WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

Таблица Характеристика катионных ПАВ Реагент Раствори- Химический состав и получение Формула мость в воде и Водно-метанольный раствор хлоргидрата СnH2n+1NH2.HCl, ГИПХ-3 углеводо- высших алифатических аминов, получаемых где n = 12…родах из парафинов нефтяного происхождения Водный раствор смеси алкилдиметилбензи- R (СН3)2NCН2.C6H5Cl, ламмонийхлорида с четвертичными аммоние- где R – смесь алкильИВВ-1 в воде выми солями диметиламина и третичного ных остатков амина, получаемый путём конденсации С12 – Салкилдиметиламина и бензилхлорида Композиция на основе ароматического рас- Продукт из первичтворителя, углеводородов и алифатических ных и вторичных СНПХ- в углевоаминов (кубовые остатки, получаемые при аминов фракции 6012 дородах вакуумной дистилляции технической смеси С17 – Салифатических аминов) Также исследовались водомаслорастворимые химреагенты солянокислой соли высокомолекулярных алифатических аминов - ГИПХ-6Б и АНП-2, аналогичные по строению с ГИПХ-3, и опытная партия ИВВ-1 широкой фракции С10 - С18.

В третьей главе отражены экспериментальные исследования влияния КПАВ на свойства глинистых растворов и их фильтраты.

В качестве базовых рецептур были взяты традиционно применяемые в регионе естественные глинистые растворы (ЕГР), обработанные химреагентами.

Сравнительные исследования КПАВ-АНП-2 в составе фильтрата бурового раствора, обработанного стабилизатором НР-5 (нитронный реагент,гидролизированный едким натрием), проведённые на установке УИПК-М на керне Суторминского месторождения, показали, что при эффективном понижении поверхностного натяжения фильтрата до 13,мН/м совместно с гидрофобизацией отрицательно заряженной поверхности пор образцов коэффициент восстановления проницаемости увеличился до значений 0,80…0,85. Такие высокие показатели не достигались при всех других видах химобработок традиционными реагентами. Это подтвердило правильность выбора в качестве улучшающих добавок в технологические растворы для горно-геологических условий региона катионных ПАВ.

Проведенные исследования структурно-реологических свойств ЕГР с добавкой 0,05…0,50% КПАВ показали, что проблема несовместимости глинистой фазы и КПАВ существует только при наличии в растворе сфлокулированных агрегатов из глинистых частиц и исчезает, когда крупные (более 0,25…0,90 мм) флокулы выведены из раствора.

Это предопределило выбор места и времени ввода КПАВ в буровой раствор, содержащий излишки глинистой фазы, а именно, в начале желоба на роторном блоке при циркуляции промывочной жидкости.

По результатам экспериментальных исследований на колбе Лысенко флокулирующих свойств водомаслорастворимых КПАВ в глинистых суспензиях, обработанных полимерами-стабилизаторами и акриловыми полимерами-флокулянтами (табл. 2), было установлено, что интенсивность флокуляции глинистых частиц в зависимости от концентрации катионного ПАВ изменяется и проходит 4 этапа (стадии).

Таблица Влияние катионного флокулянта на размер и количество (%) флокул в буровых растворах Добавка 5%-я бенто- 5%-я бентони- 15% суспензия из 20% суспензия флокулянта, нитовая сус- товая суспен- шлама +1% ПКР из шлама + % пензия зия (НР-5+ГПАА 3%НР-+0,2% КМЦ + 0,3% метаса + НТФ)+0,05%НТФ +0,3%КМЦ + 1% НР-5 +4% НР-5 +0,05%НТФ 0,05% ГИПХ-3 0,7/- (0,7) 0,9/- (0,9) 0,6/- (0,6) 0,7/- (0,7) 0,1% ГИПХ-3 3,4/1,2 (4,6) 4,1/1,5 (5,6) 2,5/2,3 (4,8) 3,7/2,3 (6,0) 0,2% ГИПХ-3 3,7/1,3 (5,0) 4,7/2,2 (6,9) 2,6/2,5 (5,1) 4,1/2,8 6,9) 0,3% ГИПХ-3 4,3/1,6 (5,9) 4,8/2,3 (7,1) 2,6/2,6 (5,2) 4,4/3,0 (7,4) 0,5% ГИПХ-3 4,1/2,3 (6,4) 4,4/2,1 (6,5) 2,2/2,8 (5,0) 3,9/2,7 (6,6) Примечание. В числителе – флокулы до 1 мм, в знаменателе – флокулы размером более 1 мм, в скобках -.

На первой стадии (до концентрации КПАВ – 0,05%) он дестабилизирует растворы при подавлении сил электростатического и структурного отталкивания по аналогии с процессами коагуляции неорганическими электролитами. На второй стадии (концентрация КПАВ – 0,05…0,1%) адсорбция, сверхэквивалентная ёмкости обменного комплекса глин, приводит к перезарядке этих частиц от «минуса» к «плюсу». Поэтому идёт усиление электрохимической составляющей в процессах флокуляции. Глинистые частицы соединяются уже за счёт электростатического взаимодействия положительно и отрицательно заряженных элементов. На третьей стадии (концентрация КПАВ – 0,1…0,3%) определяющим фактором в повышении флокуляции является пленкообразование при физической адсорбции, поскольку уменьшение количества распавшихся плёночных флокул приводит к преимущественному росту конструктивных процессов новообразований. На четвёртой стадии (концентрация КПАВ – 0,3…0,5%) избытки ПАВ создают микрокапельки (ассоциации молекул), которые становятся связующим звеном при контактных взаимодействиях плёночных флокул, что происходит при доминировании сил структурного притяжения гидрофобных пленок флокул. Мицеллярное укрупнение флокул приводит к закономерному уменьшению содержания конгломератов размером менее 1 мм. На данном этапе формирующиеся структурные связи между самими флокулами приводят к замедлению их оседания.

Водорастворимые фракции катионных ПАВ быстрее, чем нефтерастворимые фракции, адсорбируются на гидрофильной поверхности. Следовательно, их вклад в создание электрохимических флокул выше, а углеводородорастворимые фракции свой вклад во флокулообразование преимущественно вносят на последующих этапах. Поэтому КПАВ, содержащие и углеводородорастворимые и водорастворимые компоненты, являются самыми сильными флокулянтами. Дело в том, что водорастворимые КПАВ формируют в основном менее стабильные электрохимические флокулы, а углеводородорастворимые КПАВ при малом количестве электрохимических флокул не используют весь потенциал укрупняющих плёночных эффектов. Так, например, при обработках глинистой суспензии реагентом ИВВ-1, в отличие от ГИПХ-3, количество флокул в 1,2…2,2 раза меньше и их размеры почти в 2 раза меньше.

Кроме того, коллоидные КПАВ, образующие ассоциации молекул, способны из-за неравномерного (дискретного) распределения в водной среде формировать флокулы в обратном направлении от механического захвата и мицеллярного обволакивания порции глинистой массы (по аналогии с окклюзией в кристаллах) к последующей самоорганизации внутри капсулы по зарядам и плотности частиц. Об этом косвенно свидетельствует тот факт, что при введении в глинистый раствор КПАВ в разбавленном виде (в водном растворе) флокулы имеют размеры до 1 мм, а при добавке неразбавленного реагента (синтезированного продукта) в эквивалентном количестве формируются кратно большие флокулы размером до 3…5 мм.

В данном случае сближение глинистых частиц в зависимости от локальной концентрации КПАВ, очевидно, проходит несколько стадий от этапа подавления сил электростатического и структурного отталкиваний к фазе электростатического притяжения, затем к завершающему этапу структурного притяжения гидрофобных частиц и самопроизвольному выдавливанию воды из прослоек между частицами и в целом из флокулы при утончении пленок ПАВ и механическом воздействии на них.

Выявлено, что с ростом температуры от 20 до 50 и 100 0С количество флокул в бентонитовой суспензии, обработанной метасом (0,3%), НР-5 (2%) и водонефтерастворимым КПАВ (0,3%), пропорционально повышается и составляет соответственно 11, 13 и 17%.

Это подтверждает дискретное распределение в растворе данного КПАВ, растворимость которого с повышением температуры, видимо, увеличивается. Кроме того, тепловое движение, размывая упорядоченную структуру граничных слоёв воды на твердой подложке, уменьшает дальнодействие структурных сил. В результате усиливается ранее не проявленный (при этой концентрации КПАВ) в полной мере структурный фактор в процессе конгломерации глинистых частиц.

Изучение кинетики флокулирования по методу осветления суспензии из прогидратированного глинопорошка в больший промежуток времени отстоя показал, что при дозировке ГИПХ-3 – 0,05, 0,3 и 0,5% осветлилось за 30 минут соответственно около 72, 60 и 40%. Значит, при повышении концентрации водоуглеводородорастворимого КПАВ количество флокул увеличивается, но при этом их структура становится более рыхлой. В области малых (до 0,05%) концентраций КПАВ мелкие флокулы плотно упакованы и более ускоренно осаждаются. Эту особенность можно использовать на практике для преимущественного осаждения глинистой фазы в отстойниках и поровых пространствах коллектора.

Приведенные исследования были проведены на разбавленных суспензиях, но образование флокул в глинистых растворах происходит по той же схеме, о чём свидетельствуют данные, полученные по ситовому методу (табл. 3), то есть максимально приближенному к практике химико-механической очистке бурового раствора.

Таблица Фракционный состав дисперсной фазы буровых растворов Содержание фракции (%) размером частиц, в мм Химобработка глинистого раствора >2,5 2,5 – 1,0 1,0 – 0,4 0,40 – 0,05 <0,1.Исх. – глинистая суспензия (ГС) - - 2,5 16,8 80,2. ГС+0,3% ГИПХ-3 0,5 5,9 7,6 17,7 68,3. ГС+3% НР-5+0,05% НТФ - - 2,4 15,1 82,4. п.3+0,3% ГИПХ-3 3,8 7,7 7,3 14,9 66,5. ГС+0,3%КМЦ+0,2%ГКЖ - 0,9 2,0 15,8 81,6. п.5+0,3%ГИПХ-3 2,6 4,7 4,7 17,5 70,7.ГС+2%ПКР(НР-5+ГПАА+НТФ) - - 2,2 14,7 83,8. п.7+0,3% ГИПХ-3 1,9 4,1 6,2 19,3 68,В необработанной и химобработанной глинистой суспензии после добавления нефтерастворимого КПАВ количество достаточно прочных новообразований из глинистой фазы размером более 0,4 мм (наиболее широко применяемого на практике размера ячеек сеток вибросит) увеличилось от 2,0…2,5% до 12,0…18,8%. В то же время количество мелкодисперсной фракции (менее 0,05 мм) уменьшилось на 10,8…16,2%. Значит, из раствора в первую очередь, как и требуется, выводится микрогетерогенная и коллоидная составляющие глинистой фазы. Наилучшие результаты очистки катионным флокулянтом как раз и получены в растворе, обработанном высокощелочным стабилизатором НР-5, когда изначально активной глинистой массы больше и она предельно гидратирована.

Проведённые эксперименты по изучению влияния КПАВ на качество дисперсионной среды водных растворов подтвердили высокие ингибирующие и поверхностноактивные свойства реагентов (табл. 4), которые оказались на уровне лучших или существенно превосходили показатели других химреагентов, наиболее широко применяемых при строительстве скважин.

Добавка 0,3% ГИПХ-3 повысила показатель ингибирования «И» по методике АНИ на 33%. Показатель «И» у высокощелочных реагентов, таких как натриевый НР-5, калиевый НР-5, ПКР, ПКР-М, (Сураn+Dk-drill+эмультал), гипан и ГКЖ, меньше, чем у воды, и с повышением их концентрации показатель «И» уменьшается. У реагентов КМЦ, ФХЛС, КССБ и НТФ показатель «И» больше, чем у воды, и с повышением их концентрации увеличивается. Совместные обработки ГИПХ-3 со всеми реагентами приводят к повышению «И», причём с реагентами второй группы – даже к превышению довольно высоких собственных показателей.

Таблица Влияние химреагентов на свойства водных растворов Концентрация реагента, % Показатели Н2О ГИПХ-3 ИВВ-1 СНПХ-0,1 0,2 0,3 0,5 0,1 0,2 0,3 0,5 0,3 0,рН 6,8 5,4 4,9 4,4 3,4 6,8 6,9 7,0 7,1 7,5 7,Ингибирующая 57 83 88 90 92 84 89 92 95 65 способность, И,% Увлажняющая 25 17 16 14 11 - - - - - способность, У,ед.

Диспергирующая 100 60 50 35 - 50 45 35 25 - способность,Д, % Поверхностное 30,3 9,5 6,2 5,2 4,1 8,0 4,0 2,8 2,4 - натяжение,, мН/м При исследовании способности глин к увлажнению по методу ВНИИКРнефть добавка в воду 0,3% ГИПХ-3 уменьшила показатель «У» на 45%, что значительно эффективнее других реагентов и соизмеримо с обработкой 0,3…0,4% КМЦ отечественного и импортного производства. При комбинации других реагентов с фиксированной добавкой ГИПХ-3 и увеличении концентрации первых происходит снижение «У» в такое же количество раз, но на предпочтительно меньшем уровне показателя. Исключения составляют случаи, когда идёт химическая реакция взаимопогашения кислой и щелочных сред, например ГИПХ-3 с ГКЖ.

Определения ингибирующей («И») и диспергирующей («Д») способности показали, что водорастворимый реагент ИВВ-1 превосходит водомаслорастворимый ГИПХ-3 по ингибирующим свойствам, что, видимо, связано с более ускоренной адсорбцией ИВВ-1 на глинистой фазе и повышенной степенью модификации не только её поверхности, но и всех доступных обменных центров.

Результаты определения поверхностного натяжения показали, что у ИВВ-1 показатели наилучшие, что, вероятно, связано с большей растворимостью реагента в воде и повышенной активностью его полярных групп, в отличие от реагентов с углеводородорастворимыми фракциями. Стабилизаторы глинистых растворов уменьшают малоэффективно до 20 мН/м, несколько лучше щелочные реагенты, например ГКЖ до 10 мН/м.

Минимальные значения получены при совместных обработках ГИПХ-3 с ПКР (до 3,мН/м) и с НТФ (до 2,4 мН/м). Возможно, из-за адсорбции КПАВ на полимерахстабилизаторах концентрация ГИПХ-3 в воде уменьшилась, поэтому в данном случае оказались несколько выше, чем для собственных значений ГИПХ-3.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований по совершенствованию перфорационных жидкостей для кумулятивной перфорации и гидроперфорации, описаны усовершенствованные конструкции гидроперфораторов.

Определяющая роль в интенсификации процессов набухания глин принадлежит фильтратам неингибированных буровых растворов, а также технической воде (ВТ) и малоконцентрированным солевым растворам, применяемым при вторичном вскрытии. Подтверждением сказанного являются следующие опыты (табл. 5).

Таблица Влияние химреагентов на свойства перфорационных жидкостей Ингибиру- Поверхностющая способ- ное натяжеСостав водного раствора рН ность, И, % ние,, мН/м ВТ+1% NaCl/то же + 0,3% ГИПХ-3 6,7/5,1 68/90 ВТ+2% NaCl/то же + 0,3% ГИПХ-3 - - 29,8/3,ВТ+10% NaCl/то же + 0,3% ГИПХ-3 6,5/5,2 80/92 ВТ+14% NaCl/то же + 0,3% ГИПХ-3 - - 29,2/1,ВТ+15% NaCl/то же + 0,3% ГИПХ-3 6,4/5,3 85/93 ВТ+10%АХН/ВТ+15%АХН/ВТ+20%АХН 7,4/7,5/7,6 88/90/92 14,7/16,3/18,ВТ+0,1% СaCl2/то же + 0,3% ГИПХ-3 7,2/5,3 73/88 ВТ+0,5% СaCl2/то же + 0,3% ГИПХ-3 8,5/6,0 75/92 ВТ+9% СaCl2/то же + 0,3% ГИПХ-3 - - 27,0/1,ВТ+23% СaCl2/то же + 0,3% ГИПХ-3 - - 25,3/6,Фильтрат портландцемента 12,6/12,4 90/92 Видно, что используемые при кумулятивной перфорации растворы NaCl и CaCl2 по показателю ингибирования уступают водному раствору ГИПХ-3 с концентрацией 0,2%, для которого показатель «И» = 87,5%. Если при перфорации необходим раствор небольшой плотности, то предпочтительно применять модифицированный раствор CaCl2 + ГИПХ-3, а при высокой плотности и концентрации солей предпочтительно использовать раствор NaCl+ГИПХ-3, так как в данном случае будет наименьшим.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |






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