Диссертация (1173023), страница 12
Текст из файла (страница 12)
При содержании в корке карбоната кальция 0,063 г/см 3 сохраняются приемлемые фильтрационные свойства (показатель в 6 см3 за 30 мин) и, вто же время, количество наполнителя становится достаточным, чтобы разрушитьструктуру глинистой корки при воздействии кислотой.При введении в раствор наполнителей (твердая фаза, которая не образует врастворе структуры) наблюдается отклонение от прямолинейности зависимостисоотношении В1/В2 (В1 - исходная водоотдача глинистого раствора и В2 ˗ (водоотдача раствора после введения в 4% суспензию бентонита твёрдой фазы) от концентрации твердой фазы в растворе (смотреть рисунок 4.9).Характер влияния наполнителей на показатель В1/В2 растворов зависит в значительной степени от типа структурообразующей фазы в растворе.77Отношение В1(исходная водоотдача глинистого раствора) к В2(водоотдача раствора после введения в 4% суспензиюбентонита твёрдой фазы)1,154y = 0,2667x + 1R2 = 11,1y = -0,0017x3 + 0,0182x2 - 0,0231x + 13R2 = 11,051y = 0,0007x3 - 0,0088x2 + 0,0171x + 1R2 = 10,952y = -0,0004x3 + 0,0083x2 - 0,0511x + 1R2 = 110,901234567Концентрация наполнителя С,%89Рисунок 4.9 - Изменение показателя водоотдачи В 4% суспензии бентонита в зависимости от концентрации, типа и размеров частиц наполнителя: 1˗ Фракция известняка с размером частиц r > 400мкм; ˗ Фракция известняка с размером частиц 160 < r ≤400мкм;3˗ Фракция известняка с размером частиц r ≤ 160 мкм;4˗ Саригюхский бентонит,55,2% по массе частицы r ≤ 1мкмДля каждой фракции наполнителей наблюдается оптимальное значение концентрации, при достижении которой показатель В1/В2 имеет максимально высокоезначение, и при дальнейшим увеличении концентрации наполнителя в растворесоотношение В1/В2 уменьшается, что соответствует увеличению скорости фильтрации и уменьшению удельного сопротивления корки.Определяющую роль в данном случае имеет форма частиц и их размеры.
Так,прямоугольные частицы известняка при введении в раствор снижают величину исходного показателя соотношении В1/В2 бентонитовой суспензии. Для 4% суспензиисаригюхского бентонита оптимальная концентрация барита составляет 6%.Анализ кривых (смотреть рисунок 4.9) показывает, что введение в растворфракции известняка с размером частиц r > 400 мкм и фракции -160 < r <400 мкм,всегда приводит к снижению показателя фильтрации В1/В2 раствора 4% саригюхского бентонита. Такое явление, по-видимому, связано с тем, что при достижении78указанного В1/В2 концентрация указанных твердых частиц в корке достигает определенного предела, при котором происходит увеличение ее проницаемости.В нашем случае при содержании тонкодисперсного наполнителя (r<160 мкм)в ФК ниже 6% сохраняются приемлемые фильтрационные свойства. Введение враствор фракций с размером частиц r > 240 мкм приводит к увеличению водоотдачи высококачественного глинистого раствора.Подводя итог исследованиям влияния наполнителей на формирование ФК впроцессе их образования можно заключить, что при нестационарном режиме, т.е.при начальном контакте раствора с проницаемой подложкой, снижения интенсивности фильтратовыделения через проницаемую подложку можно обеспечить в буровом растворе с оптимальными концентрацией и фракционноым составом наполнителей при наличии качественной структурообразующей фазы .
Увеличение объемного содержания и размеров частиц наполнителя в буровом растворе увеличиваетпроницаемость корок.4.4Фильтрациярастворовисуспензийчерезпредварительносформированные фильтрационные коркиВажно отметить, что первоначальный уровень значений Пк сохраняется вовсех вариантах фильтрации. Так, если первичная корка сформирована из растворавысококоллоидного глинистого минерала, то при фильтрации через нее суспензийнизкоколлоидного или высококоллоидного минерала всегда сохраняется относительно высокий уровень значений Пк.Если же первичная корка сформирована из низкоколлоидного минерала, тонезависимо от состава фильтрующихся через неё суспензий всегда сохраняетсянизкое значение Пк.
Это указывает на то, что образовавшаяся первичная корка настенках скважины определяет дальнейший процесс фильтрации и суспензии, фильтрующиеся через неё, в последующем не изменяют пропускную способность исходной ФК.Определяющими на этом этапе исследований являются эксперименты, моделирующие процессы модификации структуры ФК при последующей фильтрации79через неё суспензий и различных водных растворов.
По изменению проницаемости корки можно судить о степени влияния на корку последующих воздействий,связанных с режимами фильтрации и составами растворов, фильтруемых через ранее сформированную корку и зону кольматации ПЗП.Особенно важным при этом является то, что стационарный процесс фильтрации осуществляется как в статических, так и в динамических (при υцир меньше критической, соответствующей полному смыванию корки) условиях и дает равнозначные результаты. Объясняется это, вероятно, тем, что фильтрационное сопротивление слоев корки, приближенных к проницаемой перегородке, существенновыше сопротивления следующих за ними слоев фильтрационной корки, формирующихся при последующей фильтрации.
Этот факт, отмеченный в процессе эксперимента, дал возможность при проведении исследований стационарной фильтрации упростить методику эксперимента, ориентируясь в основном на статическиеусловия.При разработке методов воздействия на ФК необходимо учитывать следующие факты:1) основа ФК закладывается в процессе нестационарной фильтрации и мало изменяется при последующей фильтрации через суспензий наполнителя;2) проницаемость ФК зависит от концентрации и распределения по размерамтвёрдой фазы в исходном буровом растворе;3) высокая дисперсность и адгезионная активность твёрдой фазы способствуютформированию низкопроницаемых ФК.4) дальнейшие обработки суспензии даже высококоллоидными минералами недают существенного изменения показателя Пк сформированной ФК.В фильтрационных корках слабоструктурированных суспензий наблюдаетсяразрушение слоев корки за счет проникновения отдельных частиц твердой фазывглубь ранее сформированных слоев.Фильтрация воды и суспензий наполнителя через предварительно сформированные ФК показала, что показатели фильтрации корки Пк для бурового раствора80и воды совпадали по величине.
Так, показатель Пк корки из 4% суспензии саригюхского бентонита при фильтрации через нее того же раствора имеет значение10,36·105 с/м, а при фильтрации воды – 10,792·105 с/м. Эта особенность фильтрации через ФК соответствует формированию оптимальной структуры ФК. Фильтрация через ФК с оптимальной структурой бурового раствора с наполнителями разной концентрации и размеров фракций, как правило, изменяют фильтрационые характеристики КЭ в сторону низких значений П к (что соответствует более высокойинтенсивности фильтратоотделения), особенно в случае крупных фракций и высокой концентрации, что свидетельствует о нарушении исходной структуры ФК (рисунок 4.10)15y = 0,0216x3 - 0,3889x2 + 1,6389x+ 11R2 = 1Показатель П к ,105 с/м31025100369Концентрация твердой фазы С ,%r > 400мкм160 < r ≤ 400мкмr ≤ 160 мкмРисунок 4.10 - Стационарная фильтрация воды через корки из 4% суспензиисарихюгского бентонита с добавками Фракция известняка с размером частиц: 1 r > 400 мкм; 2 - 160 < r ≤ 400 мкм; 3 - r ≤ 160 мкмТаким образом, наличие наполнителя в составе бурового раствора при последующей фильтрации через сформированную ФК увеличивает проницаемость КЭ.Определяющее влияние на характер фильтрации воды через корки оказываетконцентрация наполнителя.
Повышенные концентрации наполнителей в суспензииприводят к снижению показателя Пк корок. Практически для всех наполнителей81наблюдается относительное улучшение показателя Пк корок 4% бентонитовой суспензии при концентрации около 6%. Вероятно, эта величина соответствует оптимальной концентрации наполнителя в данной суспензии. При изменении содержания в растворе структурообразующей фазы оптимальная концентрация наполнителя имеет другие значения.Вышеприведенный эффект в основном связан с гидродинамическими условиями фильтрации (проницаемостью корки и вязкостью фильтратов). Физико-химическая модификация корок (дегидратация и диффузионный обмен в сольватныхоболочках дисперсной фазы, химическое взаимодействие с фильтратами и т.п.)способствует разрушению их структуры и тем самым увеличению проницаемости,что характерно для фильтрации через корки минерализованных жидкостей и водных растворов соляной кислоты различной концентрации.Известно, что высококоллоидный глинистый минерал имеет большую удельную поверхность и высокую обменную емкость по сравнению с низкоколлоидными глинистыми минералами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
