Легко ли добыть нефть. Глушить и щадить. Часть 2
Первая часть: Легко ли добыть нефть. Глушить и щадить. Часть 1
Наиболее распространенный способ щадящего глушения связан с применением нефильтрующихся жидкостей глушения (НФЖГ). Снижение способности жидкости к фильтрации связано с повышением ее вязкости, а также создавать упруговязкие структурированные гели.
Существуют несколько типов НФЖГ:
1. Полимерные жидкости
2. Полисахаридные жидкости
3. Эмульсионные жидкости (обратные эмульсии)
4. Коркообразователи (инвертные дисперсии)
В качестве основы для создания полимерной жидкости чаще всего используется полиакриламид (ПАА), который способен создавать высоковязкую жидкость при растворении в воде или солевом растворе. Это обусловлено наличием длинных линейных молекул полиакриламида. При этом с помощью некоторых веществ эти молекулы можно сшивать (соединять между собой), в результате чего образуется вязкоупругий гель. В качестве сшивателя чаще всего используют ацетат хрома. При использовании такого способа глушения можно достичь очень высокого восстановления проницаемости призабойной зоны по нефти – до 90%. Потеря в десять процентов многим покажется большой, но если учесть, что при глушении хлоридом кальция коэффициент восстановления составляет порядка 60%, то становится понятно, что полиакриламидный гель вполне соответствует концепции щадящего глушения.
Но у этого способа есть один очень большой минус – время «жизни». Дело в том, что несшитый гель разлагается (точнее подвергается механической деструкции) в течение 1-3 месяцев, а сшитый – 6-9 месяцев! И все это время скважина работает не неполную мощность, и, вполне вероятно, за это время потребуется еще один ремонт. Такое длительное время выведения скважины на проектную мощность редко устраивает, поэтому такое глушение применяется редко, либо при очень длительных ремонтах, например, ликвидациях аварий, либо, когда иным способом заглушить затруднительно. Например, я знаю, что таким способом глушили газовые скважины на Ямале, потому что по-другому заглушить не получилось.
Но зато полиакриламидный гель получил широкое применение на других технологических операциях, которые применяются в нефтяной промышленности – выравнивание профиля приемистости. Кому интересно могут прочитать тут: Легко ли добыть нефть. Что такое профиль приемистости и какего выровнять. Часть 2.
Полисахаридные жидкости глушения лишены главного недостатка полимерных составов на основе ПАА – длительной продолжительности «жизни». Они существуют порядка 10 дней, максимум двух недель, а потом подвергаются биоразложению. При необходимости его легко можно разрушить с помощью деструкторов. Поэтому он не ухудшает емкостно-фильрационных свойств пласта и его вязкость можно доводить до такого состояния, что он не фильтруется даже в самые высокопроницаемые пласты.
В качестве основы для ПСЖГ используют производное природного полисахарида гуаровой камеди – гидроскиспропилгуар. Он при растворении в воде образует несшитый гель, который можно сшивать с помощью боратного сшивателя (бура, тетраборат натрия). Для основы геля используется техническая вода или растворы солей. А для уменьшения проницаемость и повышения вязкости дисперсная фаза в виде порошка мела.
При этом реакция сшивки геля происходит очень быстро. В результате гель может образовываться прямо в НКТ, что приводит к резкому замедлению скорости закачки и росту давления. Поэтому часто используют регуляторы сшивки, которые позволяют увеличивать время сшивки на срок до нескольких часов.
ПСЖГ на основе ГПГ-3. Час после приготовления, видео мое, снято специально для Пикабу
Тот же раствор спустя три часа.
К сожалению не было реометра или хотя бы вискозиметра, чтобы разница в вязкости была бы определена инструментально. Но, думаю, даже визуально видно. А спустя двенадцать часов он превращается в такой гель
Третий тип НФЖГ – обратные эмульсии. Давайте разберемся с терминологией. Эмульсия – это частный случай дисперсных систем – образование из нескольких тел, которые не смешиваются между собой и не вступают в химическую реакцию. Эмульсия образована двумя жидкостями с разной природой – полярными и неполярными молекулами. Чаще всего в виде вещества полярными молекулами бывает вода. Известная всем эмульсия – молоко, где неполярные молекулы жира окружены полярными молекулами воды. При этом это пример прямой эмульсии, в которой дисперсной фазой является неполярная жидкость, а она окружена дисперсной полярной средой. Другое название таких эмульсий – масло в воде
Схемы строения прямой и обратной эмульсии
Другой тип эмульсии – обратные. Их еще называют инверсными (инверсными) или инвертированными. В них средой является неполярная жидкость, а фазой – полярная. Другое название – вода в масле.
Для глушения используют эмульсии второго типа, только в них дисперсной средой является не масло, а нефть, которая также состоит из неполяных молекул. При этом надо отметить, что вязкими могут быть и прямые воднонефтяные эмульсии. Но тут кроме вязкости играет роль другой фактор.
Как я писал в первой теме, в проницаемости пласта по нефти играет большую роль, чем выстланы стенки пор пласта. Если они смочены водой, то проницаемость по нефти резко уменьшается. Если мы будем закачивать прямую эмульсию, то внешняя среда будет представлена молекулами воды, которые будут смачивать стенки пор, в результате чего пласт начнет плохо пропускать нефть. Даже несмотря на то, что нефти в эмульсии очень много. А вот при закачке обратной эмульсии внешняя среда представлена молекулами нефти, поэтому проницаемость по нефти не изменяется.
Как прямые, так и обратные водонефтяные эмульсии, полученные путем механического смешения нефти и воды нестойки, они очень быстро подвергаются коалесценции (слипанию частиц с одинаковыми молекулами и) и расслаиваются. Для получения стойкой эмульсии надо добавлять специальные вещества – эмульгаторы. Современная промышленность выпускает множество эмульгаторов разного наименования, по личному опыту могу сказать, что одними из лучших является Нефтенол-Нзб и Инвертол-К. При этом реологические свойства (вязкость, статическое напряжение сдвига) зависят, в первую очередь, от концентрации нефти. Чем выше ее концентрация – тем более вязким получается ИЭР (инвертно-эмульсионный раствор). Обычно концентрация нефти в ИЭР колеблется в пределах 20-30%.
Инвертная эмульсия
Внешне ИЭР представляет собой вязкую жидкость желтых оттенков, которая может месяцами стоять без разделения веществ. Для того, чтобы ее разрушить, достаточно сделать промывку скважины нефтью или водой с добавлением гидрофобизаторов.
И, наконец, последним типом НФЖГ, применяемой для глушения, являются инвертные дисперсии. Это суспензия, т. е. также смесь двух нерастворяющихся и нереагирующих веществ, в которой фазой является мельчайшие частицы твердого вещества, распределенные в жидкой фазе. В инверной дисперсии фазой является специально подготовленный (измельчен в порошок) шлам в смазочном масле. Чаще всего применяется готовый состав ДИСИН, его вообще не надо готовить, просто достаточно интенсивно перемешать с помощью насосного агрегата. Во время глушения шлам оседает на стенках призабойной зоны, проницаемость ее резко уменьшается. Потом его удаляют либо интенсивной промывкой, либо солянокислотной обработкой. Он очень удобен, но есть два минуса – это цена и то, что он быстро густеет на морозе. Уже при -20 начинает напоминать солидол. Правда его можно разбавлять легкой нефтью, но это делает итак недешевое глушение еще более дорогим.
Как правило щадящее глушение выполняется комбинированным способом. Обычно нефильтрующейся жидкостью глушения заполняют только нижнюю часто ствола скважины, от забоя и до ста метров выше уровня зоны перфорации. Конечно, можно той же ИЭР заполнить скважину и до устья, но это будет слишком большая цена. Бывает глушат и так, но только скважины с огромным газовым фактором и содержащие сероводород, потому что удержать всплывающий газ невозможно, но НФЖГ позволяют его «запереть» надежно в пласте