드릴링 유체 첨가제: 성능 향상

뚫기 유체 첨가물 및 그 핵심 기능에 대한 이해

굴착물질의 필수적 역할 井孔 안정성, 절단물 운송 및 압력 조절

시추액은 공사를 진행할 때 우물의 몸체에서 마치 혈액과 같은 역할을 합니다. 이 액체는 세 가지 주요 작업을 통해 지하를 안정적으로 유지합니다. 첫째, 지하 암석층에서 유입되는 것을 막기 위해 충분한 압력을 만들어내며, 일반적으로 깊이 1피트당 약 0.5~1파운드 정도의 압력이 필요합니다. 둘째, 이 액체는 시추 중 발생하는 작은 암석 부스러기들을 빠르게 지표면으로 운반하는데, 수직으로 시추할 때는 분당 120피트 이상의 속도로 올라오기도 합니다. 셋째, 구멍 벽면에 얇은 막을 형성하여 주변 암석으로의 과도한 유체 침투를 방지합니다. 작년에 발표된 최근 연구에서는 흥미로운 결과가 나타났습니다. 기업들이 시추액 시스템을 적절히 관리할 경우, 잘못 조합했을 때보다 셰일 지층에서의 불안정한 우물 문제 발생률이 약 3분의 1 정도 감소한다는 것입니다. 이는 시추액 조성을 잘못했을 경우 시간과 비용 측면에서 큰 손실을 초래할 수 있기 때문에 타당한 결과입니다.

첨가제가 복잡한 시추 환경에서 기초 유체 성능을 향상시키는 방법

첨가제는 일반적인 시추 유체를 극한 조건에서도 견딜 수 있는 공학적 솔루션으로 변화시킵니다.

• 합성 폴리머는 고투과성 지층에서 유체 손실 제어 성능을 개선합니다.
• 온도 안정성 윤활제는 방향성 우물에서 토크를 18–22% 감소시킵니다.
• 나노 스케일 재료는 물 민감성 셰일에서 억제를 강화

이러한 개선은 24~48시간 이내에 변형되지 않은 유체가 분해되는 혹독한 환경에서 매우 중요합니다.

굴착 유체 첨가물의 주요 범주 및 주요 목적

경향: 심수 및 HPHT 우물에서 다기능 첨가물 수요 증가

다기능 첨가물 사용량은 지난 해와 비교했을 때 약 25% 증가했습니다. 우물 깊이가 15,000피트 이상인 굴착 작업에서요. 이 새로운 방법들이 눈에 띄는 것은 여러 가지 문제를 동시에 처리할 수 있다는 것입니다. 그들은 극심한 압력 조건에서 액체 손실을 조절합니다. 보통 40도 정도까지 온도가 올라갈 때에도 30분 동안 4mL 이하로 유지됩니다. 동시에, 그들은 문제없이 소금 물 형성에 잘 작동합니다. 게다가 그들은 굴착 끈에 대한 부식으로부터 보호합니다. 사업자 입장에서는 다양한 화학물질이 현장에서 보관될 필요가 줄어들게 되고, 공간과 비용을 절약할 수 있습니다. 게다가, 그것은 류에 대한 최근 산업 지침에 따르면 매년 점점 더 엄격한 환경 규제를 충족시키는 데 도움이됩니다.

중요 첨가물 유형: 액체 손실 통제 및 신생물학적 수정

유체 손실 조절 물질: 셀룰로오스와 합성 중합물질로 인한 형성 손상을 방지

유체 손실 조절제는 유분암 형성에 필터레이트가 들어가는 것을 막아 줌으로써 우물 구멍이 안정되고 저수지 생산성을 유지하도록 합니다. 연구 결과에 따르면 카복시메틸 셀룰로오스 (CMC) 와 같은 셀룰로오스 파생물은 이전 첨가물 옵션에 비해 38%에서 52% 사이의 필터레이션 속도를 줄일 수 있습니다. 또 다른 옵션은 폴리아이온 셀룰로오스 (PAC) 입니다. 거의 투과성이 없는 아주 얇은 필터 케이크를 만듭니다. 이것은 PAC가 반응성 셰일 형성에 대처하는 영역에서 특히 잘 작동하도록 만듭니다. 이 폴리머 물질의 올바른 혼합은 뚫기 유체가 손상되지 않고 여전히 좋은 윤활성 특성과 적절한 흐름 특성을 유지하도록합니다. 물론, 그 단점을 찾는 것은 특정 현장 조건에 따라 약간의 시행착오를 필요로 합니다.

리올로지 수정기: 효율적인 절단 운송을 위해 점성과 젤 강도를 최적화

리올로지 수정체는 스트레스로 인해 유체가 어떻게 행동하는지 조정하여, 각도 우물에서 정착하는 것을 막는 동시에 수직 굴착 섹션에서 절단을 잠그게 유지하는 데 도움이됩니다. 링크드인 데이터에 따르면 이 첨가물은 석유화학 용품의 약 26.6%를 차지합니다. 탄 과 여러 가지 합성 고착제들은 뚫어지기꾼들에게 작업 중에 플라스틱 고착성과 양산점 두 가지를 엄격하게 제어할 수 있게 해준다. 하지만 이 물질을 너무 많이 사용하면 문제가 있습니다. 과도한 양은 너무 강한 젤을 만들어 내며 대부분의 현장 운영자는 물 기반 시스템에서 2.5% 부피 이하의 농도를 유지합니다. 아무도 작업 중간에 다루고 싶지 않은 막힌 파이프 사고에 대한 안전 조치로.

사례 연구: 첨단 유체 손실 첨가물을 사용하여 필터 케이크 두께의 40% 감소

멕시코만의 고온고압 탄산염 암석 저류층 사례에서 벤토나이트를 셀룰로오스-실리카 나노복합재료로 대체함으로써 필터 케이크 두께를 40% 줄였습니다. 이 개선은 지층 손상을 최소화하고 생산률을 18% 향상시켜 까다로운 환경에서 첨단 유체 손실 제어의 가치를 입증했습니다.

과도한 젤 강도와 같은 하부 구멍 위험을 피하기 위해 첨가제 농도의 균형 유지

점도 조절제를 과도하게 사용하면 젤 강도가 25 lb/100평방피트를 초과하는 등 드릴링 유체가 불안정해져 작업 중 토크 및 저항 문제를 더욱 악화시킬 수 있습니다. 실제 현장 보고서를 분석해 보면, 폴리머 첨가제를 단지 0.5%만 추가로 더 넣어도 파이프가 걸릴 확률이 약 12% 증가하는 것으로 나타났습니다. 따라서 대부분의 숙련된 드릴러들은 지하 심부의 조건이 변하더라도 점도를 45~60센티포아즈 사이로 유지하고 젤 강도를 15 lb/100평방피트 이하로 관리하기 위해 실시간 점도계에 의존합니다. 그러나 온도가 지하에서 변동함에 따라 이러한 매개변수들을 유지하는 것은 특히 까다롭기 때문에 작업 내내 지속적인 모니터링과 조정이 필요합니다.

밀도 관리 및 윤활: 중량제 및 유화제

바라이트 대 헤마타이트: 수압 제어를 위한 적절한 중량제 선택

굴착 유체는 가중 물질이 필요하여 작업 중에 형성 압력을 조절할 수 있을 정도로 밀도가 높습니다. 바리트는 4.2 정도의 중력을 가지고 있고, 반응이 거의 없고, 비용을 낮게 하기 때문에 여전히 선택의 대상이 되고 있습니다. 매우 깊은 우물에서 작업할 때 제한된 공간이 있는 곳에서는, 작업자들은 종종 헤마티트로 전환합니다. 이것은 더 작은 양으로 더 많은 밀도를 포장할 수 있다는 것을 의미합니다. 예를 들어 2024년 멕시코만에서 진행된 최근 프로젝트를 들어보죠. 바리트에서 헤마티트로 전환한 팀원들은 전체 유체량을 18.7% 줄이고, 여전히 매 갤론 진흙당 19.2파운드의 무게를 유지했습니다. 또한, 지난 해 포네몬의 보고서에 따르면 폐기물 처리 비용도 거의 7억 4천 달러가 감소했습니다. 공자 크기의 올바른 혼합물을 얻는 것도 매우 중요합니다. 불균형 분포는 우물 구도의 각도 부분에서 느슨한 것 같은 문제를 초래하기 때문입니다.

사례 연구: 고압 구역 에서 정확한 밀도 관리 를 통해 발 발 을 방지

페르미안 하구에 있는 울프캠프 셰일 (Wolfcamp Shale) 은, 굴착자들이 자동 첨가물 주입 시스템과 함께 실시간 밀도 모니터링을 사용하기 시작했을 때 주목할만한 결과를 보였다. 이 접근법은 기본적으로 고압, 고온 우물 12개에서 발생하는 귀찮은 가스 발가락을 막았습니다. 진전 보고서 에 따르면, 진흙 무게 를 목표 값 근처 에 (일 갤론 당 +/- 0.3 파운드) 유지 하는 것 은 액체 손실 을 거의 3분의 1 감소 시켰습니다. 어떻게 이 일이 성공했나요? 그들은 바리트를 안정시키지 않기 위해 강력한 가축 믹서기를 필요로 했습니다. 측정도 매우 정확해야 했습니다. 0.05ppg의 차이까지 측정해야 했습니다. 흥미롭게도 몇몇 팀들은 이미 신경망 모델을 사용해 문제가 발생하기 전에 압력 변화를 예측하는 실험을 하고 있었습니다.

에뮬레이터 와 윤활료: 방향 우물 에서 굴착 줄 성능 을 향상 시키기

첨단 에뮬레이터 기술은 높은 각도 (40°/100 ft를 초과) 에서 굴착 끈을 윤활하기 위해 결정적인 안정적인 기름-물 에뮬레이션을 가능하게합니다. 합성 윤활료는 S 모양 우물 프로파일에서 광유보다 최대 40% 낮은 토크를 입증했습니다. 주요 선택 기준은 다음과 같습니다.

전략: 토크와 견인력을 줄이는 동시에 에뮬션의 안정성을 유지

좋은 에뮬션 안정성을 얻는 것은 기름과 물의 비율을 70/30 정도 유지하고 절단력을 감당할 수 있는 폴리머를 사용하는 것을 보장하는 것만으로도 가능합니다. 2023년 백켄 형성에 실시된 실험에서는 흥미로운 것을 보여주었습니다. 이 특별한 즈비테리온 표면활성 물질을 사용했을 때, 모멘트는 약 18% 감소했습니다. 이 표면활성 물질들은 온도 변화에 잘 적응해 일상적인 작업에 있어서 현장 엔지니어들은 보통 매일 아침 전기 안정성을 확인하고 400볼트 이상의 판도를 목표로 합니다. 또한 염분화기에 칼슘 염화물 수치를 25% 이하로 유지해야 합니다. 그리고 트립 작업 중에 폴리머스 안정기를 잊지 마세요. 그들은 거친 처리 조건에서도 안정적인 발효제를 유지하는 데 큰 차이를 만듭니다.

우물 의 무결성 을 보호 하는 것: 부식 억제제 와 유실 된 순환 물질

부식 억제제: 공격적 인 환경 에서 굴착 끈 과 가루 를 보호

금속 부품은 각종 악성 물질로부터 보호됩니다. 산성 가스, 소금 물, 수소황화물 등은 이 억제제는 기본적으로 분자 수준에서 굴착 끈과 껍질을 코팅합니다. 이것은 우리가 굴착하는 초고온 우물에서 산화율을 상당히 줄여줍니다. 실제로는 80% 정도입니다. 몇몇 새로운 스마트 억제제 공식들은 산업에서도 파장을 일으키고 있습니다. 그들은 장비의 수명을 연장시키고 현장 보고서에 따르면 회사들의 유지보수 비용을 18~20% 절약합니다. 극심한 압력 상황 (HPHT 누구?), pH 안정 억제제는 압력이 15,000 psi를 넘을 때에도 다른 모든 액체와 호환성을 망치지 않고 마술을 합니다.

손실 된 순환 물질 (LCM): 분쇄 된 형식에 있는 유체 손실을 완화

보리 작업에 있어서, 유통물질의 손실은 많은 사람들이 가장 큰 돈 덩어리 문제라고 생각하는 것을 해결합니다. 자연적 암석 파열을 통해 통제할 수 없이 유체가 빠져나가는 것입니다. 견과류 껍질과 같은 곡물 물질은 작은 균열을 막아주는 역할을 합니다. 하지만 플라스틱 조각과 같은 섬유성 물질은 실제로 형성된 후 밀폐를 강화하는데 도움이 됩니다. 2023년 현장 자료를 살펴보면 탄산 형성에 대해 연구하는 연구자들은 한 종류만 사용하는 대신 다양한 종류의 LCM를 섞었을 때 흥미로운 일이 일어났습니다. 이 조합은 단위 솔루션에만 의존하는 이전 방법들에 비해 보리 도중 낭비되는 시간을 약 3분의 2로 줄였습니다.

현장 응용: 페르미안 하구 분쇄 탄산지대에서 LCM 성공

페르미안 계곡에서, 하이브리드 LCM 혼합물은 0.3인치 이상의 골절 폭의 탄산 형성에 98%의 골절 밀폐 효율을 달성했습니다. 운영자는 액체 손실을 35bbl/hr에서 2bbl/hr 이하로 줄였습니다. 변형 가능한 그래피티 물질과 탄력성 입자를 결합하여, 추가 용액의 배포를 최적화하기 위해 실시간 압력 데이터에 의해 안내되었습니다.

자주 묻는 질문

드릴링 유체 첨가제란 무엇인가요?

보리 플루이드 첨가물은 보리 플루이드에 추가된 화합물으로, 보리 플루이드의 물리적, 화학적 특성을 향상시켜 우물 상태의 관리에 도움이 됩니다.

왜 유체 손실 조절 물질이 중요합니까?

유체 손실 제어제는 천공액이 다공성 지층으로 침투하는 것을 최소화하여 우물 벽면의 안정성을 유지하고 저수지 생산성을 극대화합니다.

레올로지 조절제가 시추 작업을 어떻게 최적화합니까?

레올로지 조절제는 시추액의 점도와 항복점(yield point)을 조절하여 수직 구간에서 암편을 효과적으로 부유시키고 경사진 우물에서 침전을 방지합니다.