авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

Методы ограничения водопритока при строительстве и эксплуатации скважин

-- [ Страница 3 ] --

Исследования взаимодействия ионов кальция с исследуемыми сополимерами показали, что они носят электростатический характер. Получаемая при этом полимерная масса неустойчива к опресненным пластовым жидкостям.

Необходимо отметить, что стойкость полученных полимерметаллических комплексов по отношению к пластовой воде с любой степенью минерализации и нефти девонского и бобриковского горизонта Ромашкинского месторождения высокая. Эти данные явились предпосылкой для разграничения области практического применения комплексов гипана и сополимера МАК-ДЭА при ограничении водопритоков в нефтяных скважинах.

На процесс фильтрации и взаимодействия исследуемых сополимеров в пористой среде оказывают влияние размеры ассоциатов макромолекул полимера в растворе, которые зависят от многих факторов, в том числе рН раствора, присутствия солей и других добавок.

Электронно-микроскопические данные показывают, что среднечисловой диаметр глобулярных образований гипана зависит от плотности заряда по полимерной цепи, а также природы и концентрации добавленных катионов. Сопоставление полученных размеров глобул гипана с осредненными размерами поровых каналов свидетельствует о существовании части порового пространства, недоступного фильтрующимся полимерным макромолекулам, что естественно сказывается на водоизолирующих свойствах гипана.

Были проведены исследования по оценке степени заполнения порового объема исследуемыми сополимерами. В качестве сравнительных объектов использовались отверждающаяся фенолформальдегидная смола ТСД-9 и уретановый форполимер УФП-50А. Заполнение порового объема гипаном или сополимером МАК-ДЭА происходит на 8-16%. Смола ТСД -9 и уретановый форполимер заполняют поровый объем на 42-55%. Таким образом, при фильтрации раствора гидролизованного полиакрилонитрила и сополимера МАК-ДЭА в кварцевом песчанике, насыщенном хлоридами кальция или железа, происходит частичное перемешивание раствора полимера и электролита, сопровождающиеся осаждением полимера. Доля закупоривающего эффекта, обусловленная этим фактором, находится в пределах 40-70% от общего эффекта. При поликонденсации смолы ТСД-9 или гидролизе уретанового форполимера УФП-50А в поровом объеме кварцевого песчаника водоизолирующие свойства проявляются, в основном вследствие заполнения порового объема.

Водоизолирующие свойства, получаемые при использовании систем «гипан-хлорное железо» и «сополимер МАК-ДЭА-хлористый кальций», выше, чем у системы «гипан – хлористый кальций». Электронно-микроскопические снимки, полученные на японском растровом электронном микроскопе MINI-SEM, приведенные на рис.1, показывают, что осаждение исследуемых сополимеров в свободном объеме приводит к образованию монолитного твердого осадка. Осадкообразование сополимеров на поверхности кварцевого песчаника при воздействии хлористого кальция происходит в виде рыхлого пористого слоя, имеющего большую удельную поверхность, что обусловлено уменьшением подвижности макромолекул вследствие взаимодействия сополимеров с кварцевым песчаником, приводящего к затруднению протекания релаксационных процессов. Формирование осадков из водного раствора гипана в присутствии хлорного железа в поровом объеме протекает с образованием частиц коллоидной степени дисперсности, поскольку повышается энергия взаимодействия кварца с полимерами.

Выполненные экспериментальные исследования позволили разработать технологию ограничения водопритока с использованием сополимера МАК-ДЭА и усовершенствовать технологию изоляции вод гипаном с целью расширения области применимости. Испытания разработанных водоизолирующих систем на основе гипана и сополимера МАК-ДЭА были проведены на нефтяных месторождениях объединения «Татнефть». Объект эксплуатации был представлен терригенными отложениями девона и карбона. Количество эксплуатируемых пластов одного объекта составляло не более двух. Обводненность добываемой продукции была не менее 70%.

Испытания гипана при искусственной минерализации пласта-обводнителя солями железа и алюминия проводились для подошвенных и „нижних” вод с минерализацией 1000-1100 кг/м3. Сополимер МАК-ДЭА использовался для изоляции подошвенных вод с минерализацией 1140-1180 кг/м3.

Анализируя результаты работ, проведенных на скважинах, следует отметить, что наилучшие результаты достигаются при предварительном закачивании полимера и в последующем закачивании электролита; порционном закачивании полимера и электролита.

Технология ограничения водопритока с использованием гипана при искусственной минерализации пласта-обводнителя алюмохлоридом проведена на скважинах с успешностью 75% и длительностью эффективного периода работ скважин более 18 месяцев.

Технология изоляции вод с использованием реагента МАК-ДЭА проведена на скважинах с успешностью 80% и длительностью эффективного периода 14 месяцев.

В третьей главе приводятся результаты исследований по разработке технологических процессов ремонтно-изоляционных работ с использованием кремнийорганических соединений и синтетических смол.

Тампонирующие материалы на основе кремнийорганических соединений (КОС) нашли широкое применение на нефтяных месторождениях Краснодарского края и Сибири. Это составы, включающие алкоксисилоксаны (АКОР, ВТС-1 и ВТС-2), олигоорганоэтоксихлорсилоксаны (продукт 119-204). Однако эти составы имеют ряд недостатков: АКОРы предпочтительно использовать при повышенных температурах коллектора, так как в температурном диапазоне 20-300С время отверждения сильно замедляется. Благодаря присутствию в составе АКОРа хлоридов титана или железа, он коррозионно активен и может преждевременно отверждаться при хранении. Продукт 119-204 нестабилен в процессе доставки его в пласт.

 а) гипан +хлористый кальций; б) гипан + хлорное железо; в) смола ТСД- +формалин; г)-0

а) гипан +хлористый кальций; б) гипан + хлорное железо; в) смола ТСД- +формалин; г) уретановый полимер УФП-50А, гидролизованный водой

Рисунок 1-Электронно-микроскопические фотографии порового пространства кварцевого песчаника, закупоренного полимерами (увеличение 100х).

В связи с рядом преимуществ, присущих кремнийорганическим жидкостям: хорошей фильтруемостью в пласт; низкой температурой замерзания; стойкостью получаемой тампонирующей массы к температуре и пластовым жидкостям, нами была предпринята попытка по разработке составов на основе кубовых остатков тетраэтоксисилана, являющимся сравнительно дешевым продуктом. Кубовые остатки содержат эфиры ортокремниевых кислот (продукт 119-296). Кроме того, эфир ортокремниевой кислоты легко гомогенизируется, при этом образуются однородные нерасслаивающие смеси с водой. Было установлено, что в качестве гомогенизирующих добавок можно использовать: поверхностно-активные вещества, нейтральные сорастворители (метилкарбинол, кетоны), активные сорастворители (полигликоли, органические кислоты и др.).

В процессе работ с продуктом 119-296Т была отмечена высокая чувствительность сроков отверждения композиций на основе этих продуктов к температуре и концентрации соляной кислоты, поэтому были отработаны рецептуры для зимнего, весенне-зимнего и летнего периода времени. Для зимнего периода в качестве одной из составляющих использовалась пластовая вода горизонта Д1 плотностью 1180 кг/м3, а для летнего периода – пресная техническая вода.

Исследования динамики структурирования на основании изменения динамической вязкости от времени показали, что составы с содержанием продукта, разбавляемые пресной водой, набирают динамическую вязкость быстрее, что объясняет более высокую эффективность тампонажных составов при ограничении водопритока вод с низкой минерализацией.

С целью снижения риска возникновения аварийной ситуации в процессе водоизоляционных работ, с одновременным повышением эффективности изоляции зон водопритока был разработан способ приготовления быстросхватывающегося тампонажного состава в зоне изоляции. При использовании этого способа инициатор структурирования вводится в структурирующийся реагент непосредственно в интервале изоляции, при подъеме колонны насосно-компрессорных труб. В скважину спускаются насосно-компрессорные трубы, глубина спуска которых определяется с таким расчетом, чтобы исключить оставление тампонажного состава в эксплуатационной колонне после его продавки в изолируемый интервал (рис. 2).

а б в г

а) – закачивание компонентов в НКТ; б) - продавливание в межтрубное пространство;

в) – смешивание компонентов в скважине; г) – продавливание в изолируемый интервал

Рисунок 2 - Схема приготовления и закачки быстросхватывающейся тампонажной композиции

Эффективность способа приготовления и закачивания быстросхватывающегося тампонажного состава на основе кремнийорганического продукта 119-296Т в интервале изоляции была испытана при проведении водоизоляционных работ на добывающей скважине № 16338 НГДУ «Альметьевнефть», эксплуатирующей пласты бобриковского горизонта. Результаты проведенных работ положительные. Дополнительная добыча нефти по скважинам, на которых были проведены водоизоляционные работы с использованием тампонажных составов на основе кремнийорганического продукта 119-296Т, в среднем составляет 350 т/скв. На скважине № 16338 суммарная дополнительная добыча нефти составила 831 т/скв.

В процессе изыскания новых тампонирующих составов разработан и апробирован в промышленных условиях кремнийорганический продукт «Силор». На него составлены и утверждены технические условия ТУ 2229-052-0576761-2003.

Силор получают химической переработкой отходов производства кремнийорганических резиновых смесей, герметиков, компаундов, образующихся при изготовлении резинотехнических изделий на основе силиконовых каучуков. В процессе переработки образуется суспензия дисперсного кремнезема (аэросила и белой сажи) в олигомерах алкиловых эфиров ортокремниевых кислот. Тампонажный состав может быть приготовлен смешиванием расчетных объемов кремнийорганического продукта «Силор» и товарной нефти с последующим добавлением водного раствора соляной кислоты. Из приготовленного состава формируется твердая водонерастворимая полимерная масса.

Исследования процесса структурирования рецептур состава на основе продукта «Силор» с различным содержанием аэросила и белой сажи показали, что с увеличением содержания дисперсного кремнезема максимальная температура разогрева состава в процессе структурирования снижается. Содержащийся в кремнийорганическом продукте «Силор» дисперсный кремнезем выполняет роль стабилизатора реакции гидролитической поликонденсации.

Было исследовано влияние количества и концентрации компонентов на физико-механические свойства разработанного тампонажного состава и подобраны оптимальные рецептуры. Соляная кислота является инициатором структурирования, от ее содержания и концентрации в наибольшей степени зависит время отверждения тампонажного состава.

Физико-химические исследования синтетических смол применительно к ВИР были проведены на примере ацетоноформальдегидной (АЦФ) и карбамидоформальдегидной (КФЖ) смол.

Проведенные исследования полимерного состава на основе АЦФ показали возможность ее использования для ремонтно-изоляционных работ на скважинах. Однако применительно к процессам отверждения АЦФ принципиальную трудность представляет влияние объема приготавливаемой композиции на стабильность ее характеристик (табл.2).

Как видно из таблицы 2, в малых объемах приготовленной композиции сроки отверждения более длительны. При больших объемах скорость отверждения сильно возрастает, что связано с экзотермическим характером процесса отверждения, приводящего к сильному разогреву системы. Различия в скоростях потерь тепла за счет рассеивания в окружающую среду и тепла, выделяемого при отверждении, приводит к нестабильности и неуправляемости процесса отверждения. Введение карбамидоформальдегидной смолы (КФЖ) замедляет процесс отверждения ацетоноформальдегидной смолы и позволяет достичь стабильности процесса отверждения независимо от объема приготавливаемой композиции. Отверждение композиции из смол АЦФ и КФЖ замедляется в сравнении со смолой АЦФ в два и более раза, приводя к небольшому подъему температуры и нарастанию вязкости. Как показали методы инфракрасной и ядерной магнитной спектроскопии, в смеси смол наблюдается образование интерполимерных комплексов с участием межмолекулярных водородных связей, что, в конечном итоге, ввиду стерических трудностей, приводит к замедлению роста линейных цепей и пространственной сшивки образующегося полимера.

Таблица 2 – Технологические характеристики полимерной композиции на основе ацетоноформальдегидной смолы (температура окружающей среды 20 0С).

№ п/п Объем полимер-ного раст-вора, см3 Состав раствора, см3 Температура раствора при смешивании ингредиентов, 0С Время отверждения, мин.
АЦФ 10% вод. р-р NaOH начало конец
1 100 91 9 23,0 285 410
3 400 364 36 25,0 195 285
4 500 455 45 26,0 175 275
5 900 819 81 27,5 120 185
6 1000 910 90 27,5 105 155
7 1200 1092 108 28,0 95 140
8 1500 1365 135 30,0 60 120

Невысокая вязкость модифицированных в начальной стадии отверждения смол позволяет осуществлять закачку композиции в скважину при проведении ремонтно-изоляционных работ с меньшими энергозатратами и обеспечить лучшую проницаемость композиции в места нарушений герметичности скважины. Кроме того, смеси КФЖ и АЦФ стабильны в процессе отверждения: гелеобразование и отверждение не зависят от объема композиции (табл. 3), что связано с невысоким тепловыделением по сравнению с отверждением индивидуальных смол.

Необходимо также отметить, что срок хранения смеси смол составляет более года, что в шесть раз превышает срок хранения исходной карбамидоформальдегидной смолы.

Исследования прочностных характеристик полимерного камня, полученного из смеси смол и исходных смол, показали их высокую коррозионную стойкость по отношению к пластовым флюидам.

Технология ликвидации нарушений эксплуатационной колонны и негерметичности цементного кольца (с использованием разработанного состава из ацетоноформальдегидной смолы, пластовой воды и гидроксида натрия) принята к промышленному применению в ОАО «Татнефть». Проведены промысловые работы на 41 скважине с успешностью 70 %.

В ходе выполнения опытно-промысловых работ разработан новый способ ремонтно-изоляционных работ. Применение предложенного способа снижает риск возникновения аварийной ситуации в процессе ремонтно-изоляционных работ с одновременным повышением эффективности изоляции зон водопритока. Суть предложенного способа заключается в следующем. В скважину последовательно закачивают в зону водопритока полимерный состав и цементную суспензию. Закачку цементной суспензии осуществляют после закачки разделительной жидкости, проявляющей одновременно свойства отвердителя полимерного состава и ускорителя отверждения цементной суспензии. До и после разделительной жидкости дополнительно закачивают подушку пресной воды. При использовании этого способа происходит внутрипластовое смешивание полимерного состава, содержащего отвердитель, с дополнительным количеством отвердителя для ускорения отверждения полимерного состава и предотвращения размыва его пластовой водой. Практически одновременно происходит смешивание переднего фронта закачиваемой цементной суспензии с разделительной жидкостью (ускоритель отверждения для цемента), что предотвращает размыв цементной суспензии и быстрое его отверждение.

Таблица 3 - Технологические параметры полимерной тампонажной композиции на основе смеси смол (АЦФ:КФЖ:NaOH 10%) соответственно 1:1:0,5 (температура окружающей среды 20 0С).

Объем полимерного раствора, см3 Температура раствора после смешения компонентов, 0С Время отверждения, мин.
начало конец
100 20 121 190
400 20 115 186
500 20 120 185
900 20 120 185
1000 20 119 180
1500 20 118 182


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.