Исследование эффективности брейкеров для жидкостей гидроразрыва пласта

Исследование влияния биоразлагаемых брейкеров на реологические характеристики жидкостей гидроразрыва пласта.

Введение …………………………………………………………………………………………………………………………..15
1. Литературный обзор ………………………………………………………………………………………………………16
1.1. Гидравлический разрыв пласта как метод интенсификации работы нефтяных и
газовых скважин. ………………………………………………………………………………………………………………16
1.2. Проведение ГРП ……………………………………………………………………………………………………..17
1.3. Порядок работ при гидравлическом разрыве пласта ………………………………………………..18
1.4. Оборудование для проведения гидравлического разрыва пласта………………………………20
1.5. Виды ГРП……………………………………………………………………………………………………………….21
1.6. Классификация жидкостей для ГРП по назначению…………………………………………………30
1.7. Типы жидкостей ГРП ……………………………………………………………………………………………..32
1.7.1. Жидкости на водной основе …………………………………………………………………………..38
1.7.2. Линейный гель ………………………………………………………………………………………………34
1.7.3. Сшитый гель ………………………………………………………………………………………………….36
1.7.3.1. Боратный сшитый гель ……………………………………………………………………….36
1.7.3.2. Органометаллический сшитый гель ……………………………………………………37
1.7.4. Жидкости на нефтяной основе ……………………………………………………………………….38
1.7.5. Жидкие гелевые концентраты ………………………………………………………………………..41
1.7.6. Вспененные жидкости ……………………………………………………………………………………41
1.7.7. Жидкости на спиртовой основе ………………………………………………………………………43
1.7.8. Деструкторы (брейкеры) ………………………………………………………………………………..43
1.7.9. Стабилизаторы ………………………………………………………………………………………………44
1.7.10. Бактерициды ………………………………………………………………………………………………..45
1.7.11. Ингибиторы глин …………………………………………………………………………………………45
1.7.12. Буферы и регуляторы рН ……………………………………………………………………………..45
1.8. Свойства жидкостей разрыва на водной основе ……………………………………………………….46
1.8.1. Способность удерживать и транспортировать проппант …………………………………46
1.8.2. Эффективность жидкости разрыва и контроль водоотдачи ……………………………..46
1.8.3. Потери давления на трение …………………………………………………………………………….47
1.8.4. Совместимость с горными породами и пластовыми флюидами ………………………48
1.8.5. Удаление жидкости разрыва из трещины ……………………………………………………….48
1.9. Контроль качества жидкости ГРП …………………………………………………………………………..49
1.10. Проблема загрязнения трещины после ГРП …………………………………………………………..51
1.11. Существующие процессы деструкции полимерной составляющей жидкостей ГРП ..52
1.11.1. Влияние типа применяемой жидкости разрыва на проницаемость проппантной
пачки и продуктивного пласта …………………………………………………………………………………………..52
1.11.2. Кольматация порового пространства проппантной пачки при проведении ГРП с
использованием жидкостей разрыва на водной основе ……………………………………………………….53
1.11.3. Кольматация порового пространства проппантной пачки при проведении ГРП с
использованием жидкостей разрыва на углеводородной основе …………………………………………54
1.12. Выявление процессов физической и химической деструкции полимерной
составляющей жидкостей ГРП…………………………………………………………………………………………..54
1.12.1. Физическая деструкция ………………………………………………………………………………..55
1.12.2. Термическая деструкция ………………………………………………………………………………55
1.12.3. Механическая деструкция ……………………………………………………………………………55
1.12.4. Фотодеструкция …………………………………………………………………………………………..56
1.12.5. Радиоционная деструкция …………………………………………………………………………….57
1.12.6. Химическая деструкция ……………………………………………………………………………….58
1.12.7. Деструкция при обработке неорганическими и органическими кислотами …….58
1.12.8. Деструкция под действием энзимов ……………………………………………………………..59
1.12.9. Деструкция под влиянием биологических организмов ………………………………….62
1.13. Деструктор ФЛАКСОР 110……………………………………………………………………………………63
1.14. Заключение по литературному обзору …………………………………………………………………..67
2. Экспериментальная часть ………………………………………………………………………………………………68
2.1. Методика эксперимента ………………………………………………………………………………………….68
2.1.1. Средства и материалы для проведения экспериментов ……………………………………68
2.1.2. Порядок проведения экспериментов ………………………………………………………………71
2.1.2.1. Методика приготовления сшитого геля ………………………………………………71
2.1.2.3. Методика приготовления брейкера …………………………………………………….71
2.1.2.2. Методика определения реологических параметров …………………………….72
2.2. Обработка полученных экспериментальных данных………………………………………………..72
2.2.1. Определение пластической вязкости жидкости ГРП при добавлении кислот
концентрации 15% …………………………………………………………………………………………………………….72
2.2.2.1. Исследование пластической вязкости с лимонной кислотой в качестве
деструктора ………………………………………………………………………………………………………………………72
2.2.2.2. Исследование пластической вязкости с винной кислотой в качестве
деструктора ………………………………………………………………………………………………………………………73
2.2.2.3. Исследование пластической вязкости с молочной кислотой в качестве
деструктора ………………………………………………………………………………………………………………………74
2.2.2.4. Исследование пластической вязкости с гликолевой кислотой в качестве
деструктора ………………………………………………………………………………………………………………………74
2.2.3. Определение пластической вязкости жидкости ГРП при добавлении кислот
концентрации 8% ………………………………………………………………………………………………………………75
2.2.3.1. Исследование деструкции сшитого геля при обработке гликолевой
кислотой …………………………………………………………………………………………………………………………..75
2.2.3.2. Исследование деструкции сшитого геля при обработке винноой
кислотой …………………………………………………………………………………………………………………………..76
2.2.3.3. Исследование деструкции сшитого геля при обработке молочной
кислотой …………………………………………………………………………………………………………………………..77
2.2.3.1. Исследование деструкции сшитого геля при обработке лимонной
кислотой …………………………………………………………………………………………………………………………..77
2.2.3.1. Исследование деструкции сшитого геля при обработке гликолевой
кислотой …………………………………………………………………………………………………………………………..78
2.2.3.1. Исследование деструкции сшитого геля при обработке смесью
лимонной и гликолевой кислот ………………………………………………………………………………………….78
2.3. Вывод по экспериментальной части ………………………………………………………………………..79
3. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ………………………..80
3.1. SWOT-анализ …………………………………………………………………………………………………………81
3.2. Планирование научно-исследовательской работы ……………………………………………………82
3.2.1. Структура работы в рамках научного исследования ……………………………………….82
3.2.2. Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………………………….83
3.2.3. Разработка графика проведения научного исследования …………………………………84
3.2.4. Бюджет научно-технического исследования …………………………………………………..88
3.2.4.1. Расчет материальных затрат научно-технического исследования ………..88
3.2.4.2. Основная заработная плата исполнителей темы ………………………………….88
3.2.4.3. Страховые взносы ………………………………………………………………………………90
3.2.4.4. Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта …..91
3.2.5. Оценка эффективности применения различных брейкерных систем ……………….91
4. Социальная ответственность ………………………………………………………………………………………….93
4.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности…………………………..93
4.1.1. Специальные (характерные при эксплуатации объекта исследования,
проектируемой рабочей зоны) правовые нормы трудового законодательства ….93
4.1.2. Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны исследователя ..93
4.2. Производственная безопасность ……………………………………………………………………………..96
4.2.1. Анализ выявленных вредных и опасных факторов ………………………………………….96
4.2.2. Обоснование мероприятий по снижению воздействия…………………………………….99
4.3. Экологическая безопасность …………………………………………………………………………………100
4.3.1. Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду ……………………..100
4.3.2. Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду ……………………101
4.3.3. Обоснование мероприятий по защите окружающей среды ……………………………102
4.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях……………………………………………………………….104
4.4.1. Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект исследования …..104
4.4.2. Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в лаборатории при
проведении исследований………………………………………………………………………………………………..104
Заключение……………………………………………………………………………………………………………………..106
Список использованных источников………………………………………………………………………………..107
Приложение А …………………………………………………………………………………………………………………114
Приложение Б …………………………………………………………………………………………………………………117
Приложение В …………………………………………………………………………………………………………………120

В данном разделе магистерской диссертации произведен анализ
возможных опасных и вредных факторов при работе с деструкторами в
лабораторных условиях, меры по их минимализации. Выявлены возможные
чрезвычайные ситуации, действия по их устранению. Описаны мероприятия по
обеспечению безопасности человека в процессе ведения производственной
деятельности с сохранением его нормальной работоспособности и
производительности, а также составлены рекомендации, выполнение которых
необходимо для соблюдения требований по охране окружающей среды.
Заключение
Проведенный обзор литературных источников по тематике магистерской
диссертации позволяет говорить о чрезвычайной важности и сложности
проблемы, затрагиваемой в данной работе. Недоразрушение сшитого геля ГРП
в пустотном пространстве проппантной пачки ведет к значительному
снижению ее проницаемости и проводимости для поступающих из
продуктивного пласта флюидов.
Зачастую это приводит к уменьшению продуктивности данной скважины,
в случае, если она является добывающей, или же к снижению её приемистости,
для случая, если рассматриваемая скважина нагнетательная. Но даже во втором
варианте итогом является снижение общей продуктивности сетки скважин, в
частности тех, что находятся в зависимом положении от данной нагнетательной
скважины.
Поэтому, для того, чтобы загрязнение эффективного пустотного
пространства было минимальным, требуется применять такие разновидности
брейкеров, которые способны разрушать полимерную основу жидкости ГРП
максимально качественно и с минимальными временными затратами.
Однако, у данного решения могут быть и отрицательные последствия.
Подобные разновидности брейкеров могут начать действовать раньше срока,
указанного в проектной документации. Это, безусловно, приведет к раннему
разрушению части жидкости ГРП, что может стать причиной меньшей глубины
проникновения трещины в породу-коллектор. При этом, трещина уже не
сможет вместить в себя тот объем проппанта, который был запланирован
проектом. Поэтому, после закрытия трещины, её ширина может быть намного
меньше той требуемой ширины, которая позволила бы достичь наибольшего
значения дебита добычи пластовых флюидов.
Из этого следует, что подбор наиболее эффективного с
техникоэкономической точки зрения брейкера является немаловажным
аспектом в процессе проектирования и осуществления операций гидроразрыва
продуктивного пласта.