Разработка эффективных деструкторов кольматантов призабойной зоны пласта на основе полмерных реагентов
В данной магистерской диссертации рассмотрен процесс формирования призабойной зоны пласта. Также рассмотрены основные факторы, приводящие к загрязнению продуктивного коллектора на всех стадиях строительства и эксплуатации скважины. Изучены известные методы борьбы с встречаемыми типами кольматантов призабойной зоны пласта. Описана методика проводимых исследований. Представлены результаты проведенных экспериментов по разрушению полимерных кольматантов.
Введение…………………………………………………………………….……..14
1. Литературный обзор…………………………………………………..…..…..16
1.1 Общие представления о формировании призабойной зоны пласта…….16
1.2 Причины снижения проницаемости призабойной зоны продуктивного
пласта……………………………………………………………………….….….22
1.2.1 Первичное вскрытие продуктивного пласта………………….……..22
1.2.2 Цементирование и перфорация скважины…………………………..30
1.2.3 Глушение скважины……………………………………………………34
1.2.4 Эксплуатация скважины………………………………………….…..36
1.2.5 Нагнетание жидкостей для целей ППД…………………………..….36
1.2.6 Обработка призабойной зоны пласта…………………………….….38
1.2.7 Гидроразрыв пласта……………………………………………………39
1.2.7.1 Кольматация пласта при проведении стандартного ГРП с
использованием жидкостей разрыва на водной основе………………………..39
1.2.7.2 Кольматация пласта при проведении стандартного ГРП с
использованием жидкостей разрыва на углеводородной основе……….……..41
1.3 Анализ применяемых методов борьбы и деструкторов с известными
кольматантами………………………………………………………………..……41
1.3.1 Кислотные обработки……………………………………………….…41
1.3.1.1 Кислотная обработка карбонатных коллекторов…………….…43
1.3.1.2 Кислотная обработка терригенных коллекторов……………….47
1.3.1.3 Кислотное воздействие на кольматанты………………………..49
1.3.2 Некислотное воздействие……………………………………….…….50
1.3.3 Физические методы воздействия на пласт…………………………..54
2. Методика проводимых исследований…………………………………….….58
2.1 Обоснование выбора исследуемых полимеров…………………………..58
2.2 Эксперименты с водными растворами полимеров………………….……59
2.3 Эксперименты с корками модельного биополимерного бурового
раствора………………………………………………………………………..….65
3. Экспериментальная часть………………………………………………….…..71
3.1 Эксперименты с водными растворами полимеров……………………….71
3.2 Опыты с фильтрационными корками модельного биополимерного
бурового раствора…………………………………………………………….…..78
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение………………………………………………………………..81
4.1 SWOT-анализ…………………………………………………………..……81
4.2 Планирование научно-исследовательских работ…………………………83
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования…………….……83
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ………………..…….84
4.2.3 Разработка графика проведения научного исследования………..….85
4.2.4 Бюджет научно-технического исследования……………………..….89
4.2.4.1 Расчет материальных затрат научно-технического
исследования…………………………………………………………………..…..89
4.2.4.2 Основная заработная плата исполнителей темы………….….…90
4.2.4.3 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые
отчисления)…………………………………………………………………..……92
4.2.4.4 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского
проекта…………………………………………………………………………..…93
5. Социальная ответственность………………………………………………..…95
5.1 Производственная безопасность………………………………………..…96
5.1.1 Анализ вредных и опасных факторов, создаваемых объектом
исследования…………………………………………………………………..…..96
5.1.2 Анализ вредных и опасных факторов, возникающих в лабораторном
помещении при проведении исследований………………………………..…….97
5.1.3 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия
опасных и вредных факторов…………………………………………………….103
5.2 Экологическая безопасность……………………………………………….104
5.2.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду……104
5.2.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду.…106
5.2.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды…………106
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях…………………………………108
5.3.1 Анализ вероятных ЧС, инициируемых объектом исследования……108
5.3.2 Анализ вероятных ЧС, возникающих в лаборатории при проведении
исследований………………………………………………………………………108
5.3.3 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС…………………………………..108
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности……..111
5.4.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства,
характерные для рабочей зоны исследователя…………………………………..111
5.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя………………………………………………………………………113
Заключение…………………………………………………………………………114
Список литературы………………………………………………………………..116
Приложение А……………………………………………………………………..124
Приложение Б……………………………………………………………………..139
Приложение В……………………………………………………………………..141
Приложение Г……………………………………………………………………..145
Приложение Д……………………………………………………………………..147
В связи с увеличением потребности населения в углеводородном топливе
и энергии, которое оно дает, нефтяная промышленность развивается в
непрерывном темпе. Открываются новые либо запускаются в доразработку
старые месторождения. Все технологические операции и процессы
просчитываются в научно-исследовательских и проектных институтах. Однако в
реальности получаемые дебиты введенных скважин оказываются ниже
планируемых. Одной из причин данного явления является процесс кольматации
призабойной зоны пласта, проявляющийся на всех стадиях строительства и
эксплуатации скважин.
На этапе первичного вскрытия продуктивного пласта основными
причинами снижения его фильтрационных свойств являются: поглощение
бурового раствора продуктивным пластом сопровождающееся формированием
трех зон с различными проницаемостями (глинистая корка, зона проникновения
дисперсной фазы, зона проникновения фильтрата бурового раствора);
кольматация призабойной зоны частицами твердой фазы бурового раствора;
набухание скелета горной породы в результате взаимодействия с буровым
раствором; образование нерастворимых осадков в результате взаимодействия
бурового раствора с пластовым флюидом.
В период стадии цементирования происходит закупорка микро каналов и
трещин, что ведет к повышенному фильтрационному сопротивлению пласта.
К основным причинам снижения проницаемости прискважинной зоны в
процессе эксплуатации скважин относятся следующие: проникновение
жидкостей глушения (пресной, соленой воды) в процессе подземного ремонта;
выпадение асфальтосмолопарафиновых отложений; солеотложение;
проникновение в прискважинную зону пласта мехпримесей и продуктов
коррозии металлов при глушении или промывке скважины.
Проблемой борьбы с кольматантами занимались такие исследователи, как
Подгорнов В.М., Казакова Л.В., Миков А.И., Садыков И.Ф., Марсов А.А.,
Мокеев А.А., Саетгараев Р.Х., Подавалов В.Б., Яртиев А.Ф., Николаев Н.И.,
Шипулин А.В., Купавых К.С., Земцов Ю.В., Дмитриева А.Ю., Мусабиров М.Х.,
Абусалимов Э.М., Мусабирова Н.М., Гаврилов В.В., Никлоев Н.И., Петров А.А.,
Градов О.М. и другие.
Однако стоит отметить тот факт, что проблеме борьбы с полимерными
кольматантами уделено недостаточное внимание, что и вызывает наш научный
интерес.
Объектом исследования является процесс борьбы с колматантами.
Предметом исследования: деструкторы кольматантов на полимерной основе.
Научная новизна – составлена таблица наиболее распространенных
факторов, приводящих к кольматации пласта, с указанием возможных средств и
методов борьбы, а также отмечен их механизм воздействия. Получены
результаты по эффективности разрушения фильтрационных корок на
полимерной основе с различными деструкторами и их комбинациями.
1.1 Общие представления о формировании призабойной зоны пласта
Призабойная зона пласта является обширным понятием,
подразумевающим вскрытую часть пласта (обсаженную, зацементированную и
перфорированную или остающуюся открытой). Глубина данной зоны в
радиальном направлении также является не определенной, но предположительно
находится в диапазоне от метра до десятков метров. На практике к призабойной
зоне пласта относится участок, который примыкает к стволу скважины и в
пределах которого изменяются фильтрационные свойства продуктивного пласта
на всех этапах жизни скважины (строительства, ремонта, эксплуатации).
Призабойная зона скважины является более широким понятием. Оно
охватывает зону, большую, чем толщина продуктивного пласта. для сохранения
его максимальной естественной проницаемости продуктивного пласта перед его
вскрытием необходимо позаботиться о формировании данной зоны.
ПЗП отличается по своим характеристикам от удаленной зоны пласта
(УЗП), не тронутой при строительстве скважины. В данной зоне сохраняется
первоначальное естественное состояние породы-коллектора. ПЗП иногда
называется блокирующей зоной, поскольку она имеет пониженную
проницаемость, достигающую 50 % и более.
Необходимо рассмотреть механизм физико-химических процессов,
протекающих при вскрытии продуктивного пласта для понимания причин,
приводящих к ухудшению коллекторских свойств в прискважинной зоне [1, 2, 3,
4].
В процессе вскрытия продуктивного пласта буровой раствор и фильтрат
начинают проникать в породу под действием перепада давления в системе
скважина-пласт. Следствием данного процесса является формирование в
прискважинной зоне продуктивного пласта зон с различными проницаемостями
и условиями формирования: зона глинистой корки, зона проникновения твердой
фазы, зона проникновения фильтрата бурового раствора (см. рисунок 1).
Рисунок 1 – Схема призабойной зоны пласта после вскрытия его
бурением:
Проведенное исследование теоретических положений о загрязнении
призабойной зоны пласта позволяет сделать вывод о сложности данного
процесса, поскольку существует множество факторов, влияющих на закупорку
пор продуктивного пласта кольматирующими веществами и материалами. Было
установлено, что загрязнение продуктивного пласта происходит на всех стадиях
строительства и эксплуатации скважины. Наименее изученной является
проблема борьбы с полимерными кольматантами, которые попадаю в скважину
в процессе ее строительства, глушения и проведения операции гидроразрыва
пласта.
В ходе проведения экспериментов с водными растворами полимеров
установлено, что для Ксантана в качестве наиболее эффективного деструктора
можно выделить соляную кислоту (15%) и смесь серной кислоты (20%) с
перекисью водорода (36,5%). Для высоковязкой полианионной целлюлозы
(Оснопак ВТ) эффективными являются все три исследуемых кислотных
деструктора. Для низковязкой полианионной целлюлозы (PolyPack ELV) в
качестве наиболее эффективных деструкторов можно выделить азотную (15%) и
соляную (15%) кислоты. Для крахмала (Reatrol) можно выделить все три
деструктора. Для полиакриламида 2%-го (Seurvey FL) в качестве наиболее
эффективного деструктора можно выделить азотную (15%) и соляную (15%)
кислоты. Наиболее эффективным деструктором для полиакриламида 1%-го
(Сайпан) является соляная кислота (15%). Как видно, для каждого вида полимера
выделяются различные деструкторы, что не позволяет выбрать какой-либо один
как наиболее эффективный.
В ходе выполнения экспериментов с фильтрационными корками
биополимерного бурового раствора при стандартных условиях установлено, что
такие окислители, как перкарбонат натрия, гипохлорит натрия и персульфат
калия имеют назначительные показатели в улучшении фильтрации воды через
корку (значения практическими сравнимы с показателем фильтрации воды через
необработанную корку). Среди данных реагентов выделяется персульфат калия
4%-й (7,2 мл). в дальнейшем необходимо провести исследования данных
реагентов при различных температурах.
Хорошо себя проявил такой деструктор, как перекись водорода, причем
сила разрушения корки прямо пропорциональна концентрации применяемого
реагента.
Обработка корок раствором соляной кислоты приводит к их сильным
разрушениям (после обработки весь объем пресс-фильтра отфильтровывается за
37-39 секунд). Однако эффект усиливается при использовании смеси соляной
кислоты и перкарбоната натрия. При этом отфильтровывание происходит за 29-
30 секунд. Однако снижение концентрации соляной кислоты до 5% и
перкарбоната натрия до 6% приводит к замедлению истечения воды сквозь
фильтр.
Для определения эффективности применения в качестве деструктора
серной кислоты необходимо проведение дополнительного ряда исследований с
модернизацией применяемого пресс-фильтра.
Азотная кислота доказывает свою эффективность даже при малых
концентрациях. Концентрации 15-5% приводят к удалению корки. При 3% уже
разрушение корки снижается.
Последние выполненные заказы
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (285 отзывов)
4.8 (40 отзывов)
4.9 (20 отзывов)
4.6 (92 отзыва)
4.8 (211 отзывов)
4.8 (13 отзывов)
4.9 (522 отзыва)
5 (145 отзывов)
4.8 (2878 отзывов)
