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 ||

Повышение эффективности первичного вскрытия и освоения продуктивных пластов на основе применения биополимерных растворов

-- [ Страница 2 ] --

Полученные результаты показывают, что по основным технологическим характеристикам данные составы можно разделить на две группы. В первую группу входят биополимерные растворы на основе реагентов Rodhopol и Barrixan, для них характерно низкое значение водоотдачи (в среднем в 2 раза ниже, чем у составов другой группы) и высокая пластическая вязкость, остальные показатели меняются не значительно.

Реагенты, входящие в первую группу, являются более перспективными, т.к. обладают наилучшими технологическими показателями.

Биополимер Rodhopol является широко распространённым реагентом из США. В то же время его цена в 2006 году достигала у некоторых поставщиков до 500 тыс. руб. за тонну. Barrixan также относится к экзополисахаридам, но его производство развёрнуто в Австралии. На момент проведения опытов цена биополимера Barrixan составляла 150 тыс. руб. за тонну. Поэтому, исходя из сочетания технико-экономических показателей, для дальнейших исследований был выбран реагент Barrixan.

При технологических операций промывки скважины регулирование свойств буровых растворов достигается изменением концентраций базового состава или введением дополнительных реагентов. Для изучения влияния концентрации биополимера в растворе, были проведены исследования зависимости технологических параметров буровых растворов от содержания реагента Barrixan.

В стандартных термобарических условиях макромолекулы биополимера в растворе сворачиваются в двойные спирали (длиной до 10 мкм), которые уложены в плотные пучки. Структурно-механические свойства биополимерных растворов определяются интенсивностью взаимодействия структурообразующих компонентов указанного раствора между собой, при этом пластическая вязкость системы зависит от концентрации вещества в биополимерном растворе, а динамическое напряжение сдвига – от взаимодействия между структурными единицами.

Анализ проведённых исследований влияния концентрации биополимера на технологические показатели безглинистого биополимерного раствора показал, что оптимальное содержание реагента Barrixan составляет от 0,3 до 0,5 % мас., так как при большей его концентрации в буровом растворе будет возрастать гидравлическое сопротивление в циркуляционной системе, и снижаться механическая скорость бурения.

Изучение влияния скорости сдвига на вязкость биополимерного раствора 0,5 % мас. реагента Barrixan показало, что при низких скоростях сдвига, характерных при фильтрации биополимерного раствора по каналам пустотной среды, реологическое поведение указанного раствора подчиняется модели Оствальда - де Ваале и описывается уравнением

где  – напряжение сдвига;

 – скорость деформации;

K – показатель консистентности, Пас;

n – показатель нелинейности, безразмерная величина.

С учётом проведённых исследований данная реологическая модель принимает следующий вид

Условия эксплуатации буровых растворов отличаются большим разнообразием, поэтому было исследовано влияние на пластическую вязкость температуры и pH среды. Анализ результатов исследований показал, что пластическая вязкость биополимерного раствора 0,5 % мас. реагента Barrixan остаётся стабильной до 90 С, в то время как у биополимерного раствора 0,5 % мас. реагента Rodhopol пластическая вязкость при нагреве до 70 С снижается в 4 раза от начального значения. Это свидетельствует о незначительном влиянии температуры на пластическую вязкость биополимерного раствора на основе реагента Barrixan, что облегчает прогнозирование свойств бурового раствора с этим биополимером на забое скважины. В случае биополимерного раствора на основе реагента Rodhopol, температура оказывает существенное влияние на пластическую вязкость, что приводит к усложнению методики прогнозирования поведения бурового раствора на основе биополимера Rodhopol на забое скважины.

Анализ влияния pH среды на пластическую вязкость биополимерных растворов 0,2 и 0,4 % мас. реагента Barrixan, показал, что пластическая вязкость практически не изменяется в широком диапазоне варьирования водородного показателя, это подтверждает границы оптимального содержания реагента Barrixan в биополимерном растворе в пределах 0,3-0,5 % мас.

Следующей важной характеристикой бурового раствора, влияющей на фильтрационно-емкостные свойства продуктивных пластов при их первичном вскрытии и освоении, является гидрофобизация глинистых частиц входящих в состав терригенных пород-коллекторов.

Результаты исследования влияния различных составов на набухаемость монтмориллонитовых (бентонитовых) глин представлены в табл. 2.

Таблица 2

Набухание бентонита

Состав раствора, % мас. Относительное набухание, %
Дистиллированная вода 18,6
0,5% Barrixan 15
0,5% KCl + 0,5% Barrixan 9,1
1,5% KCl + 0,5% Barrixan 7,4
2,5% KCl + 0,5% Barrixan 2,7

Анализ полученных результатов показывает, что с увеличением содержания хлористого калия гидрофильность глинистых частиц заметно снижается, при этом набухание глины при концентрации в буровом растворе 2,5 % КСl и 0,5 % Barrixan частиц уменьшается более чем в 6 раз, по сравнению с набуханием в дистиллированной воде. Таким образом, введение хлористого калия в количестве 2,5 % позволяет снижать негативное влияние биополимерного бурового раствора на фильтрационно-емкостные свойства продуктивных пластов.

Как известно, биополимерные буровые растворы подвержены биодеструкции, в связи с этим, были проведены исследования изменения технологических параметров биополимерных растворов с течением времени, результаты которых представленные на рис. 1 и рис. 2.

Анализ результатов показывает, что стабильность технологических параметров биополимерного раствора на основе реагента Barrixan более чем в 2 раза превосходит стабильность технологических параметров биополимерного раствора, приготовленных на основе более дорогостоящего реагента Rodhopol. Это позволяет использовать буровой раствор на основе биополимера Barrixan до 6 суток, что вполне достаточно для проведения вскрытия большинства нефтегазовых залежей.

С целью изучения скорости изменения технологических параметров, в зависимости от концентрации реагента Barrixan в биополимерном растворе, были проведены исследования условной вязкости, водоотдача, статического напряжения сдвига, пластической вязкости и динамического напряжения сдвига через один и 24 часа после приготовления буровых растворов.

Анализ результатов исследований показал, что интенсивность ухудшения водоотдачи, с увеличением концентрации реагента в биополимерном растворе снижется. Для реологических показателей, наоборот, характерен рост интенсивности ухудшения параметров с увеличением концентрации. Таким образом, по мере увеличения концентрации реагента Barrixan в биополимерном растворе, скорость изменения технологических параметров возрастает для реологических параметров и снижается для водоотдачи.

Введение алюмокалиевых квасцов позволяет стабилизировать изменение технологических параметров биополимерных растворов на основе реагента Barrixan, что представлено на рис. 3.

 Рис. 1.Изменение с течением времени пластической вязкости биполимерных растворов -3
Рис. 1.Изменение с течением времени пластической вязкости биполимерных растворов
 Рис. 2. Изменение с течением времени водоотдачи биполимерных растворов (обозначения-4
Рис. 2. Изменение с течением времени водоотдачи биполимерных растворов (обозначения см. на рис. 1)
 Рис. 3. Влияние алюмокалиевых квасцов на пластическую вязкость биополимерных-5
Рис. 3. Влияние алюмокалиевых квасцов на пластическую вязкость биополимерных растворов на основе реагента Barrixan

Анализ указанных зависимостей реологических параметров показывает, что в первые пять суток после приготовления бурового раствора наблюдается наибольшее изменение пластической вязкости, это связано с интенсивным протеканием конкурирующих процессов разрушения структуры (в результате биодеструкции) - комплексообразование (за счёт сшивки молекул биополимера ионами соли). Для биополимерных растворов с алюмокалиевыми квасцами пластическая вязкость изменяется не более чем на 25 % от начальных значений. В то же время в растворе, где присутствует только биополимер, параметры меняются почти в 2 раза от начальных значений и после 6 суток наблюдается окончательное ухудшение всех технологических параметров.

Третья глава заканчивается разработкой рецептур промывочных жидкостей для бурения скважин и вскрытия продуктивной толщи, позволяющих снизить материальные затраты на бурение и повысить сохранность фильтрационно-емкостных свойств продуктивных пластов, а также построением комплекта номограмм для оперативного определения оптимальной концентрации компонентов в биополимерном буровом растворе. Как показали результаты исследований, наибольший эффект регулирования технологических параметров биополимерных растворов на основе 0,5 % мас. реагента Barrixan был достигнут при совместном использовании крахмального реагента Foralys 380-P в концентрациях 0,5-1,5 % мас. и хлористого калия до 3 % мас.

В четвертой главе проводятся исследования фильтрационных процессов в терригенных нефтенасыщенных породах при их взаимодействии с буровыми растворами и его фильтратом.

Для установления влияния различных составов промывочных жидкостей на проницаемость нефтенасыщенных терригенных пород были проведены исследования на компрессионно-фильтрационной установке по фильтрации глинистого раствора, малоглинистого раствора на основе полиакриламида и безглинистого биополимерного раствора, результаты которых представлены на рис. 4.

Анализ графиков показывает, что безглинистый буровой раствор на основе биополимера прекращает фильтроваться, проникая в нефтенасыщенную пористую среду до 3 см, в то время как остальные буровые растворы проникнув более чем на 5 см продолжают фильтроваться далее.

Это связано с низким перепадом давления фильтрования, в результате чего у глинистых буровых растворов формируется рыхлая корка, что не обеспечивает надёжной защиты терригенной породы от проникновения фильтрата буровых растворов. В случае биополимерного бурового раствора проникновение флюида в терригенную породу сопровождается резким возрастанием вязкости фильтрата, это приводит к надёжной защите призабойной зоны скважины.

 Рис. 4. Зависимость проницаемости нефтенасыщенной терригенной породы от объёма-6
Рис. 4. Зависимость проницаемости нефтенасыщенной терригенной породы от объёма отфильтрованного флюида

Таким образом, биополимерные буровые растворы являются наиболее эффективными в случаях вскрытия и освоения продуктивных залежей с аномально низкими пластовыми давлениями, низкой проницаемостью коллектора и значительной вязкостью углеводородного сырья.

В пятой главе дается оценка экономической эффективности применения бурового раствора на основе биополимера Barrixan, которая показала, что при сохранении основных технологических показателей можно добиться снижения стоимости бурового раствора для бурения скважины глубиной 2700 м, при объёме промывочной жидкости 121,3 м3 с 412 тыс. руб., в случае применения биополимерного бурового раствора на основе реагента Rodhopol до 241 тыс. руб., в случае применения биополимерного бурового раствора на основе реагента Barrixan.

Основные выводы отражают обобщённые результаты исследований, выполненных в соответствии с поставленными задачами, решение которых обеспечило достижение автором цели диссертационной работы.

Основные выводы и рекомендации

  1. Разработанные составы безглинистых буровых растворов на основе экзополисахаридов, позволяют повысить качество первичного вскрытия продуктивных пластов за счёт снижения кольматирующего воздействия промывочной жидкости на фильтрацинно-емкостные свойства призабойной зоны пласта.
  2. Вязкоупругие эффекты, возникающие при фильтрации биополимерных растворов через нефтенасыщенную терригенную породу, являются главными факторами, определяющими формирование изолирующего слоя в пристенном участке продуктивных пластов при их первичном вскрытии.
  3. Буровой раствор на основе биополимера Barrixan, вводимого в количестве 0,3-0,5% мас., обладает оптимальным сочетанием технико-экономических показателей.
  4. Введение 2,5% хлористого калия в состав биополимерного раствора снижает набухание глин в 6 раз (по сравнению с водой), что обеспечивает сохранение фильтрационно-емкостных свойств продуктивных залежей, в составе пород которых присутствуют глинистые минералы.
  5. Введение крахмальных реагентов в количестве 0,5-1,5% мас. в биополимерный раствор на основе реагента Barrixan снижает показатель водоотдачи, не ухудшая реологических характеристик бурового раствора.
  6. Разработанные номограммы для оперативного определения технологических параметров биополимерных буровых растворов, упрощают процесс приготовления промывочных жидкостей на буровой.
  7. Разработанная методика исследования фильтрационных процессов в нефтенасыщенных терригенных породах на компрессионно-фильтрационной установке, позволила установить формирование изолирующего слоя в нефтенасыщенной терригенной породе (на глубине до 3 см), препятствующего дальнейшему проникновению бурового раствора в коллектор.
  8. Модификация биополимерных растворов на основе реагента Barrixan алюмокалиевыми квасцами продляет срок службы буровых растворов в 3 раза.
  9. Оценка технико-экономических показателей свидетельствует об эффективности разработанных составов безглинистых буровых растворов. На примере бурения эксплуатационной скважины глубиной 2700 м расчётный экономический эффект составил 171 тыс. руб.

Содержание диссертации отражено в следующих печатных работах:

    1. Капитонов В.А. Исследование процессов отложения неорганических солей и подбор ингибиторов для борьбы с этим явлением // Записки горного института. Полезные ископаемые России и их освоение. – 2004. – Т. 159, ч. 2. – С.52-54.
    2. Капитонов В.А. Оценка эффективности изменения физико-химических свойств коллекторов нефти и газа в результате применение полимерных растворов / Технология и техника бурения скважин: Материалы VII Международной конференции «Новые идеи в науках о земле». – Москва, 6-8 апреля, 2005. – М.: Изд-во КДУ, 2005. – Т. 3. – C. 281.
    3. Капитонов В.А. Регулирование стандартных параметров безглинистых буровых растворов в лабораторных условиях // Народное хозяйство республики Коми. – 2006. Т. 15, №1. – C. 108-111.
    4. Капитонов В.А. Модификация биополимерных растворов на основе ксантановых смол для первичного вскрытия нефтяных и газовых пластов / Материалы конференции: VII международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех-2006». – Ухта, 22-24 марта, 2006. – Ухта: Изд-во УГТУ, 2006. – Ч. 2. – C. 15-20.
    5. Николаев Н.И. Результаты исследований свойств биополимерных растворов на основе ксантановых смол для вскрытия нефтяных и газовых пластов / Н.И. Николаев, В.А. Капитонов // Краковская горно-металлургическая академия. – 2006. – Т. 23, №1. – С. 349-354.
    6. Капитонов В.А. Сохранение начальных фильтрационно-емкостных свойств коллекторов нефти и газа / Сб. науч. тр.: Актуальные проблемы нефтегазового дела. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. – Т.2. – C. 4-8.
    7. Капитонов В.А. Пути снижения экологической нагрузки на окружающую среду при бурении нефтяных и газовых скважин / Межвуз. сб.: Проблемы машиноведения и машиностроения. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2007. – Вып. 37. – C. 255-259.
    8. Капитонов В.А. Моделирование вскрытия пласта как сложнопостроенной динамической системы с нелинейными свойствами / Материалы конференции: III Всероссийской научно-практической конференции «Нефтепромысловая химия». – Москва, 28 июня, 2007. – М.: РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2007. – С. 84-85.


Pages:     | 1 ||
 





 
© 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.