De acuerdo con las diferencias en la composición química, el mecanismo de acción y los escenarios de aplicación, los estabilizadores de arcilla utilizados en los campos petroleros se pueden dividir en cuatro categorías principales, y varios productos se centran en sus propiedades, costos y condiciones aplicables, proporcionando opciones diversificadas para el desarrollo de diferentes tipos de depósitos de petróleo y gas.

(1) sales inorgánicas, estabilizadores de arcilla alcalina inorgánica

Se trata de los primeros estabilizadores de arcilla aplicados a los campos petroleros, que incluyen principalmente cloruro de potasio (kcl), cloruro de sodio (nacl), cloruro de amonio (nh ₄ cll), cloruro de calcio (caclSc) e hidróxido de sodio (naoh), entre otros.

Características centrales

Ventajas: amplia gama de fuentes de materias primas, bajo precio (el precio de la tonelada suele ser de 1000 - 3000 yuanes), proceso de construcción simple, se puede disolver directamente en agua y luego inyectar en el depósito; El efecto antiinflacionario a corto plazo de las Arcillas expansivas como el montículo es significativo, y cuando la concentración añadida es del 2% al 5%, la tasa antiinflacionaria puede alcanzar el 80% al 90%; Buena compatibilidad con otros agentes químicos y no es propensa a reacciones adversas.

Limitaciones: mala estabilidad, fácil de diluir y lavar por el agua de formación, corta vida útil (generalmente 1 - 3 meses), requiere inyección complementaria periódica; Solo puede inhibir la expansión a través de la neutralización de la carga eléctrica, lo que tiene un bajo efecto inhibidor en el transporte de partículas de arcilla; El uso de altas concentraciones aumentará la mineralización del agua de la formación, lo que puede desencadenar la precipitación de escala de sal y causar daños secundarios.

Escenarios de aplicación

Adecuado para depósitos convencionales de petróleo y gas poco profundos, de alto agujero y alta permeabilidad, con bajo contenido de arcilla (menosdel 5%), especialmente adecuado para el pretratamiento de fluidos de perforación y terminación, así como para las necesidades temporales de prevención de inflación en operaciones de aumento de la producción a corto plazo (como acidificación y fracturación). Por ejemplo, durante la perforación, un campo petrolero de arenisca poco profunda agregó un 3% de cloruro de potasio al líquido de perforación, lo que frenó efectivamente la expansión de la arcilla, y la tasa de daño de permeabilidad del depósito cayó al 65% cuando nunca se agregó durante la perforación al 20%.

(2) estabilizadores de arcilla de polímeros inorgánicos

Este tipo de estabilizadores están representados por cloruro de aluminio polimérico (pac), cloruro de hierro polimérico (pfc), sulfato de aluminio polimérico (pas), etc., que actúan mediante la polimerización para producir complejos hidroxi polinucleares.

Características centrales

Ventaja: el precio es moderado (precio de la tonelada es de 3.000 - 8.000 yuanes), el efecto antiinflacionario es duradero y el período de validez puede alcanzar los 6 - 12 meses; Tiene el doble efecto de neutralización de carga y fijación de adsorción, que no sólo puede inhibir la expansión de la arcilla, sino también detener eficazmente el transporte de partículas de arcilla; Tiene una buena resistencia a la temperatura y se puede utilizar en formaciones de temperatura media y alta por debajo de 120 ℃.

Limitaciones: el rango de pH aplicable es estrecho, solo puede existir de manera estable en condiciones ácidas o débiles de pH 3 - 6, y es propenso a la precipitación hidrolítica en formaciones neutrales o alcalinas, lo que resulta en daños secundarios en el depósito; No se aplica a los depósitos de carbonatos, ya que las sustancias ácidas producidas por su degradación reaccionan con los carbonatos para generar precipitaciones de CO2 y sales; Algunos productos son corrosivos y deben combinarse con inhibidores de corrosión.

Escenarios de aplicación

Adecuado para depósitos de arenisca, formaciones ácidas o débilmente ácidas, así como depósitos de petróleo y gas de permeabilidad media y baja con contenido de arcilla medio (5% - 15%), especialmente adecuado para las necesidades de prevención de inflación a largo plazo de los campos petroleros de desarrollo por inyección de agua. Por ejemplo, un campo petrolero de arenisca de permeabilidad media añade un estabilizador de arcilla de cloruro de aluminio polimérico del 0,5% al sistema de inyección de agua, el fenómeno de migración de arcilla en el Fondo del pozo petrolero disminuye significativamente, la tasa de retención de permeabilidad del depósito aumenta del 70% al 85%, y la producción diaria de petróleo del pozo petrolero se estabiliza en 8 - 10 T.

(3) estabilizadores de arcilla tensoactivos catiónicos

La estructura molecular de este tipo de estabilizadores contiene grupos catiónicos (como la base de amonio cuaternario, la base de piridina) y alquilos de cadena larga, y los productos representativos incluyen bromuro de trimetilamonio de cetilo (ctab), cloruro de Bencilo de dodecilo (1227), cloruro de amonio de alquilo dieciocho, etc.

Características centrales

Ventajas: fuerte capacidad de adsorción, puede adherirse firmemente a la superficie de las partículas de arcilla a través de la adsorción estática y la acción hidrofóbica, no es fácil de lavar por el agua, la vida útil puede alcanzar los 12 - 24 meses; Tanto la prevención de la inflación como la prevención de la migración tienen efectos, y la tasa de prevención de la inflación puede alcanzar más del 90%; La resistencia a la sal es mejor y se puede mantener un efecto estable en formaciones con una mineralización ≤ 20 × 10 mg / L.

Limitaciones: hará que la superficie de la roca del embalse cambie de humedad del agua a humedad del petróleo, reducirá la penetración de la fase de petróleo y gas, lo que dará lugar a un aumento de la resistencia al flujo de petróleo crudo y una breve disminución de la producción en algunos pozos petroleros; El costo es más alto (el precio de la tonelada es de 8000 - 15000 yuanes); Mala biodegradabilidad y aplicación limitada en áreas sensibles a la protección del medio ambiente; La compatibilidad con algunos agentes químicos aniónicos (como demulsificantes aniónicos y dispersantes) es pobre y es propensa a la reacción de floculación.

Escenarios de aplicación

Se aplica a los depósitos de petróleo y gas de nivel medio y profundo con alto contenido de arcilla (10% - 20%) y que requieren estabilidad a largo plazo, especialmente a los bloques con suficiente energía de los depósitos y menor impacto de la permeabilidad de la fase de petróleo y gas en la producción. Por ejemplo, un campo petrolero de arenisca profunda utiliza un estabilizador de arcilla compuesto de bromuro de cetiltrimetilamonio y cloruro de potasio, con una concentración añadida del 1%, una tasa de prevención de inflación del depósito del 92% después del tratamiento, la migración de arcilla se frena efectivamente y el ciclo de producción estable del pozo petrolero se alarga de 2 a 3 años.

(4) estabilizadores de arcilla de polímero catiónico orgánico

Este es actualmente el tipo de estabilizador de arcilla más utilizado y con las mejores propiedades integrales. la cadena Molecular contiene una gran cantidad de grupos catiónicos (como la base de amonio cuaternario y la base de amina). los productos representativos incluyen sal de amonio cuaternario polimérico - 6, sal de amonio cuaternario polimérico - 7, Poliacrilamida catiónica (cpam), polímero de poliamina, etc.

Características centrales

Ventajas: amplia gama de aplicaciones, se puede utilizar en todo tipo de depósitos, como arenisca y esquisto, así como en diferentes formaciones de ph, como ácidos, neutrales y álcalis débiles; El efecto de prevención de la inflación y la migración es excelente, la tasa de prevención de la inflación puede alcanzar más del 95%, y las partículas de arcilla se pueden fijar firmemente a través del efecto de enredo de la cadena molecular, con una fuerte resistencia al agua, el aceite y el lavado ácido y alcalino, y una vida útil de hasta 24 - 36 meses; Tiene poco impacto en la humectabilidad del depósito y no reducirá significativamente la permeabilidad de la fase de petróleo y gas; Buena compatibilidad con otros agentes químicos, se puede combinar con líquidos acidificados, líquidos de fracturación, inhibidores, etc.

Limitaciones: el costo es relativamente alto (precio de la tonelada es de 10000 - 20000 yuanes); Algunos productos son fáciles de romper en cadenas moleculares a altas temperaturas (> 150 ℃), lo que resulta en una disminución del rendimiento; El proceso de preparación es complejo y la calidad y estabilidad de algunos productos deben mejorarse.

Escenarios de aplicación

Es adecuado para todo tipo de depósitos de petróleo y gas, especialmente para depósitos de petróleo y gas profundos de alta temperatura y alta presión, baja permeabilidad y baja permeabilidad, así como depósitos de petróleo y gas no convencionales con alto contenido de arcilla (15% - 30%) y alto riesgo de daño (como gas de esquisto y metano de carbón). Por ejemplo, un campo de gas de esquisto en la cuenca de Sichuan de China agregó un 1,5% de estabilizador de arcilla de sal de amonio cuaternario polimérico a las operaciones de fracturación, lo que frenó efectivamente la expansión y migración del montículo en el esquisto, la tasa de retorno del líquido de fracturación aumentó del 60% al 85%, la producción diaria de gas de esquisto alcanzó los 150.000 metros cúbicos y el ciclo de producción estable se extendió por 3 - 5 años.

(5) nuevos estabilizadores especiales de arcilla

Con la expansión del desarrollo de petróleo y gas a formaciones más complejas, surgieron nuevos estabilizadores especiales de arcilla, incluidos principalmente estabilizadores de arcilla a base biológica, estabilizadores de arcilla a base de nanomateriales, estabilizadores de arcilla de respuesta inteligente, etc., que proporcionaron nuevas soluciones para resolver el problema del daño de arcilla en condiciones extremas.

Estabilizador de arcilla a base biológica: con extractos vegetales naturales (como chitosan, derivados del almidón) o productos de fermentación microbiana como materia prima, tiene las características de alta biodegradabilidad (≥ 90%), baja toxicidad y amigable con el medio ambiente, y es adecuado para el desarrollo de campos de petróleo y gas en áreas ecológicamente sensibles. Por ejemplo, los estabilizadores de arcilla de sal de amonio cuaternario de chitosan, con una tasa antiinflacionaria del 90% y una tasa de biodegradación superior al 95%, se han aplicado con éxito en campos petroleros dentro de la reserva ecológica de la cuenca del Río amarillo.

Estabilizadores de arcilla a base de nanomateriales: utilizando el efecto de tamaño pequeño y la Alta superficie específica de las nanopartículas (como nanosílice y nanoalúmina), se absorben en la superficie de las partículas de arcilla y se llenan los huecos entre capas para inhibir la expansión y el transporte, con una excelente resistencia a la temperatura y la sal, y se pueden utilizar en condiciones extremas por encima de 200 ℃ y una mineralización de 30 × 10 mg / L.

Estabilizador de arcilla de respuesta inteligente: puede ajustar automáticamente el modo de Acción de acuerdo con los cambios en el entorno de la formación (como temperatura, ph, mineralización de fluidos), como el estabilizador de respuesta a temperatura para mantener la fluidez a temperatura ambiente, solidificarse después de entrar en la formación de alta temperatura, formando una capa protectora duradera y estable, adecuada para depósitos profundos de petróleo y gas de alta temperatura.