WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

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

Результаты освоения скважин на указанных выше перфорационных жидкостях в равной степени давали как положительные, так и отрицательные результаты. Поэтому в подавляющем большинстве при освоении скважин требовалось проведение дополнительных мероприятий, связанных с РИР и очисткой ПЗП, с затратами времени и средств.

Обзор работ по реагентам специального назначения, в частности по ингибиторамфлокулянтам, показал, что наиболее сильными из них являются синтетические КПАВ. В рабочих диапазонах концентраций по ингибирующим свойствам им уступают многие известные ингибиторы различного функционального действия, а по коагулирующим свойствам – акриловые полимеры и минеральные соли. Однако механизмы проявления данных свойств не нашли полного объяснения. Недостаточно также изучено и взаимодействие катионных ПАВ с химреагентами, применяемыми при строительстве скважин.

В отличие от анионных и неионогенных ПАВ, катионные меньше, но вполне достаточно снижают поверхностное натяжение, им присущи также наименьшие скорости диффузии в нефть, и поэтому они с запозданием и незначительно снижают её вязкость. Катионоактивные ПАВ менее чувствительны к минеральным солям и более термостойки, они являются гидрофобизаторами отрицательно заряженной поверхности кварца и при этом капиллярные силы, развиваемые в порах на границах раздела «нефть-фильтрат», направлены в сторону скважины. Значит, катионные ПАВ, в отличие от анионных и неионогенных, создадут условия для сохранения естественных характеристик продуктивных пластов не только за счет гарантированного в скважинных условиях снижения межфазного натяжения в длительном отрезке времени от этапа первичного вскрытия до освоения, но и в результате однозначно гидрофобизирующего действия в полимиктовом коллекторе.

Мы считаем, что все это позволит не только замедлить проникновение фильтрата и уменьшить объёмы промытой зоны при вскрытии коллектора, но и должно будет способствовать более полному удалению фильтрата из ПЗП и, как следствие, восстановлению первоначальной нефтепроницаемости при вызове притока.

Катионные ПАВ вызывают инверсию избирательного смачивания пор пород пласта, а при вторичном вскрытии - и трещин в цементном камне с гидрофильной на гидрофобную. При этом на границе «нефть-вода» капиллярные силы в порах будут направлены в сторону воды, что создаст препятствия ее движению. Следовательно, получаемый временный барьер заметно снизит скорости обводнения продукции за счет внутрипластовых и межпластовых перетоков.

Перечисленные положительные моменты использования КПАВ относятся и к первичному, и к вторичному вскрытию. К сожалению, применение катионоактивных ПАВ в буровых растворах сдерживалось их несовместимостью с глинистой фазой. Поэтому положительные свойства технологических жидкостей, одновременно модифицированных КПАВ в этих операциях, для получения суммарного и сверхсуммарного эффектов ранее не были задействованы.

Изучение работ по способам перфорации показало, что наиболее эффективными и перспективными в совершенствовании щадящих методов являются гидропескоструйная перфорация (ГПП) и гидроперфорация (ГП) на утяжеленном гематитом глинистом растворе. Они способны создавать объёмные и протяженные каналы, а высокая пробивная способность при сравнительно меньших, чем при прострелочно-взрывных методах, давлениях позволяет их использовать при близком расположении к водоносным горизонтам.

Однако пескосодержащим жидкостям при ГПП присущи седиментационная неустойчивость и излишне высокая абразивность, обусловливающие высокую вероятность возникновения осложнений и аварийной ситуации, а утяжелённые глинистые растворы повышенной плотности для гидроперфорации непригодны в эксплуатационных объектах Западной Сибири.

Анализ струйных методов перфорации показал, что недостаточно изучены вопросы гидромониторного разрушения металлических преград, в частности труб нефтяного сортамента, менее абразивными добавками. Нет одновременно простых и надежных в работе с абразивными и химически агрессивными средами гидроперфораторов с широким спектром функциональных возможностей, необходимых для эффективной их эксплуатации.

Во второй главе анализируются причины снижения проницаемости ПЗП, обосновываются требования к технологическим жидкостям и техническим средствам для первичного и вторичного вскрытия, излагаются принципы подбора свойств и компонентного состава растворов с учётом уточнения механизмов работы КПАВ, описываются методики экспериментальных исследований и характеристики КПАВ.

Основные причины снижения проницаемости ПЗП связаны с попаданием в коллектор инородных компонентов технологических растворов. По сведениям И.Н.Резниченко, для буровых растворов хорошего качества, отвечающих требованиям массового бурения в Западной Сибири, оптимальное содержание коллоидной глинистой фазы составляет 1,5…2,0% по массе. На наш взгляд, качественный состав фильтрата предполагает максимальное ингибирование глин и гидрофобизацию поверхности пор, а также достаточно низкие показатели поверхностно-активных свойств, что в целом предопределяет приближение проницаемости ПЗП к первоначальной (естественной) и уменьшает влияние капиллярных давлений при вызове притока.

Как подчеркивалось выше, в качестве улучшающей добавки в буровой раствор наиболее приемлемы катионные ПАВ, различающиеся по степени растворимости в полярной и неполярной средах (в зависимости от фракций углеводородных радикалов, используемых при синтезе реагентов) и, следовательно, величиной адсорбции на твёрдой фазе. Так, для ускоренного и максимального снижения количества твёрдой фазы в растворе необходимо использовать реагенты с наиболее высокими флокулирующими свойствами, т.е. с наибольшей степенью общей адсорбции на глинистой поверхности. Максимальные гидрофобные свойства проявят коллоидные КПАВ с углеводородорастворимыми фракциями вследствие их плёночного характера адсорбции на твёрдой поверхности. Для достижения наилучших ингибирующих и поверхностно-активных свойств необходимо увеличить количество КПАВ в фильтрате, чего легче добиться использованием водорастворимого реагента. Для одновременного проявления высоких флокулирующих и ингибирующих свойств целесообразно использовать водомаслорастворимые катионные ПАВ широкой фракции, которые перед введением в глинистый раствор целесообразно разбавлять в воде, чтобы дать возможность водорастворимым фракциям сохранить присутствие в фильтрате, поскольку при использовании реагента в товарном (синтезированном) виде превалирует адсорбция на твёрдых поверхностях мицелл из всех фракций.

Механизм ингибирования гидратации и набухания глин в водных средах с КПАВ, вероятно, многоплановый и обусловлен его свойствами к химической и физической адсорбции и способностью замещать катионы обменного комплекса органическими катионами во всех доступных (в объеме) участках обменных центров глинистых частиц. В последнем случае природа олеофильных глин становится как у гидрофобных материалов и поэтому устранение межплоскостной гидратации происходит в основном в результате подавления структурной составляющей расклинивающего давления. А модифицирование поверхности глин при хемосорбции одновременно ведёт к ослаблению структурной составляющей и уменьшению электростатической составляющих расклинивающих давлений.

Физическая адсорбция КПАВ по защитному эффекту напоминает экранирующее действие углеводородов.

При использовании углеводородорастворимых фракций КПАВ гидрофобизация происходит в любом случае, т.к. ориентация молекул на отрицательно заряженной поверхности сохраняется полярной группой к поверхности и углеводородными радикалами наружу. Но водорастворимые ПАВ адсорбируются в водной среде в два обратно ориентированных термодинамически устойчивых слоя. Поэтому они, по сведениям Г.А.Бабаляна, одновременно повышают фазовую проницаемость и воды, и нефти.

В то же время из практики химобработок при КРС в Ноябрьском регионе нами было выявлено, что после применения водорастворимого КПАВ (ИВВ-1) происходило уменьшение обводненности продукции скважин при предыдущей обводнённости менее 40%.

Следовательно, происходила гидрофобизация данным видом ПАВ и она зависела от изначальной смоченности поверхности полярной и слабополярной средами. Значит, если поверхность предварительно смочена нефтью, то водорастворимый КПАВ с активной полярной группой способен к диффузионному перескоку через неполярную среду и (или) проникает на краях между приграничным слоем нефти и поверхностью, создавая расклинивающее давление, либо при миграции молекул по поверхности и при непосредственном их оттоке из водного раствора, в результате чего под слоем углеводорода он может закрепиться на поверхности уже в один слой–полярной группой на кварце и радикалом, обращённым в сторону плёнки нефти, т.е. аналогично углеводородорастворимым фракциям.

В итоге усиливается избирательное смачивание поверхности углеводородами, которые самопроизвольно оттесняют воду.

При использовании катионных ПАВ следует ожидать и улучшения показателей бурения. В частности, из-за известных эффектов адсорбционного понижения прочности (эффект Ребиндера П.А.) горной породы, уменьшения трения при вдавливании элементов вооружения долота в горную породу, повышения износостойкости металла инструментов, которые усиливаются гидрофобными КПАВ, особенно в композиции последних с углеводородными добавками к буровым растворам.

Положительное влияние катионных ПАВ на технологические процессы бурения также следует ожидать в результате обновления глинистой корки и гидрофобизации поверхности бурильной колонны. Так, при вводе КПАВ в раствор произойдёт коагуляционное разрыхление глинистой корки и сгустков раствора в кавернозных участках. Смена прежней корки на упрочненную (из-за усиления пульсирующего режима промывки при аэрации раствора) корку, наряду с очисткой каверн ствола скважины, благоприятно скажется на повышении качества цементирования. А инверсия смачиваемости поверхностей глинистой корки и бурильной колонны с гидрофильной на гидрофобную создаст условия для налипания на них углеводородов, выделенных из бурового раствора. Перераспределение углеводородной смазочной добавки из всего объема раствора на твердые поверхности позволит уменьшить липкость корки и плёнок непосредственно в контактных зонах. Кроме того, гидрофобизация глинистой корки снизит её фазовую проницаемость по воде. К тому же отфильтрованный в околоскважинную зону кольматации КПАВ высадит находившиеся в порах и вновь поступившие глинистые частицы в виде связанных конгломератов – флокул. Важность последнего эффекта связана, прежде всего, с ограничением миграции коллоидных частиц от внешних границ экрана вглубь пласта, чего ранее достичь другими методами было практически невозможно, и сближением всех глинистых частиц между собой и со стенками пор (более плотной упаковки) в результате утончения граничных адсорбционных слоёв воды. Это всё вместе способствует уменьшению толщины и проницаемости кольматационного экрана.

Требования к перфорационным жидкостям специфичны в отношении способа перфорации. Для уменьшения отрицательных эффектов от действия водной среды при кумулятивной перфорации целесообразно в качестве модифицирующей добавки также вводить реагенты, повышающие ингибирующие, гидрофобизирующие и поверхностно-активные свойства, то есть КПАВ, способные выполнить эти функции одновременно. Причём это наилучшим образом соответствует требованиям единого набора ассортимента химреагентов для строительства скважин, так как исключает несовместимость компонентов растворов предыдущих и последующих этапов и связанные с этим процессы высаливания и осадкообразования.

При гидроперфорации жидкости должны обладать рядом типовых свойств, но важной с технологической точки зрения является способность создавать протяжённые каналы с минимальными количеством твердой фазы и её абразивностью с приемлемыми для практики режимами и сроками. Минимизация твердой фазы и снижение её абразивности в перфорационной жидкости уменьшит режущую способность, так как потребность в твёрдой фазе возникает в основном из-за необходимости перфорирования обсадной трубы и увеличения дальнобойности струи. Но более ускоренно глубокий канал можно получить и техническим путём, уменьшив площадь контакта струи с трубой и породой. Для этого необходимо исключить влияние продольных и поперечных вибраций низа насоснокомпрессорных труб (НКТ), возникающих из-за пульсаций давлений при работе поршневых насосов. Поэтому снабжение гидроперфоратора узлом фиксации приведёт к точечному формированию канала. Для повышения надёжности и долговечности работы фиксатора целесообразно его изготовить в защищённом от влияния абразивной и химически агрессивной среды исполнении.

Методики экспериментальных исследований буровых и перфорационных растворов включали в себя как распространенные и общепринятые методы исследования показателей глинистых растворов, так и ряд известных дополнительных, которые характеризовали флокулирующие свойства реагентов и качественные показатели жидкостей (фильтратов), в частности: экспресс-метод на отстойнике Лысенко, метод осветления БашНИПИнефть прогидратированной глинистой суспензии, ситовый метод отделения фракций частиц и их агрегатов по размеру, метод ВНИИКРнефть определения увлажнения спресованных из глинопорошка образцов, метод определения ингибирующей способности АНИ на крупке глинистого шлама во вращающемся автоклаве при температуре 80 С и давлении, метод определения диспергирующей способности химреагентов по изменению условной вязкости глинистой суспензии в определенный отрезок времени, метод определения межфазного натяжения на границе с керосином сталагмометром конструкции БашНИПИнефть, методы определения проницаемости и скорости фильтрации на установке УИПК-М и на песчаных моделях керна в делительных воронках. Кроме того, предложен усовершенствованный метод осветления глинистой суспензии в растворах минеральных солей и ПАВ с использованием непрогидратированного глинопорошка, позволяющий одновременно учитывать коагуляционные и ингибирующие свойства исследуемых реагентов. Определения скоростей гидравлической резки производились на участке обсадной трубы на специально изготовленном стенде.

Погрешности измерений обусловлены погрешностями приборов и средств контроля.

Брали средние из определений результаты.

Краткая характеристика используемых в исследования КПАВ, различающихся по растворимости в полярной и неполярной среде, приведена в табл. 1.

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






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