Диссертация (1173023), страница 7
Текст из файла (страница 7)
С целью сохранения коллекторских свойств продуктивных пластов рецептура жидкости заканчивания может содержать кольматант, который в случае обоснованного содержания и фракционного состава способствует образованию качественной ФК и ограничивает фильтрацию в пласт.Вязкость фильтрующейся жидкости регулируется обработкой жидкости заканчивания полимерами, в том числе, жидкости, не содержащие твердую фазу [58 идр.].В течение последних лет разработаны и внедрены ряд новых реагентов, атакже технологий, которые позволяют эффективно регулировать плотность, вязкость, удерживающую и выносящую способность, показатель фильтрации икольматирующие свойства в зависимости от конкретной области применения [39и др.].Растворы для вскрытия продуктивных пластов включают дисперсионнуюсреду, которая подбирается с таким расчетом, чтобы не влиять (или влиять незначительно) на естественную проницаемость ПЗП, одновременно обеспечивать эффективное вытеснение из ПЗП потоком пластовой жидкости при вызове притока,и дисперсную фазу, формирующую ФК (или пленку в случае полимерных реагентов).
Эта ФК формируется на всей поверхности проницаемых пород и ограничиваетфильтрацию пластовых флюидов в процессе бурения.ФК образуется в процессе фильтрации промывочной жидкости при вскрытиипродуктивных пластов из компонентов, входящих в состав этой жидкости. Такимикомпонентами в глинистых буровых растворах являются:1)структурообразующая основа, обеспечивающая структурно - механическиеи реологические свойства растворам (коллоидная глинистая фаза);392)наполнители, участвующие в формировании ФК на поверхности проницаемых пород;3)полимеры загустители-структурообразователи и реагенты − понизителифильтрации.Твёрдая фаза должна подбираться таким образом, чтобы обеспечить поверхностную кольматацию породы и при этом создать тонкую непроницаемую ФК.
Такая корка должна предотвратить проникновение твердых частиц и фильтрата жидкости в глубь пласта и таким образом сократить зону его загрязнения. Размеры порколлектора могут быть определены в результате различных исследований, включаяанализ шлифов или ртутную парометрию [67,72].Подбор размера закупоривающих или сводобразующих частиц производитсяисходя из следующих теоретических предпосылок [69,130,131].В случае если частицы твёрдой фазы, значительно превышающих по размеруотверстия пор, то часть из них будет смыта потоком раствора,они не смогутсформировать эффективную фильтрационную корку и между частицами можетфильтроваться раствор (рис.2.7 а).
Частицы размером, значительно меньшимотверстий пор, беспрепятственно проникают в поровое пространство пласта (рис.2.7 б). Оптимальное распределение частиц по размерам в составе кольматантаспособствуетобразованиюфильтрационнойкоркисминимальнымпроникновением фильтрата и твердых частиц в пласт (рис. 2.7 в) [48].Рисунок 2.7 - Варианты фомрирования ФК в зависимости фракционногосостава кольматанта в буровомго раствореДля наиболее эффективного закупоривания проницаемых зон достаточнообеспечить содержание кольматанта в буровом растворе в количестве 60 – 90 кг/м3[130].40Таким образом, оптимизация фракционного состава кольматанта в буровомрастворе, можно добиться уменьшения загрязнения продуктивного пласта.Теория Абрамса.
На протяжении многих лет для расчета фракционного состава кольматанта использовали критерии Абрамса [16,17. 131,135].dк 13d пор,(2.21)где dк – нужный диаметр кольматанта; dпор – диаметр пор породы.По правилам Абрамса средний размер частиц кольматанта должен равнятьсяили немного меньше 1/3 среднего размера пор. Так частицы, размером 10 мкм будуткольматировать поры размером около 30 мкм. Концентрация кольматанта(сводообразующих частиц) должна составлять не менее 5 % от объема твердойфазы в промывочной жидкости.
[58,130] Частицы неглубоко проникают в поры исоздают фильтрационную корку внутри породы если размер частиц твердой фазынаходится в диапазоне 1/3-1/10 среднего диаметра пор. [130]). Частицы, меньше1/10 диаметра пор способны глубоко проникать в пласт и не препятствуют проникновению компонентов промывочной жидкости в пласт [128,130,134].В действительности «правило 1/3 диаметра» описывает размер частиц, прикотором начинается сводообразование, и не учитывает реальное распределениечастиц по фракционному составу и распределение размеров пор.
Правило Абрамса не описывает необходимость закупорки пространства между сводообразующими частицами.Теория Кауффера, в соответствии с которой идеальная упаковка кольматантапроисходит при оптимальном фракционном составе, отвечающем условиюGфрkdk ,(2.22)Другой подход к выбору фракционного состава кольматанта даёт метод подбора оптимального фракционного состава и концентрации кольматанта на основемодифицированной теории Кауффера (теория идеальной упаковки) [73, 130, 131].41Необходимое фракционное распределение частиц кольматанта по методике Кауфера как для сводообразования, так и для закупорки пространств между сводообразующими частицами показана на рисунке 2.8.Идеальная гранулометрия твёрдой фазы по КауферуСуммарное содержание, %10090сумм.%807060504030201000123456789101112Квадратный корень диаметра частиц карбоната кальция, мкм.Рисунок 2.8 - Метод подбора оптимального фракционного состава и концентрации кольматанта на основе модифицированной теории КауффераТеория Кауффера применима практически для любого типа жидкости (наводной или углеводородной основе) и для кольматации разных типов пород - пористых песчаников, известняков и трещинных сланцев и позволяет создать прочную малопроницаемую фильтрационную корку.То есть имея размеры пор и каналов пород продуктивного пласта, можно подобрать кольматирующие добавки, ограничивающие поступление фильтрата промывочных жидкостей в ПЗП.Метод Викерса.
В промысловой практике стал применяться метод подбора фракционного состава кольматанта «Метод Викерса» [138]. В соответствии с этим методом для повышения эффективности кольматации необходимо, чтобы фракционный состав кольматирующей смеси бурового раствора отвечал 5 целевым критериям, определенным для конкретного пласта. На рис. 2.9 приведё пример расчётаколматанта по методу Викерса.42Рисунок 2.9 - Графическое представление метода ВикерсаСчитается, что подбор фракционного состава кольматанта в соответствии скритериями Викерса приводит к пониженной скорости фильтрации.При вызове притока из пласта в процессе освоения скважины необходимосоздать условия для удаления глинистой корки ивымывания внесённых воколоскважинную зону компонентов.
Одним из эффективных технологическихприемов, используемых для этой цели, является введение в состав буровогораствора при вскрытии продуктивного коллектора определённого количестварастворимых добавок, не обладающих адгезиионной активностью по отношениююк породе [36].Количество и гранулометрический состав этих добавок зависит от структурыи типа коллектора, от состава бурового раствора. Разрушение глинистой корки ивымываниевнесённых фаз обеспечивается активной композицией реагентов,которая при контакте с глинистой коркой разрыхляет её структуру и снижаетфильтрационные сопротивления притоку из пласта [10,99].Частицы закупоривающего материала должны подбираться таким образом,чтобы обеспечить кольматацию породы как можно ближе к поверхности стенкискважины и создать тонкую непроницаемую фильтрационную корку.
Такая коркадолжна предотвратить проникновение твердых частиц и фильтрата жидкости вглубь пласта и таким образом сократить зону его загрязнения [72].Для вскрытия продуктивных пластов используют в качестве твердой фазы специальные наполнители – кольматанты.43Карбонаты (СаСОз) в качестве кольматанта с подбираемым гранулометрическим составом. Большинство кольматантов, поставляемых на рынок, основаны наизмельчённом карбонате кальция, эффективность которого определяется возможностью химического растворения и низкой (по сравнению с глинами и флотационным баритом) адгезионной активностью. Подобными свойствами обладает сидерит, используемый в качестве растворимого кислотами утяжелителя.Модифицированные дисперсные кремнеземы (МДК) «Кварц» (разработка ООО«Кварц» [83]), представляют собой аморфный кремнезем различной дисперсности,что предопределяет возможность его проникновения в пласт и «высаживание» наповерхности пор при фильтрации.Механизм воздействия МДК в условиях продуктивного пласта: создание тонкого прочного гидрофобного кольматационного слоя сразрывом гидродинамической связи между скважиной и пластами; гидрофобизация поверхности порового пространства коллекторов и изменение смачиваемости.Таблица 2.2 - Результаты обработок с применением МДК «Кварц».№НГДУМесторождениеНо-п/мерпQн, т/сДо об-Послесква-ра-обра-женботкиботкиПриростСнижениенефти,обводненно-т/с, (%)сти, %ы1АОнефть»,«Каспий-Айранкольское1173,25,42,2 (68,7)32,4Айранкольское1113,48,14,760,9Респуб-лика Казахстан2АОнефть»,«КаспийРеспуб-(138,2)лика КазахстанОкись магния в качестве кольматанта с оптимизированным гранулометрическим составом (растворитель − аммониевая соль).Целестин (сернокислый стронций Sr[SO4]), растворимый в кислоте.44Тетраоксид марганца (Мn3О4 − плотность 4,8 г/см3, средний размер частиц0,5 мкм).Кристаллический хлорид натрия с оптимизированным фракционном составомв качестве кольматанта в предельно насыщенных солевых растворах или в растворах с 100%-ной углеводородной (синтетической) основой.Таким образом, способность буровых растворов ограничивать фильтрацию впродуктивной части разреза является необходимой функцией при вскрытии пластабурением и всех последующих операциях до вызова притока, когда эта функциястановится препятствием для движения пластового флюида в скважину.В качестве кольматанта чаще всего применяется карбонат кальция из-за широкой доступности, низкой стоимости, простоты регулирования гранулометрического состава, низкой липкости корки и в связи с этим низкого давления срывакорки и полной растворимости в кислоте.2.4 Расчет фракционного состава кольматанта для месторождении ЮжноТургайской впадиныВыбор наполнителя является одной из важнейших задач стоящих при разработке и применении блокирующих составов [98].
Ассортимент промышленно-выпускаемых наполнителей для нефтегазовой отрасли достаточно велик. По структуре их классифицируют как волокнистые, пластинчатые (хлопьевидные) и зернистые (гранулированные). По своей природе наполнители подразделяют следующим образом:•минеральные (асбест, слюда, карбонаты кальция, магния, железа);•органические (торф, опилки, шелуха орехов и др.);•синтетические (целлофан, отходы химических волокон, резиновая крошка ит.д.).Однако не все эти наполнители могут успешно применяться в блокирующихсоставах ввиду высоких требований к их технологическим свойствам. Наиболеепредпочтительными для применения в блокирующих составах являются кислото-45растворимые кольматанты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
