Исследование влияния биоразлагаемых брейкеров на реологические характеристики жидкостей гидроразрыва пласта

Объектом исследования является процесс деструкции сшитого геля ГРП на основе гуаровой смолы. Цель работы – исследование влияния биоразлагаемых брейкеров на реологические характеристики жидкости ГРП. В процессе исследования были рассмотрены основные факторы, влияющие на процесс ГРП, составляющие агенты жидкостей ГРП на водной основе, характеристики биоразлагаемых полимеров, характеристики молочной кислоты, олигомер и полимер на её основе. Изучены существующие разновидности химической деструкции.

Введение …………………………………………………………………………………………………………………………..14
1 Литературный обзор ……………………………………………………………………………………………………….15
1.1 Гидравлический разрыв пласта – эффективный метод стимуляции скважины……………..15
1.2 Факторы, влияющие на эффективность проведения ГРП …………………………………………….16
1.3 Жидкости разрыва на водной основе ………………………………………………………………………….18
1.4 Компоненты, входящие в состав жидкостей разрыва на водной основе……………………….20
1.4.1 Вода …………………………………………………………………………………………………………………….20
1.4.2 Гуар и его производные ……………………………………………………………………………………….20
1.4.3 Сшиватели …………………………………………………………………………………………………………..24
1.4.4 Деструкторы (брейкеры) и процессы химической деструкции ………………………………26
1.4.4.1 Окислители ……………………………………………………………………………………………………28
1.4.4.2 Кислоты ………………………………………………………………………………………………………..30
1.4.4.3 Энзимы …………………………………………………………………………………………………………31
1.4.5 Стабилизаторы вязкости ………………………………………………………………………………………34
1.4.6 Буферы ………………………………………………………………………………………………………………..35
1.4.7 Ингибиторы глин …………………………………………………………………………………………………35
1.4.8 Поверхностно-активные вещества (ПАВ)/ Взаимные растворители ………………………36
1.4.9 Биоциды/ Бактерициды ………………………………………………………………………………………..36
1.4.10 Понизители трения …………………………………………………………………………………………….37
1.5 Эффективность процессов химической деструкции ……………………………………………………37
1.6 Экологические аспекты проведения ГРП ……………………………………………………………………42
1.7 Биоразлагаемые полимеры на основе молочной кислоты ……………………………………………43
1.7.1 Молочная кислота ……………………………………………………………………………………………….44
1.7.2 Лактид …………………………………………………………………………………………………………………45
1.7.3 Олигомер молочной кислоты ……………………………………………………………………………….46
1.7.4 Полимолочная кислота (Полилактид) …………………………………………………………………..47
1.8 Заключение по литературному обзору………………………………………………………………………..52
2 Экспериментальная часть ……………………………………………………………………………………………….54
2.1 Методика эксперимента ……………………………………………………………………………………………54
2.1.1 Средства и материалы для проведения экспериментов …………………………………………54
2.1.2 Порядок проведения экспериментов ……………………………………………………………………55
2.1.2.1 Приготовление сшитого геля ………………………………………………………………………….55
2.1.2.2 Определение реологических параметров…………………………………………………………56
2.1.3 Обработка полученных экспериментальных данных ……………………………………………56
2.2 Результаты и их обсуждение……………………………………………………………………………………..56
2.2.1 Результаты экспериментов по наблюдению влияния температурных факторов на
стабильность сшитого геля без молочной кислоты ………………………………………………57
2.2.2 Результаты экспериментов по изменению эффективной вязкости сшитого геля
после его обработки молочной кислотой в различных концентрациях при
комнатной температуре ………………………………………………………………………………………58
2.2.3 Результаты экспериментов по изменению эффективной вязкости сшитого геля
после его обработки молочной кислотой в различных концентрациях при
повышенной температуре ……………………………………………………………………………………59
2.3 Вывод по экспериментальной части ………………………………………………………………………….65
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение …………………………68
3.1 SWOT-анализ……………………………………………………………………………………………………………68
3.2 Планирование научно-исследовательской работы ……………………………………………………..69
3.2.1 Структура работы в рамках научного исследования …………………………………………….69
3.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ …………………………………………………….70
3.2.3 Разработка графика проведения научного исследования ………………………………………71
3.2.4 Бюджет научно-технического исследования ………………………………………………………..75
3.2.4.1 Расчет материальных затрат научно-технического исследования …………………75
3.2.4.2 Основная заработная плата исполнителей темы …………………………………………..75
3.2.4.3 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) …………………….77
3.2.4.4 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта ……………78
3.2.5 Оценка эффективности применения различных брейкерных систем …………………….78
4 Социальная ответственность …………………………………………………………………………………………..79
4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …………………………….80
4.1.1 Специальные (характерные при эксплуатации объекта исследования,
проектируемой рабочей зоны) правовые нормы трудового законодательства ……….80
4.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны исследователя ……..83
4.2 Производственная безопасность ……………………………………………………………………………….84
4.2.1 Анализ выявленных вредных и опасных факторов ………………………………………………84
4.2.2 Обоснование мероприятий по снижению воздействия …………………………………………91
4.3 Экологическая безопасность……………………………………………………………………………………..92
4.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду …………………………….92
4.3.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду …………………………..93
4.3.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды …………………………………..94
4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………………………………..94
Заключение……………………………………………………………………………………………………………………….99
Список использованных источников………………………………………………………………………………..101
Приложение А …………………………………………………………………………………………………………………110
Приложение Б …………………………………………………………………………………………………………………115
Приложение В …………………………………………………………………………………………………………………118

На основе результатов теоретического анализа литературных
источников определены важности и сложности изучаемой проблемы. Неполное
разрушения жидкости ГРП и образование остаточного содержание
хлопьевидного осадка в пространстве проппантной пачки снижают её
проницаемости, ухудшая проводимость трещин для поступающих флюидов
продуктивного пласта в добывающих скважинах, также снижение
приемистости нагнетательных скважинах.
Процесс разрушения жидкости ГРП осуществляется деструкторами,
присутствующими в её составе. Поэтому, выбор типа деструкторов играет
очень важную роль в процессе удаления жидкости ГРП, обеспечивая
максимальную эффективность с минимальными материальными и временными
затратами.
Результаты исследования деструкции сшитого геля молочной кислотой с
соответствующей концентрацией и содержанием показали положительный
сигнал и позволит в дальнейшем развитии разработки применять
биоразлагаемых полимеров на основе мономера молочной кислоты в качестве
деструктора в составе жидкостей ГРП.
Применение биоразлагаемых полимеров, таких как олигомеры молочной
кислоты, полилактида в составе жидкостей ГРП является перспективным
способом для частичной замены традиционных материалов на основе
нефтехимии.
В данной работе предложена формула для дальнейших исследований
деструкции сшитого геля на основе гуаровой смолы олигомерами молочной
кислоты и полилактидами.
Кроме того, хотелось бы отметить некоторые другие возможные
направления для дальнейших исследований:
рассмотрение других биоразлагаемых полимеров, в результате
разложения которых образуются вещества в качестве деструкторов;
обработка экспериментальных рецептур жидкостей ГРП,
приближенных к реальным;
изучение влияния различных видов сшивателя на деструкцию
сшитого геля;
повышение эффективности приготовления жидкости разрыва на
основе гуаровой смолы.