WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В инвертных растворах, кроме ПАВ-эмульгатора, должен присутствовать ПАВ-стабилизатор. Как правило, это дифильное вещество с длинным углеводородным радикалом, позволяющим создавать структурно-механический барьер на поверхности глобул, противодействующий их слиянию. Обычно влияние его на величину межфазного натяжения небольшое.

По результатам экспериментальных исследований нами в качестве ПАВстабилизатора было предложено использовать СМАД.

Для успешного выполнения своих функций ИЭР, кроме поверхностно активных веществ органической природы, должен содержать еще мелкодисперсные активные твердые наполнители.

Свойства любых эмульсий зависят от размеров частиц мелкодисперсного наполнителя. При этом размер частиц должен быть малым по сравнению с размером глобул дисперсной фазы и, подобно органическим ПАВ, твердые наполнители должны иметь дифильную (мозаичную по П.А. Ребиндеру) поверхность, обусловленную молекулярной неоднородностью их структуры. Для придания ИЭР необходимых структурно-механических и вязкостных свойств необходимо равномерное объемное распределение наполнителей внутри дисперсионной среды. Такое распределение можно обеспечить, по-видимому, если поверхность твердого наполнителя имеет максимальное сродство к углеводородной фазе, т.е. гидрофобизирована.

Как было отмечено ранее, жидкости для капитального ремонта скважин должны обладать низкой фильтрацией и обеспечивать временную изоляцию продуктивного пласта с тем, чтобы иметь минимальное, а еще лучше - нулевое проникновение в поры пласта. С этой точки зрения твердые наполнители должны играть роль анизометричных кольматантов с широким фракционным составом для создания и «сводообразующих», и мелких частиц защитного слоя в призабойной зоне продуктивного пласта.

Для выбора кольматантов – наполнителей был проведен анализ известных компонентов инвертно-эмульсионных композиций, таких как мел, глина, оксид кальция, МАС-200 и др. По результатам анализа нами в качестве базового мелкодисперсного наполнителя для ИЭР выбран хризотил-асбест, который состоит из кристаллических агрегатов нитевидной формы, способных расщепляться на очень тонкие волокна, вплоть до молекулярных размеров в сечении.

Теоретический состав хризотил-асбеста выражается формулой H4Mg3Si2O9[3MgO*2SiO2*2H2O; Mg3Si2O5(OH)4] при содержании оксидов: MgO – 43,46 %; SiO2 – 43,5%; H2O – 13,04%. Для асбестов характерны изоморфные замещения, поэтому фактический состав хризотил-асбеста отличается от теоретического содержанием железа, замещающего Mg2+, и алюминия, замещающего Mg2+ и Si4+.

Монокристалл хризотил-асбеста представляет собой трубку (фибриллу), стенка которой состоит из чередующихся слоев тетраэдров SiO4 и бруситовых слоев Mg(OH)2. В результате несовпадения периодов этих слоев происходит изгиб двойного слоя. При соприкосновении с дистиллированной водой или раствором нейтрального по отношению к асбесту электролита происходит диссоциация ионов Mg2+ и ОН- с поверхностью волокон. Преимущественная диссоциация ионов ОН- приводит к возникновению положительного заряда на поверхности волокон асбеста, обусловленного избытком ионов Mg2+.

Однако при принудительном механическом разрушении волокон асбеста (при диспергации) возможно нарушение внешнего бруситового слоя с обнажением внутреннего кремнекислородного. Этот силикатный слой при взаимодействии с растворами диссоцирует с отщеплением ионов Н+, а потенциалопределяющими ионами становятся анионы SiO3-2, остающиеся на поверхности. В этом случае на поверхности асбеста возникают и отрицательно заряженные «активные» центры.

Таким образом, создаются благоприятные предпосылки для осуществления модификации поверхности асбеста путем адсорбции различных поверхностно-активных веществ на «активных» центрах, так как адсорбция будет идти не только за счет слабых ван-дер-ваальсовых (межмолекулярных) сил, но и за счет кратно превосходящих их сил электростатического взаимодействия.

Абсорбция ПАВ на волокнах хризотил-асбеста может изменить межфазное поверхностное натяжение и связанную с ним гидрофильность поверхности волокон, а следовательно, и их смачиваемость. В частности, электрокинетический потенциал асбестов Баженовского месторождения является положительным по отношению к дистиллированной воде. Асбесты Джетыгаринского месторождения имеют отрицательный электрокинетический потенциал в дистил лированной воде. Уменьшение электрокинетического потенциала под влиянием ПАВ указывает на уменьшение смачиваемости асбеста. Эти же факторы оказывают влияние на структуру и свойства асбестовых суспензий.

Адсорбционные и структурообразующие свойства асбеста усиливаются склонностью к набуханию и распушке частиц с широким фракционным составом и большой удельной поверхностью.

Например, при распушке асбеста могут образоваться частицы широкого фракционного состава: от 1,5 – 2 до 100 мкм. Их размеры сопоставимы с размерами пор основных продуктивных пластов, и мы полагаем, что асбест должен являться оптимальным материалом для обратимой временной кольматации коллекторских пород во время бурения или ремонта скважин. Непроникающий вглубь пласта и непроницаемый для фильтрата экран из асбестовых волокон должен легко удаляться при освоении. В случае глубокого проникновения частиц асбеста в поровые каналы их можно извлечь после кислотной обработки, поскольку хризотил-асбест весьма чувствителен к кислотам, в частности, к соляной.

Воздействие кислот на хризотил-асбест приводит к высвобождению ионов магния и образованию кремний содержащего осадка. Хризотиловые волокна почти полностью разрушаются в течение 1 часа в 1- нормальной соляной кислоты при 25 °С. Именно такие температуры держатся в большинстве продуктивных пластов ЯГКМ и УГКМ.

Для проверки дифильности поверхности асбеста были поставлены специальные эксперименты по изучению скорости смачивания его дизельным топливом и водой, которая определялась по скорости капиллярной пропитки испытуемых материалов. Эксперименты показали, что асбест хорошо смачивается обеими жидкостями, однако водой быстрее.

Аналогичный результат получен при изучении седиментации распушенного асбеста в дизельном топливе и воде.

При механическом диспергировании асбест одинаково хорошо распушивается в той и другой жидкости. Однако седиментация наблюдается только в ДТ, а в воде даже через несколько суток асбест остается в объемнораспушенном состоянии.

При проведении опытов по набуханию асбеста было установлено, что набухание усиливается по мере возрастания полярности среды в ряду керосин – дизтопливо – вода.

Проведенные эксперименты подтвердили дифильность поверхности асбеста с преобладанием гидрофильных свойств.

Однако для лучшей стабилизации ИЭР мелкодисперсная твердая фаза должна обладать большой гидрофобностью. Эта задача была решена подбором кремнийорганического гидрофобизатора полисилоксанового ряда, выпускаемого под торговой маркой ПГКО-1001.

Влияние асбеста и ПГКО 1001 на свойства ИЭР приведено на рисунке.

н 0 5 Концентрация асбеста. % 0 5 10 0 5 10 Базовый Концентрация асбеста, % Концентрация асбеста, % Базовый+ПГКО БАЗОВЫЙ: дизтопливо / Водн р-р NaCl +Асбест +СМАД Влияние асбеста на свойства ИЭР Условная вязкость, с Электростбильность, В Показатель фильтрации, см /мин Из графиков видно, что добавка гидрофобизатора ПГКО-1001 положительно влияет на основные свойства ИЭР.

Для разработки оптимальных составов ИЭР из подобранных компонентов применялись методы планирования эксперимента. Для обработки результатов использовался программный пакет Statistica 5.1.

В результате проведенных экспериментов получены несколько новых рецептур ИЭР, одновременно уточнялась технология приготовления ИЭР.

Нами доказано, что наилучший результат по стабильности раствора и его структурным свойствам получается, если предварительно гидрофобизированный асбест вводить в раствор частями: первую половину ввести в углеводородную среду перед смешиванием фаз, а вторую – после приготовления ИЭР. Для предварительной гидрофобизации нами предлагается использовать такие эффективные новые гидрофобизаторы, как полиметилсилоксан ПГКО-1001 (ТУ-600-05763441-64-92) и имидазолин (ТУ 2415-187-00203312-98).

При таком способе ввода асбест, находящийся в углеводородной фазе, наряду с другим поверхностно-активным веществом (СМАД) сразу же попадает на межфазную поверхность, создавая своего рода смешанную защитную оболочку глобул воды. При этом также обеспечивается эффективное использование другого ПАВ - СМАД. В противном случае при наличии слишком большого количества асбеста, старающегося занять посадочные места на свежеобразованной межфазной поверхности, СМАД может быть вытолкнут в углеводородную фазу.

Вторая половина асбеста добавляется, когда межфазная поверхность уже сформирована, поверхностные силы скомпенсированы «осевшими» СМАД и гидрофобизированным асбестом. Поэтому вновь добавленные частицы асбеста распределяются в объеме углеводородной фазы, образуя структурный каркас ИЭР.

Таким образом, нами обоснован и предложен новый способ обработки асбеста в инвертно-эмульсионных растворах, позволяющий выполнять в составе инвертно-эмульсионного раствора две важные функции:

1) обволакивание глобул воды в углеводородной среде и повышение стабильности эмульсии;

2) обеспечение объемной структуры в углеводородной среде, улучшающей вязкостные, структурно-механические и кольматирующие свойства.

Некоторые из полученных рецептур приведены в табл. 1.

До выхода на промысловые испытания инвертно-эмульсионные растворы были изучены на установке УИПК на предмет моделирования процессов глушения и освоения на естественных и искусственных образцах кернов. Было проведено моделирование глушения и освоения на кернах Суторминского месторождения (табл.1).

Воздействие инвертно-эмульсионных растворов изучалось также на образцах естественных кернов Ямбургского газоконденсатного месторождения. В качестве мелкодисперсного твердого наполнителя использовались мел и асбест.

Полученные результаты приведены в табл. 1 и 2. На кернах, где использовалась эмульсия с асбестом (табл.2), получено повышение проницаемости по сравнению с исходной.

Кроме этого, проведены эксперименты с использованием искусственных кернов с широким диапазоном проницаемости. При этом применялся ИЭР с содержанием асбеста 1,5 % в жидкостях глушения, и до 10 % - в блокирующих составах.

Анализ полученных данных показал, что 1. Исследуемые системы обладают высокими кольматирующими свойствами.

При репрессии на пласт с давлением 8 МПа ни в одном из экспериментов не получено эмульсионной системы на выходе из кернодержателя.

2. При депрессии 5 МПа процесс удаления внедрившейся эмульсионной системы из порового пространства и установление фильтрации начинаются практически мгновенно.

3. Наибольшей степенью восстановления проницаемости обладают образцы, в которых использовался ИЭР содержащий наполнитель с большей длиной волокон, в частности, асбест марки А-6К-30.

Таблица ВЛИЯНИЕ ИЭР НА ПРОНИЦАЕМОСТЬ КОЛЛЕКТОРОВ (СУТОРМИНСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ) Номер Кабс.пр, Кж0, Кж1, Квосст, Состав ИЭР образца мД мД мД % 2011-3 Дизтопливо/ водный раствор NaCl - 216 177 102,3 57,40/60% ПГКО-1001 – 1% СМАД – 3% Асбест А-7-370 – 1,5 % 2011-6 Дизтопливо/ водный раствор NaCl - 278 89 84,4 94,40/60% ПГКО-1001 – 1% СМАД – 3% Асбест А-6К-30 – 1,5 % 2011-7 Дизтопливо/ водный раствор NaCl - 298 148 108,8 73,40/60% ПГКО-1001 – 1% СМАД – 3% Асбест А-7-450 – 1,5 % 2011-9 Дизтопливо/ водный раствор NaCl - 194 80,3 57,1 71,40/60% ПГКО-1001 – 1% СМАД – 3% Мел – 1,5 % Мы полагаем, что имеется принципиальное отличие в механизмах кольматации пор эмульсионными системами, содержащими мел и асбест. Во всех кернах, где использовался с ИЭР с мелом, на торцевой поверхности образцов обнаружено образование меловой корки, толщина и прочность которой зависят от проницаемости кернов. На образцах с высокой проницаемостью корка более толстая и прочная.

На кернах, где применялся ИЭР с асбестом, образование корки не наблюдалось. На высоко- и среднепроницаемых кернах отмечено присутствие кашицеобразной эмульсии.

Таблица ВЛИЯНИЕ ИЭР НА ПРОНИЦАЕМОСТЬ КОЛЛЕКТОРОВ (ЯМБУРГСКОЕ ГКМ) Проницаемость Прони Абс. про- Проницаемость по по керосину поНомер Порис- цаемость Квосс1, Квосс2, Наполнитель ницае- керосину после де- сле декольматаобразца тость, % по керо- % % мость, мД кольматации, мД ции через 14 сусину, мД ток, мД 1 777-10 Асбест 22,7 2486 400,68 350,07 87,37 425,78 1,2 708-3 Асбест 17 61,95 45,77 32 69,91 49,66 1,3 2011-22 Асбест 17,8 11,7 15,34 11,18 72,88 16,28 1,4 777-11 Мел 22,8 2149 346,37 149,15 43,06 245,92 0,5 708-1 Мел 19,5 102 29,03 14,04 48,36 17,71 0,6 2011-36 Мел 17,5 13 4,98 1,46 29,29 4,18 0, На кернах ЯГКМ после обработки ИЭР с асбестом и повторной фильтрации керосина отмечено увеличение проницаемостей выше первоначальной (Кж2/Кж0 от 1,05 до 1,08). Разрушение кернового материала и вынос песка при этом не наблюдались.

Нами предлагается следующая трактовка механизма взаимодействия ИЭР с керновым материалом.

Во-первых, данное явление, очевидно, можно объяснить растворением и отмывом порового вещества дисперсной фазой ИЭР, содержащей поверхностно-активные вещества. Поровое вещество – это асфальтосмолопарафинистые отложения (АСПО) и частички глинистого бурового раствора с остаточной водой, оставшиеся в породе при первичном вскрытии пласта.

Для удаления АСПО они должны набухнуть, затем раствориться и перейти в подвижное состояние. Все это возможно за счет воздействия поверхностно-активных веществ, содержащихся в ИЭР, на месте контактов АСПО с породой, гидрофобизации породы, гидрофобизации самих АСПО, с переходом их в объем ИЭР с последующим вымывом.

Аналогично можно объяснить механизм отмыва глинистых частиц и водных прослоек. Вода, находящаяся в связанном состоянии со стенками пор, видимо, труднее и дольше всех удаляется со стенок, причем, возможно, она пополняет ряды имеющихся глобул в ИЭР.

Тот факт, что восстановление проницаемости пошло через некоторое время, объясняется тем, что процессы внедрения молекул ПАВ в контакты протекают медленно. На длительность удаления поровых веществ, очевидно, оказывает влияние и стесненность порового пространства, а также капиллярные эффекты.

В целом же разработанные инвертно-эмульсионные растворы отвечают требованиям, предъявляемым к технологическим жидкостям глушения скважин при капитальном ремонте.

Проведенные эксперименты показали, что при повышении содержания асбеста до 5-10% можно получить еще один вид технологических жидкостей, а именно блокирующие жидкости, которые могут использоваться для временной изоляции высокопроницаемых пород или для отсечения перфорированного интервала от столба промывочной жидкости.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»