Диссертация (1173023), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Поэтому влияние кислоты и минерализованныхжидкостей на величину гидратного слоя на поверхности структурообразующейтвердой фазы, а также степень коагуляции частиц более существенно для высокоактивных глинистых частиц. Причиной подобного явления служит прежде всегоизменение физико-химического состояния твердой фазы корки и, как результат, изменение структуры корки. Однако, судя по микроскопическим исследованиям поверхности корок, этот процесс в объеме корки локальный, лишь в некоторых местах.

Происходит образование крупных каналов в корке, значительно превосходящих по размерам отдельные агрегаты твердой фазы.Использование кислоторастворимых наполнителей в буровых растворах дляэтой цели приводит к снижению их фильтрационных свойств, что приводит к необходимости усложнения рецептуры. В этой связи оптимизация состава буровых растворов с кислоторастворимыми наполнителями является важной задачей буровогопроизводства.Таким образом, фильтрование суспензий наполнителя через ФК если и не меняет её фильтрационные характеристики, то в сторону увеличения проницаемости82КЭ, и, следовательно, обработка кольматационными пачками ствола скважины ссформированной ранее на его поверхности ФК малоэффективно.83ГЛАВА 5.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УДАЛЕНИЯФИЛЬТРАЦИОНЫХ ЭКРАНОВ НА ПРОНИЦАЕМЫХ МОДЕЛЯХКИСЛОТАМИ И КИСЛОТНЫМИ КОМПОЗИЦИЯМИ5.1 Исследование процесса кислотного разрушения фильтрационных экранакислотной обработкойОптимизируя состав корки с кислоторастворимыми наполнителями длявскрытия бурением, необходимо обеспечить формирование практически непроницаемого КЭ, но при вызове притока в процессе освоения скважины этот КЭ необходимо удалить. В глинистой корке после фильтрации кислоты образуется отдельные каналы, увеличивающие скорость фильтрации, в то время как основная структура практически не изменяется.Для удаления корки необходимо ослабить или разрушить структуру ФК, этуфункцию выполняет кислоторастворимый наполнитель, который способствует разрушению ФК и вымыванию её фрагментов.

Самым простым способом удаленияКЭ, которой сформирован с кислоторастворимыми компонентами, является установка кислотных ванн [56]. Известняк, сидерит, целестин и др. при взаимодействиис кислотой эффективно разрушают структуру глинистой корки, облегчая её срыв споверхности коллектора.При проведении эксперимента концентрация кислотных композиций составляла 11, 15 и 20%. Формирование глинистых корок и фильтрация кислотного раствора производились вакуумным способом, при перепаде давления в 0,1 и 0,7 МПа.Перед обработкой кислотой с поверхности ФК смывались водой остатки глинистойсуспензии.Взаимодействие кислоты с коркой происходит в два этапа.

Первый этап –«начальная» фаза реакции, при которой скорость фильтрации кислоты через корку(объём фильтрата, выделяющийся за определены промежуток времени на единицуплощади) имеет прямопропорциональную зависимость, характерную для фильтрации водных растворов через ранее сформированные ФК, приведённую в материалах 4 главы. Второй этап – это фаза активного взаимодействия кислоты с ФК, которая характеризуется отклонением от прямолинейной зависимости и с ростом84концентрации кислоты продолжительность «начальной» фазы реакции уменьшается.

Так, в условиях нашего эксперимента для 20% соляной кислоты время«начальная» фаза реакции составляет не более 2 мин., а для 11% кислоты этот период увеличивался до 10 - 15 мин. (рисунок 5.1).Объём отфильтровавшейся жидкости (вода и кислота), 10-4м321y = 1E-05x3 - 0,0006x2 + 0,0976x - 0,0052R2 = 0,999862Теоретическийдиапазон13450051015202530Время, минРисунок 5.1 - Влияние продолжительности воздействия соляной кислоты различной концентрации на фильтрацию через корки с наполнителем 0.075 г/см 3Размер частиц соответственно0,2 мм;1 мм;1,7 мм;2,36 мм на графике увели-чение размера частиц – снизу-вверх(известняк), -0,1мм; 0,2 – 0,63мм (кварцевый песчаник) и необработанный кварцевый песчаник 0,2мм; 1мм; 1,7мм.1 – 20 % соляной кислоты; 2 – 15 % соляной кислоты; 3 – 11 % соляной кислоты; 4 –воздействия 15% соляной кислотой на корку обогащенный кварцевым песчаником 5 – фильтрация воды через глинистую корку без наполнителя(предельно низкая скорость фильтрации воды в эксперименте); 6 – фильтрация воды без глинистой корки (предельно высокая скорость фильтрации воды в эксперимент).На скорость растворения карбоната кальция в кислоте влияют кроме температуры и перепада давления: концентрация кислоты; размеры частиц наполнителя(рисунок 5.2).85Скорость фильтраций, 10 -5 м/сек2,5y = 0,1086x - 0,0141R2 = 0,99842y = 0,0925x + 0,0014R2 = 0,9902Для завершения реакции втечение 20 минутной фильтрациираствора кислоты через коркудиапазон значений Кф долженнаходиться от 1 до 1,5 10-5 м /с1,5y = 0,0007x 2 + 0,0745x - 0,013R2 = 0,97951y = 0,0017x 2 + 0,0503x - 0,0168R2 = 0,96280,5002468101214161820Концентрация кислоты,%2,36 мм1,7 мм1 мм0,21 ммРисунок 5.2 - Зависимость скорости фильтрации через корку от размера карбонатного наполнителя и от концентрации кислотыВ эксперименте изменялись дисперсность и концентрация наполнителя в глинистых корках.С учётом стехиометрического соотношения в реакции растворения карбонатакальция в соляной кислоте (для полного растворения 1 г CaCO3 необходимо 4,5 см315% HCl) и для завершения реакции в течение 20 минутной фильтрации растворакислоты через корку диапазон значений Пк должен находиться в пределах от 0,9 до0,5·105 с/м (рисунок 5.3).1,110,90,8Показатель Пк,105 с/м0,70,21мм0,61мм1,7мм0,52,36мм0,40,30,20,1011141720Концентрация кислоты,%Рисунок 5.3 - Воздействие соляной кислоты различной концентрации на фильтрацию через корку с кислоторастворимым наполнителем (6%)86Поиск оптимального сочетания дисперсности, фракционного состава карбоната кальция осуществлялся с учётом (рисунок 5.4):1) влияния дисперсности частиц и фракционного состава наполнителя на фильтрационные свойства корки;2) влияния дисперсности частиц и фракционного состава наполнителя0,85Показатель Пк,105с/мна его последующую растворимость в кислоте.y = 15,654x4 - 82,48x3 + 142,93x2 - 89,334x + 13,873R2 = 10,750,650,550,20,40,60,811,21,41,61,822,22,4Размер частиц твердой фазы, ммРисунок 5.4 - Зависимость показателя Пк 15% соляной кислоты через коркуразличного фракционного состава от размера частиц твердой фазы при общей концентрации 6% по весу от её объёмаТаким образом, подбирая фракционный состав наполнителя, можно получитьоптимальное соотношение фильтрационных свойств корки (Пр и толщины глинистой корки, с одной стороны, и скорости фильтрации кислотного раствора черезкорку ( Пк), с другой стороны).В результате визуальных наблюдений установлено, что при растворении кислотой частиц наполнителя размером менее 0,21 мм реакция распределяется относительно равномерно по всей поверхности корки, а при добавлении в корку частицразмером 2,36 мм происходит «очаговое» взаимодействие кислоты с наполнителем.

В результате появляются сквозные дыры, через которые фильтруется вся кислота, оставляя незатронутой большую часть поверхности корки. Вероятность протекания такой реакции возрастает с увеличением концентрации крупнодисперсныхчастиц наполнителя в растворе, а также с ростом концентрации кислоты (рисунок5.5).87абРисунок 5.5 - Фото поверхности корок с наполнителем (а –тонкодисперсныйкарбонат и б- тонкодисперсный кварцевый песчаник) после обработки 15% соляной кислотой (На левом фото корка удалена полностью, вплоть до поддонафильтрационной камеры, на правом фото в результате «очагового» взаимодействия кислоты с наполнителем часть корки осталась на поддоне)Таким образом, основываясь на результатах эксперимента, можно сделать следующие выводы. Тонкодисперсные частицы наполнителя в растворе обеспечивает равномерное взаимодействие кислоты с глинистой коркой по всей ее поверхности, что способствует разрушению структуры ФК и более полному вымыванию её фрагментов. Для полного разрушения ФК, скорость фильтрации кислотного раствораПк не должна превышать 0,5·10 5 с/м. Оптимальная концентрация наполнителя в растворе с учётом сохраненияприемлемых фильтрационных свойств раствора и обеспечения эффективного кислотного разрушения глинистой корки составляет 50-60 кг/ м3 (при меньшей концентрации снижается результативность кислотного разрушения глинистой корки,а при большей концентрации резко ухудшаются фильтрационные свойства растворов). Увеличение грубодисперсной фазы наполнителя препятствуетравномер-ному кислотному разрушению ФК.88Учитывая вышеприведённые данные, а также промысловые условия проведения химического удаления глинистой корки в стволе скважины, можно рекомендовать следующее.При вводе в буровой раствор при вскрытии продуктивной зоны бурениемнаполнителей, растворимых в кислоте, необходимо:иметь содержание тонкодисперсной фазы наполнителя в буровом рас-творе не менее 5 % по весу от объёма раствора;ограничить содержание в растворе грубодисперсной фазы (размеромболее 200 мкм) наполнителя до 30% от общего содержания твёрдой фазы;для регулирования фильтрационных свойств буровых растворов реко-мендуется использовать реагенты – понизители водоотдачи, разрушающиесякислотой;для разрушения ФК с наполнителем в режиме кислотной ванны кон-центрация соляной кислоты должна быть не более 15 %.5.2 Восстановление фильтрационных свойств песчаных набивокс глинистыми фильтрационными коркамиПесчаные набивки после фильтрации через них глинистых суспензий имеютна поверхности ФК и в структуре набивок приникшие тонкодисперсные фракцииглины и наполнителей.Восстановление фильтрационных свойств набивок исследовалось следующим образом.Последовательность эксперимента1.Фильтрация воды через перегородку (фильтровальная бумага, песча-ная набивка 1 или 2) для определения Пк0 –показателя исходной проницаемостиперегородки.2.Фильтрация буровой суспензии в прямом направлении.3.Фильтрация воды после формирования корки в противоположномнаправлении для определения Пк1 – показателя проницаемости фильтрационнойкорки после её формирования.894.Обработка кислотной композицией в прямом направлении для разру-шения корки и зоны кольматации.5.Фильтрация воды после обработки кислотным наполнителем в обрат-ном направлении для определения Пк2 –показателя восстановленной проницаемости песчаной набивки.6.Определение результативности обработки кислотной композициейθ= Пк2 / Пк0В результате эксперимента установлено: глинистый раствор кольматируетсяглинистой фазой и наилучший вариант восстановления проницаемости достигается при применении 15% сульфаминовой кислоте (наименьшее значение показателя θ), которая превосходит по эффекту 15% соляную кислоту и 15% малеиновую кислоту (таблица 5.1).Обработка глинистого раствора реагентом ˗ понизителем водоотдачи КМЦсущественно снижает проницаемость фильтрационной корки и, в связи с этим,не происходит значительного проникновения глинистой фазы в набивку, однакофильтрация в противоположном направлении практически не восстанавливаласьпосле кислотных обработок.Таблица 5.1 - Эффективность восстановления проницаемости КЭ:θ = Пк2/ Пк0, Пк-10 5c/м№ Параметр Фильтровальная Набивка 1бумага1 Пк00,006Пк113,872520,69Пк20,1261140,0309θ4.62 Пк00,006Пк10,69Пк20,04θ6.163 Пк00,006Пк10,69Пк20,009θ1.2854 Пк00,006Пк10,57Пк20,007θ0,98Набивка 2 Условия эксперимента0,0191,50,063.270,0191,50,073.80,0191,50,031.3640,0191,460,0190,98Воздействие 15% HCl на глинистуюкорку без наполнителейВоздействие 15% малеиновая кислотана глинистую корку без наполнителяВоздействие 15% сульфаминовой кислотой на глинистую корку без наполнителяВоздействие 15% сульфаминовой кислотой на глинистую корку с 6% наполнителя90Для повышения эффекта удаления КЭ в набивках использовали кислоторастворимый наполнитель.

Характеристики

Список файлов диссертации