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 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

Теория и практика вскрытия высокоглинистых терригенных коллекторов нефти и газа биополимерсолевыми растворами

-- [ Страница 2 ] --

в течение трех суток потеря его продуктивности составляет около 10-15 %, с пластом проницаемостью 2510-3 мкм2 около 50 %. Увеличение времени контакта еще более снижает продуктивность скважины. В зависимости от глинистости их продуктивность снижается до 90-100 %.

Объяснение этому видится в процессах взаимодействия скважина-пласт, вследствие которых происходит поступление в пласты фильтрата бурового раствора. Проникший в пласт фильтрат, взаимодействуя с глинистыми включениями, с поверхностью поровых каналов, с насыщенными пласт-флюидами и т.д., снижает фильтрационно-емкостные характеристики коллекторов нефти и газа.

Изложенное обусловило постановку цели и задач исследований данной диссертационной работы, которые были изложены ранее.

Во втором разделе диссертационной работы проведено обобщение разработанных видов промывочных жидкостей для вскрытия тиррегенных коллекторов нефти и газа; сделан анализ применяемых реагентов; показана эффективность и перспективность применения буровых растворов с малым содержанием твердой фазы на биополимерной основе; разработаны теоретические предпосылки создания биополимерсолевых промывочных жидкостей с малым содержанием твердой фазы и широким пределом варьирования плотности (от 1050 до 1650 кг/м3 ), обладающих низкими величинами фильтрации.

Обобщение результатов исследований в области реализации поставленных цели и задач диссертационной работы позволили выявить, что наиболее перспективным их решением является разработка и применение для вскрытия продуктивных горизонтов полимерных буровых растворов. Впервые применение полимеров для приготовления технологических буровых жидкостей было осуществлено в США (штат Техас) в середине 50 годов прошлого столетия. В качестве полимеров использовался сополимер винилацетата и малеиновой кислоты. Позднее нашли применение акриловые полимеры – ГПАА, ГИПАН и др. В России применение полимерных буровых растворов отмечено лишь в первой половине 70 годов и активно продолжается и расширяется в настоящее время, благодаря работам К.С. Ахмадеева, Г.Д. Дедусенко, Э.Г. Кистера, М.И. Липкеса, У.А. Скальской, М.К. Туранова, А.У. Шарипова, Б.С. Андрессона, К.Л. Минхайрова, М.Р. Мавлютова, Н.И. Крысина, Р.Г. Ягофарова, А.Г. Нигматуллиной, В.Г. Татаурова, А.М. Нацепинской,

О.К. Ангелопуло, В.П. Зозули, П.В. Овчинникова, О.А. Лушпеевой и другими.

Краткая характеристика некоторых, рекомендованных российскими и зарубежными фирмами, полимеров представлена в таблице 2.

Таблица 2 – Краткая характеристика применяемых для приготовления буровых растворов полимеров

Полимер Тип Назначение
1 2 3
Полиэтиленоксид (ПЭО) Для загущения бурового раствора
КМЦ и ее модификации Натриевая соль эфира целлюлозы и гликолевой кислоты Для снижения фильтрации и вязкости раствора
РАС (PAC-L, PAC-R) Полианионный целлюлозный полимер Для регулирования вязкости их и показателя фильтрации
Smeetex Высокомолекулярный полиакриламид анионного типа Повышение вязкости, снижение коэффициента липкости, уменьшение кавернообразования
Polu-Kem Высокомолекулярный анионный полиакриламид Обладает ингибирующими свойствами, совместим со всеми реагентами
Kan-Floc Полиакриламидный полимер Обладает избирательной флокулирующей способностью
DK-drill Акриловый полимер Повышение вязкости, снижение коэффициента липкости, уменьшение кавернообразования
К-14, гипан, полиакрилонитрил Акриловый полимер Для снижения фильтрации
Cydrill Акриловый полимер с сильным анионным зарядом Для понижения показателя фильтрации, регулирования вязкости, обладает высокими ингибирующими свойствами
DKS-extender Повышение вязкости, снижение коэффициента липкости, уменьшение кавернообразования

Продолжение таблицы 2

1 2 3
Cypan Для понижения фильтрации и стабилизации раствора
Kem-Pas Среднемолекулярный соплимер полиакрилата натрия с высоким молекулярным зарядом Для регулирования показателя фильтрации
Феррохромлигносуль-фонат (ФХЛС) Поверхностно – активное вещество Для снижения фильтрации. В сочетании с КМЦ и ГКЖ способствует ингибированию гидратации глинистых пород
Dextrin Крахмальный реагент Устойчив к ферментативной деструкции. Для регулирования показателя фильтрации.

Анализ показывает, что основное назначение полимерных реагентов – снижение фильтроотдачи буровых растворов. Полимерный реагент, при вскрытии проницаемого пласта в условиях репрессии, частично осаждается на стенке ствола скважины, образуя фильтрационную корку, частично проникает в приствольную зону продуктивного пласта. Молекула полимера, ввиду ассиметричности распределения электронов, является биполярной. Такие молекулы ведут себя так, если бы они были центрами положительных и отрицательных зарядов. Глинистые минералы, входящие в состав породы, так же полярны. Между отрицательными и положительными зарядами возникают электростатические силы взаимодействия. Отрицательные центры на глинистых минералах притягивают положительные центры полярных веществ, находящихся в жидкостях. В результате как было показано Бредли, полимеры, адсорбируясь на глинистых минералах, образуют сложные молекулярные слои. Полимер, абсорбируемый плоскостью глинистого минерала, способен вытеснять воду с этой поверхности.

Можно считать, что полимер, попадая в поровое пространство горной породы и адсорбируясь на поверхности порового канала, сужает его, снижая эффективную проницаемость. С другой стороны, предотвращает или замедляет их гидратацию и набухание. При накоплении полимера в поровой структуре возможно закупоривание канала, образование кольматационного канала.

Необходимо использование такого полимерного реагента, который бы после выполнения своего предназначения (после вскрытия продуктивного пласта, при его освоении) разрушался. Процесс его деструкционного разрушения желателен чтобы был управляемым – по скорости и полноте расформирования зоны кольматации.

С учетом изложенного, наиболее перспективны полимеры ряда полисахаридов. Основная причина их выбора – хорошая пленкообразующая способность, подверженность химической и биологической деструкции.

Полисахариды – высокомолекулярные продукты поликонденсации моносахаридов, связаны друг с другом глюкозидными связями и образуют линейные или разветвленные цепи. Между последними существует ван-дер-ваальсовые силы связи, водородные связи или поперечные мостики. Природа углеводородных функциональных групп, степень замещения, полимеризации и ветления, однородность полимера, а также характер связей, конформация цепей и структур определяет их коллоидно-химические свойства.

Полисахариды различаются по стабилизирующей способности, термической стойкости, ферментативной и гидролитической устойчивости. При использовании для приготовления буровых растворов они должны отвечать следующим требованиям:

  • при минимальной концентрации эффективно воздействовать на фильтрационные и реологические свойства;
  • обладать ферментативной устойчивостью и термостабильностью при заданных условиях применения;
  • скорость деструкции полимера должна регулироваться воздействием специальных реагентов, либо технологическими процессами;
  • быть экологически безопасными.

Результаты исследований показывают, что не все полисахариды отвечают предъявленным требованиям. В частности, при использовании декстринов не обеспечивается регулирование физико-химических свойств растворов – ни в пресных, ни в минерализованных средах, их желательно применять в качестве кольматационного наполнителя. При использовании гуаровой смолы реологические свойства раствора имеют предельно высокие значения, глюконовые кислоты и ее соли, являясь пищевым продуктом, имеют высокую стоимость.

Наиболее целесообразно для этих целей использование крахмалов. По-своему составу они представлены смесью полисахаридов – амилозы (15-20 %) и амилопектина (75-80 %) с общей формулой (С6Н10О5)n. Молекулы амилозы представляют собой линейные и слаборазветленные спиралеобразные цепи. Они в разбавленных растворах легко ассоциируются и осаждаются – явление ретроградации. В более концентрированных растворах способствуют образованию геля. Амилопектин сильно разветлен и обладает дихематомической структурой, устойчив в растворе, не обнаруживает склонности к ретроградации.

Наличие гликозидных связей обуславливает возможность гидролиза крахмала: при нагревании; при воздействии кислот, щелочей, окислителей, ферментов. Концевые альдегидные группы способствуют реакции конденсации и окисления. Большое количество спиртовых гидроокислов дает возможность реакциям окисления, этерификации, образованию алкоголятов. Возможно и модифицирование асоциатов молекул с образованием между ними поперечных связей, придающих макромолекулам особую устойчивость. Во всех перечисленных случаях достигается клейстеризация крахмала – основной механизм образования коллоидных крахмальных растворов.

Крахмальный коллоидный раствор подвержен физической, химической и биологической деструкции. Процесс деструкции протекает с разрывом химических связей в главной цепи макромолекулы с образованием макрорадикалов. Свободные макрорадикалы могут инициировать реакцию деструкции. При помощи ферментов и бактерицидов можно управлять процессом деструкции крахмального раствора, а следовательно и регулировать формирование и разрушение кольматационного экрана. Возможность управления устойчивостью крахмального раствора и является основополагающим моментом его выбора в качестве полимерообразующей добавки в составе бурового раствора.

Известно, что основными центрами адсорбации в слоистых структурах, к каковым относятся глины, являются межслоевые и поверхностные обменоспособные катионы. С увеличением числа молекул воды, входящих в координационную сферу катиона, его взаимодействие со слоями ослабляется, так как энергия связи распределяется на большое число участников. Естественно, энергия связи увеличивается с увеличением плотности заряда. Следовательно, наличие катионов, их плотность расположения в межплоскостном пространстве слоистой структуры оказывает влияние на ее набухаемость. Изложенное говорит о необходимости наличия в составе раствора электролита.

Ингибирование набухания и диспергирования может существенно зависеть и от характера аниона. Ранее проведенными исследованиями было показано, что значительный вклад анионов только в солях низших карбоновых кислот – формиатов, ацетатов, пропианатов. Их влияние возможно может быть значительно и выше катионов. Наиболее перспективны в этом отношении натриевые, калиевые и кальциевые соли муравьиной и уксусной кислот, хлориды калия, натрия.

Плотность растворов предложенных солей может максимально достигать порядка 1400-1450 кг/м3. Для вскрытия ачимовских отложений и тюменской свиты плотность промывочной жидкости должна быть не менее 1650 кг/м. Для достижения такой плотности необходимо использовать утяжеляющие добавки. И в этом отношении наиболее эффективны карбонатосодержащие материалы. Их преимущество определяется простотой удаления впоследствии из поровой структуры пласта солянокислотной обработкой. Для увеличения плотности раствора на более значительную величину возможно применение других известных утяжеляющих добавок, таких как гематит, железорудный концентрат барит. При этом следует помнить, что увеличение содержания в буровом растворе твердой фазы отрицательно сказывается на фильтрационноемкостных свойствах, вскрываемого продуктивного пласта.

Таким образом, приведенные предпосылки по решению проблемы обеспечения качества вскрытия продуктивных тиррегенных коллекторов нефти и газа предполагает разработку и применение биополимерсолевых растворов с малым содержанием твердой фазы. При этом разработка рецептур промывочных жидкостей должна осуществляться по следующей схеме:

В третьем разделе работы представлено теоретическое и экспериментальное обоснование выбора компонентов промывочной жидкости – биополимерсолевого раствора.

Ранее было показано, что крахмалы, обладая способностью под влиянием деструкторов расщепляться на более простые сахара и имея возможность управления этими процессами (ускорять – вводом дополнительного реагента – деструктора или замедлять – вводом бактерицида) наиболее перспективны для решения поставленной в работе задачи. Крахмалы по своей природе, составу, свойствам различны. Нами (совместно с А.М. Нецепинской, В.Г. Татауровым, П.В. Овчинниковым) исследовано порядка 30 видов крахмальных реагентов экструзионные крахмальные реагенты из разного сырья (пшеничный, кукурузный, ржаной, ячменный), отличающиеся по способу приготовления и экструдирования; картофельные крахмалы различных фирм и заводов изготовителей; гуаровая смола, декстрины, оксиэтилцеллюлоза различных марок (сульфацел, Tylosa); биополимеры фирмы KEM-TRON (Япония) – KEM-Х, КЕМ-ХД; Хanthan gun (Shandong Fufeng Fermentation Co, Китай) и др.;

Установлено:

  • применение гуаровой смолы оказалось неприемлемым, поскольку при ее введении резко и на значительную величину повышаются реологические показатели раствора. Попытки их понижения до приемлемых значений за счет увеличения водосодержания приводят к повышению показателя фильтратоотдачи;
  • при использовании декстринов возникли проблемы с регулированием технологических свойств раствора в условиях как пресных, так и минерализованных сред. Их можно рекомендовать для регулирования свойств в качестве дополнительных реагентов;
  • оксиэтилцеллюлоза, в зависимости от вида, по-разному влияет на свойства раствора. В частности – Tylosa хорошо растворяется в пресной воде и в ряде растворов солей; ЕНН и ЕНМ способствуют повышению вязкости раствора более интенсивно, чем ЕСН и Е29651; сульфацел растворяется в пресной воде и минерализованной средах с меньшей скоростью, для ее растворения необходимо перемешивание в течение не менее 2-3 часов;
  • рассмотренные биополимеры хорошо растворяются в пресной и минерализованной средах, придают растворам высокие реологические параметры. Наиболее перспективны биополимеры, выпускаемые под маркой Xantran gun (небольшой расход, невысокая стоимость).
  • по эффективности исследованные экструзионные крахмалы

располагаются в следующей последовательности: ячменный > пшеничный > ржаной > кукурузный. По сравнению с ними «чистые» крахмалы (картофельный, кукурузный) имеют меньший показатель фильтрации, более высокие реологические свойства. Из «чистых» крахмалов наиболее эффективен картофельный. Для получения реагента высокой вязкости требуется меньшее содержание каустической соды: состав реагента на основе картофельного крахмала и щелочи 10 : 1, кукурузного крахмала и щелочи 6,6-8,3-1. Кроме того, картофельный крахмал более устойчив к солевой агрессии. Однако первый состав имеет ряд недостатков: с повышением перепада давления (с 0,1 до 0,7 МПа) показатель фильтрации увеличивается более чем в два раза, фильтрационная корка недостаточно устойчива. По результатам исследований рекомендована технология приготовления крахмального реагента путем частичного замещения щелочи на метасиликат натрия – получение силикатнокрахмального реагента с различным ингре-диентным соотношением: крахмал – каустическая сода – метасиликат натрия = 1 : (0,04-0,08) : (0,2-0,6). Результатами экспериментальных исследований было показано:

  • увеличение содержания крахмального реагента до определенной концентрации повышает вязкость раствора, затем отмечается ее стабилизация;
  • содержание пластовой воды при малой величине ее минерализации практически не влияет на изменение подвижности раствора;
  • показатель фильтратоотдачи снижается с увеличением содержания крахмального реагента. При содержании его порядка 2 % показатель фильтратоотдачи близок к нулю, эффективная вязкость возрастает;
  • крахмальный реагент обладает ферментативной устойчивостью и термостабильностью. Объясняется это тем, что в водном растворе силикаты натрия экранируют реакционные участки молекулы крахмала, в том числе и амилозы, препятствуя диффузии кислорода к слабым звеньям макромолекулы и тем самым затормаживают не только ферментацию, но и течение самой термоокислительной деструкции.

Исследованы также крахмальные реагенты отечественных фирм «Спецбуртехнология» и «Полицел». Крахмальные реагенты этих производителей в воде полностью не растворимы. Для их растворения требуется дополнительная обработка щелочью, в соотношении 15 : 1. Кроме того, они имеют достаточно высокую стоимость – в 4-8 раз выше по сравнению с экструзионными.

Учитывая результаты исследований и стоимость для проведения дальнейших исследований, разработке рецептур промывочных жидкостей были приняты: Xantran gum и картофельный крахмальный реагент.

Ингибирующая способность электролитов определяется, как указывалось ранее, ионной активностью электролитов, оценить которую можно по показателям набухаемости образца породы и смачивающей способности раствора.

Для проведения исследований рассмотрен ряд солей: хлориды калия, кальция; формиаты кальция, натрия; ацетаты кальция, калия, натрия и др. За показатель ингибирующей активности () принята величина, характеризующая набухаемость образца в исследуемой среде (Кр) по сравнению с его набухаемостью в дистиллированной воде (Кв). Определяется по выражению =Кв/ Кр-1.

Результаты исследований представлены в таблице 3 (на образцах породы коллекторов Уренгойского месторождения).

Таблица 3 – Ингибирующая способность электролитов на образце цементирующего вещества пласта А3-4



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 





 
© 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.