Nell'ingegneria di perforazione, le prestazioni del fluido di perforazione influenzano direttamente l'efficienza di perforazione e la sicurezza del pozzo. Il formiato di sodio, con le sue proprietà di regolazione della reologia del fluido di perforazione e di miglioramento delle capacità anti-fouling, è diventato un additivo chiave adatto a vari ambienti di perforazione complessi. I suoi scenari applicabili devono essere determinati in modo completo in base alle condizioni geologiche, alla temperatura e alla pressione e ai requisiti del processo di perforazione.
Gli ambienti di pozzi profondi ad alta temperatura sono uno degli scenari applicabili per il formiato di sodio. Quando le profondità di perforazione superano i 3000 metri e le temperature di fondo pozzo superano i 150°C, i fluidi di perforazione tradizionali sono inclini a problemi come un improvviso calo della viscosità e un aumento della perdita di filtrazione. Gli ioni formiato nel formiato di sodio possono formare uno strato di adsorbimento stabile con le particelle di argilla nel fluido di perforazione, inibendo il rigonfiamento per idratazione e la dispersione dell'argilla ad alte temperature e mantenendo una viscosità stabile del fluido di perforazione. Nelle pratiche di perforazione di pozzi ultra-profondi nel giacimento petrolifero di Tarim, i fluidi di perforazione con aggiunta di formiato di sodio hanno mantenuto un tasso di ritenzione della viscosità superiore all'85% a 180°C, significativamente superiore al 60% dei fluidi di perforazione tradizionali, risolvendo efficacemente il problema del degrado delle prestazioni del fluido di perforazione causato dalle alte temperature. Contemporaneamente, la resistenza del formiato di sodio alla contaminazione da sale lo rende adatto all'uso in formazioni ad alta temperatura sale-gesso. Può formare complessi con sali come cloruro di sodio e cloruro di calcio nella formazione, prevenendo la precipitazione di cristalli di sale che danneggiano le proprietà reologiche del fluido di perforazione e garantendo il trasporto di roccia e la stabilità del pozzo in formazioni sale-gesso.
La domanda di formiato di sodio è particolarmente evidente negli ambienti di perforazione con complesse formazioni sensibili all'acqua. Le formazioni sensibili all'acqua contengono minerali argillosi come la montmorillonite, che sono inclini a un grave rigonfiamento per idratazione al contatto con l'acqua, portando ad incidenti come la riduzione del pozzo e il crollo del pozzo. Il formiato di sodio può sostituire gli ioni sodio tra gli strati di minerali argillosi con ioni formiato attraverso lo scambio ionico, formando un film di adsorbimento denso che blocca l'ingresso di acqua nel reticolo argilloso. Nella perforazione di gas di scisto nel bacino del Sichuan, l'uso di fluidi di perforazione a base acquosa contenenti formiato di sodio ha ridotto il tasso di rigonfiamento per idratazione dello scisto dal 35% a meno dell'8%, diminuito il tasso di crollo del pozzo del 60% e accorciato i cicli di perforazione del 15%-20%. Inoltre, nella perforazione di metano da carbone, il formiato di sodio riduce il danno del fluido di perforazione ai giacimenti di carbone. La sua bassa tensione superficiale riduce il blocco dei pori del giacimento di carbone da parte del filtrato del fluido di perforazione, migliorando l'efficienza di produzione di metano da carbone. Rispetto ai fluidi di perforazione tradizionali, la produzione di metano da carbone per pozzo singolo può essere aumentata del 10%-15%.
L'alta salinità e l'alta umidità degli ambienti di perforazione marini e costieri rendono il formiato di sodio un eccellente additivo. Nella perforazione marina, l'intrusione di acqua di mare nel fluido di perforazione porta a un aumento della concentrazione salina e i fluidi di perforazione tradizionali sono inclini alla flocculazione. La tolleranza al sale del formiato di sodio gli consente di adattarsi agli ambienti marini. Lavorando in sinergia con gli agenti di trattamento nei fluidi di perforazione, mantiene buone proprietà reologiche anche in fluidi di perforazione con salinità superiore a 30.000 mg/L. Nella perforazione di un giacimento petrolifero offshore nel Mar Cinese Meridionale, i fluidi di perforazione con aggiunta di formiato di sodio hanno raggiunto una tolleranza al sale di 45.000 mg/L, affrontando con successo i problemi di intrusione di acqua di mare. Inoltre, la biodegradabilità del formiato di sodio soddisfa i requisiti di protezione ambientale marina, con un tasso di biodegradazione superiore al 90% in acqua di mare, prevenendo l'inquinamento dell'ecosistema marino da parte dei fluidi di perforazione tradizionali. Contemporaneamente, nella perforazione intertidale nelle aree costiere, il formiato di sodio migliora la resistenza del fluido di perforazione alla contaminazione da ioni calcio e magnesio, prevenendo la reazione degli ioni calcio e magnesio nella formazione intertidale con i carbonati nel fluido di perforazione per formare precipitati, garantendo la normale circolazione del fluido di perforazione.
Negli ambienti di perforazione poco profondi a bassa temperatura, le funzioni antigelo e di regolazione reologica del formiato di sodio svolgono un ruolo cruciale. Nella perforazione invernale nel bacino di Songliao della Cina nord-orientale, le temperature possono scendere a -30°C, causando il congelamento dei fluidi di perforazione tradizionali e un conseguente brusco aumento della viscosità. Il formiato di sodio può abbassare il punto di congelamento dei fluidi di perforazione; a un livello di aggiunta dell'8%, il punto di congelamento può essere ridotto a meno di -15°C. Contemporaneamente, mantiene una buona fluidità a basse temperature, evitando che una viscosità anomala influenzi l'efficienza di perforazione. Inoltre, nella perforazione in aree di permafrost poco profonde, il formiato di sodio può ridurre il disturbo termico del fluido di perforazione al permafrost. Le sue stabili proprietà reologiche aiutano a controllare la temperatura di circolazione del fluido di perforazione, prevenendo l'instabilità del pozzo causata dallo scioglimento del permafrost e fornendo supporto tecnico per lo sviluppo di risorse petrolifere e di gas poco profonde.
Dai pozzi profondi ad alta temperatura alle formazioni poco profonde a bassa temperatura, dai complessi strati terrestri agli ambienti marini, il formiato di sodio, con i suoi vantaggi prestazionali multidimensionali, è diventato un additivo altamente efficiente adatto a vari ambienti di perforazione. Con l'espansione dell'ingegneria di perforazione in ambienti più complessi ed estremi, l'applicazione del formiato di sodio nei sistemi di fluidi di perforazione sarà ulteriormente approfondita, fornendo un supporto materiale affidabile per la risoluzione delle sfide tecniche nell'ingegneria di perforazione.
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