легко разрушаются. Модифицированная гидроксиэтилцеллюлоза сохраняет стабильную вязкость при температуре выше 120°C и демонстрирует отличную солеустойчивость, адаптируясь к сильно минерализованным пластам. Для решения проблемы снижения вязкости при циркуляции бурового раствора псевдопластичные реологические свойства гидроксиэтилцеллюлозы обеспечивают сдвиговое разжижение. Это позволяет снизить давление при циркуляции, сохраняя при этом высокую вязкость для удержания шлама в состоянии покоя, что позволяет сбалансировать эффективность и стабильность работы.

(4) Снижение эксплуатационных расходов и воздействия на окружающую среду

HEC требует минимального использования и подлежит вторичной переработке. На месторождении Ляохэ скорость утилизации жидкости для ремонта скважин с использованием гидроксиэтилцеллюлозы превышает 80%, что значительно снижает расходы на химикаты. Кроме того, ГЭК легко поддается биологическому разложению со скоростью разложения до 92%, что значительно превосходит традиционные синтетические полимеры, что позволяет эффективно снизить загрязнение бурового шлама и соответствует экологической политике, предписывающей экологически чистые методы бурения.

HEC

IV. Перспективы рынка гидроксиэтилцеллюлозы для бурения нефтяных скважин

Благодаря глобальному восстановлению добычи нефти и газа, ускоренной добыче нетрадиционных видов нефти и газа и экологической политике, рынок гидроксиэтилцеллюлозы для бурения нефтяных скважин демонстрирует устойчивый рост с широким потенциалом развития:

(1) Продолжение расширения рынка

По данным Grand View Research, мировой рынок гидроксиэтилцеллюлозы для нефтяных месторождений достиг $125,8 млн в 2021 году. Согласно прогнозам, в период с 2022 по 2030 год его темпы роста составят 4,9%, а к 2030 году он превысит $192 миллиона. Азиатско-Тихоокеанский регион является крупнейшим потребительским рынком, причем Китай становится самой быстрорастущей страной благодаря активизации усилий по разработке месторождений сланцевого газа и нефти. Прогнозируется, что рынок жидкофазной гидроксиэтилцеллюлозы в Китае будет расти с ежегодным темпом CAGR, превышающим 5%.

(2) Слияние множества движущих факторов

Спрос на разработку нетрадиционных месторождений нефти и газа является основной движущей силой. Добыча сланцевого газа и нефти требует от буровых растворов и жидкостей для гидроразрыва пласта более высоких эксплуатационных характеристик, и преимущества гидроксиэтилцеллюлозы с низким содержанием остатков и высокой стабильностью идеально соответствуют этим требованиям. Экологическая политика ускоряет модернизацию отрасли. Агентство по охране окружающей среды США требует, чтобы к 2025 году уровень биоразлагаемости наземных буровых растворов составлял не менее 75%, а Китай установил целевой показатель внутреннего производства биоматериалов для буровых растворов в размере 50% к 2030 году, что стимулирует замену традиционных синтетических добавок на гидроксиэтилцеллюлозу на биооснове. Кроме того, мировые мощности по переработке биомассы увеличиваются в среднем на 15% в год, обеспечивая недорогое сырье для гидроксиэтилцеллюлозы и еще больше ускоряя ее широкое внедрение.

(3) Технологические достижения определяют траекторию развития

Будущие продукты на основе гидроксиэтилцеллюлозы будут развиваться в направлении многофункциональности и повышенной устойчивости к высоким температурам и солености. Гидроксиэтилцеллюлоза, модифицированная полисахаридами галофильных бактерий, разработанная Китайской академией наук, может непрерывно работать в течение 120 часов без сбоев в условиях сверхглубокой скважины при температуре 210°C. Био-основа ГЭК стала горячей точкой исследований. Гидроксиэтилцеллюлоза, полученная из сельскохозяйственных отходов, таких как сахарный тростник и солома, вступила в стадию пилотного тестирования, снизив затраты на 17%-23% по сравнению с продуктами на основе нефти. По прогнозам, производственные мощности на уровне десяти тысяч тонн будут созданы к 2026 году. Одновременно с этим на рынок стремительно проникают многофункциональные продукты. Продукты на основе ГЭК, сочетающие в себе загущающие и ингибирующие свойства, уже заняли 12% долю рынка, имея значительный потенциал роста в будущем.

V. Стратегии использования возможностей дилерами

Перед лицом возможностей роста на рынке HEC компании, входящие в отраслевую цепочку, должны точно определить спрос, оптимизировать распределение ресурсов и стремиться к дифференцированному развитию:

(1) Покупатели: Сосредоточьтесь на совместимости характеристик и контроле затрат

Нефтепромысловые предприятия и буровые сервисные компании должны выбирать индивидуальные продукты в зависимости от характеристик пласта. Модифицированная гидроксиэтилцеллюлоза должна быть приоритетной для глубоких, высокотемпературных и высокосолевых пластов, а продукты на биооснове должны быть приоритетными в экологически чувствительных районах. Лабораторные испытания должны проверять совместимость продукта с рабочими жидкостями, чтобы избежать эксплуатационных рисков, вызванных некачественными характеристиками. Для контроля затрат долгосрочные соглашения с поставщиками позволяют зафиксировать цены на сырье. Одновременно оптимизируйте протоколы добавления, точно выверяя соотношения, чтобы снизить перерасход. Кроме того, изучите возможности внутреннего замещения. Ведущие отечественные производители наладили цепочки поставок сырья, и гидроксиэтилцеллюлоза отечественного производства обладает значительными преимуществами с точки зрения затрат и производительности, снижая зависимость от импорта (в настоящее время он по-прежнему составляет 65%).

(2) Дистрибьюторы: Углубление развития каналов и дополнительные услуги

Развертывание каналов должно быть сосредоточено на основных районах добычи и рынках спроса. На внутреннем рынке приоритет отдается регионам, богатым сланцевым газом, таким как Сычуань и Синьцзян. На международном уровне сосредоточьтесь на быстрорастущих регионах в Северной Америке и Азиатско-Тихоокеанском регионе. Установите стабильные партнерские отношения с такими мировыми гигантами, как Dow и Ashland,Микем а также отечественные игроки, такие как Shandong Tenessyдиверсифицировать портфель продуктов и удовлетворять многоуровневые потребности. Повышение качества обслуживания - ключ к дифференциации. Оказывайте техническую поддержку, например, консультируйте на месте по вопросам соотношения добавок и оптимизированных рецептур буровых растворов. Одновременно создавайте системы распределения запасов для обеспечения непрерывного снабжения буровых операций. Кроме того, активно развивайте линейки продуктов на основе биологических материалов HEC и сотрудничайте с научно-исследовательскими компаниями, чтобы получить дивиденды от экологической модернизации. Для удовлетворения индивидуальных запросов нефтесервисных гигантов разрабатывайте многофункциональные решения на основе гидроксиэтилцеллюлозы, чтобы повысить барьеры сотрудничества.

(3)Лучший поставщик гидроксиэтилцеллюлозы

МикемЯвляясь глобальным поставщиком специальных химикатов, компания неуклонно увеличивает свою долю на международном рынке. Melacoll™Компания, являющаяся ключевым брендом в серии эфиров целлюлозы и, в частности, поставщиком гидроксиэтилцеллюлозы, владеет значительным завод по производству гидроксиэтилцеллюлозы в провинции Шаньдун, Китай. После более чем двух десятилетий развития, характеристики продукции были значительно улучшены, расширились от одноразового применения в строительстве до различных областей, включая бурение нефтяных скважин, текстиль и бытовые моющие средства, заслужив признание клиентов.

Заключение

Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭК), благодаря своей многофункциональности и экологическим преимуществам при бурении нефтяных скважин, стала одним из основных химических веществ для разработки нетрадиционных месторождений нефти и газа. Благодаря технологическому прогрессу и политическим стимулам рынок стремится к высокому росту. Для участников отрасли покупатели должны оптимизировать стратегии закупок, ориентируясь на совместимость характеристик, а дистрибьюторы - расширять каналы сбыта и предлагать услуги для создания стоимости. Вместе они смогут воспользоваться возможностями отрасли и продвинуть крупномасштабное и высокотехнологичное применение гидроксиэтилцеллюлозы в нефтяном бурении.