close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

- Вестник КазНТУ

код для вставкиСкачать
● Тех нич еск ие науки
7 Efremov I.F. Periodicheskie kolloidnye struktury. – L.: Himiya, 1991. – 190 S.
8 Zamora I. Raschet reologicheskih svoystv burovyh rastvorov po uproschennoy modeli Gershelya-Balkli.
Trans. ASME, 1997, v. 99, №3.
9 Kiselev P.V., Mahoro V.A. Razrabotka i primenenie specialnyh burovyh rastvorov dlya bureniya
gorizontalnyh skvazhin // Neftyanoe hozyaystvo, №2, 1998. S. 22-24.
10 Kister E.G. Himicheskaya obrabotka burovyh rastvorov.- M.: Nedra, 1972. - 392s.
11 Cundel G. Gidrataciya i mezhmolekulyarnoe vzaimodeystvie. Per. s angl. Pod red. B.N. Chigradze. – M.:
Mir, 1972. - 404 s.
Бондаренко В.П., Надиров К.С., Голубев В.Г., Жантасов М.К., Бимбетова Г.Ж., Садырбаева А.С., Оразбеков О.С.
Агрегативті тұрақтылық және гидроэмульсиялы ерітіндінің термотұрақтылығын зерттеу
Түйіндеме. Берілген мақалада гидроэмульсиялы ерітінділерді іздеу мақсатымен тиімді және ұсынылған
агрегативті тұрақтылық шешімдерін және гидроэмульсиялы ерітіндінің термотұрақтылығын басқару
құралдарының сараптамасын жүзеге асыру. Жүргізілген зерттеу нәтижесі бойынша өңделген гидрофобтыэмульсиялы ерітінді бойынша оның агрегативті тұрақтылығы және термотұрақтылық эмульсия құрамын таңдап
алуға мүмкңндңк береді, осының нәтижесінде термотұрақтылық және тығыздық бойынша көрсетілген
талаптарды қанағаттандырды шешім қабылданды.
Түйін сөздер: гидрофобты-эмульсиялы ерітінді, агрегативті тұрақтылық, термотұрақтылық, тығыздық,
мұнайды қңдіру, бұрғылау, жоғарғы-белсенді заттар, сұйық, потенциал.
Bondarenko V.P., Nadirov К.S., Golubev V.G., Zhantasov М.К., Bimbetova G.Zh., Sadyrbayeva A.S., Orazbekov О.S.
Study of aggregate stability and thermal stability hydro emulsion solutions
Summary. This publication analyzes done controls properties hydro emulsion solutions in order to find the most
effective and the results of aggregate stability and thermal stability hydro emulsion solutions. Concluded that as a result
of the research developed by the hydrophobic emulsion solution for its aggregate stability and thermal stability it is
possible to choose the composition of the emulsion so that it satisfies the required specification for thermal stability and
density
Key words: Hydrophobically-emulsion solution, aggregate stability, thermal stability, density, oil drilling,
surfactants, fluid potential.
УДК 541.138
В.П. Бондаренко, К.С. Надиров, В.Г. Голубев, М.К. Жантасов, Г.Ж. Бимбетова,
О.С. Оразбеков, Б. Оқап
(Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова,
Шымкент, Республика Казахстан)
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ
ГИДРОФОБНО-ЭМУЛЬСИОННЫХ РАСТВОРОВ
Аннотация. Педставлены результаты исследований фильтрационных свойств гидрофобноэмульсионных растворов (ГЭР). Разработана экспериментальная установка, на которой получены данные по
термостабильности и фильтрационным исследованиям эмульсионных составов.
Ключевые слова: гидрофобно-эмульсионных растворы, эмульгатор, стабилизация, проницаемость,
эффективность, фильтрационные свойства, исследования, экспериментальная установка.
В настоящее время в практике бурильных работ используют буровые растворы на водной
основе, которые состоят из дисперсной среды – воды, дисперсной фазы – твердой, либо
эмульгированной и различных водорастворимых электролитов, полиэлектролитов, щелочей, кислот,
ионогенных и неионогенных поверхностно-активных веществ. В качестве твердой фазы в буровом
растворе могут находиться активная составляющая – глинистые породы и неактивная (инертная) –
утяжелители выбуренной породы. Эмульгированной фазой может быть нерастворимая в воде
жидкость, например нефть, масла и другие компоненты [1-7].
Для качественной оценки блокирующих свойств гидрофобно-эмульсионных растворов (ГЭР)
были проведены фильтрационные исследования на модели слоисто-неоднородного пласта, а для
количественной оценки степени гидрофобизации породы-коллектора и блокирующих свойств
эмульсии исследовалась фильтрация в термобарических условиях, максимально приближенных к
150
№4 2014 Вестник КазНТУ
● Тех ник алы
ылымдар
пластовым, на современном высокотехнологичном оборудовании с высокой точностью измеряемых
параметров. В качестве исследуемого ГЭР был использован ОГМ - реагент, который представляет
собой жирные кислоты, полученные омылением триглицеридов, содержащихся в отходах
отечественного производства хлопкового масла – госсиполовой смоле.
Для моделирования фильтрационных исследований в условиях слоисто-неоднородного пласта
была собрана лабораторная установка, принципиальная схема которой изображена на рисунке 1.
Данная установка позволяет моделировать процесс закачки гидрофобного эмульсионного раствора
(ГЭР) в слоисто-неоднородный пласт, условно состоящий их двух пропластков с различной
проницаемостью, что достигается посредством установки и обжатия в кернодержателях двух кернов
с различными проницаемостями. Горное давление имитируется обжатием керна ручным насосом до
максимального значения 3,3 МПа. Посредством регулирования давления воздуха от компрессоров
можно достичь максимального дифференциального давления на концах керна до 0,7 МПа.
Для исследования параметров фильтрации ГЭР и влияния на поверхность порового
пространства породы-коллектора были проведены лабораторные испытания с моделированием
процесса закачки данных составов в нагнетательную скважину и последующего пуска ее в работу.
Фильтрационные лабораторные исследования проводились на установке по оценке степени
ухудшения коллекторских свойств пласта FDES-645 (Cоretes Systems Corporation) в термобарических
условиях, максимально приближенных к пластовым, с использованием естественных образцов керна
реального месторождения.
На первом этапе было выполнено проведение фильтрационных исследований в модели
слоистонеоднородного пласта. Для определения оптимального состава ГЭР с блокирующими
свойствами были проведены лабораторные исследования на специально собранном
экспериментальном стенде, моделирующем процесс фильтрации в слоисто-неоднородном пласте
(рис. 1).
Фильтрационная установка FDES-645 позволяет проводить эксперименты при температуре до
150 С с созданием горного и порогового давления до 0,5 МПа.
1,7-вентили; 2-регулятор давления воздуха;3-манометр давления воздуха; 4-воздушная линия; 5-емкость для
агента вытеснения; 6-агент вытеснения; 8-жидкостная линия; 9-кернодержатели; 10-мерные емкости; 11-ручной
насос; 12-регулятор давления обжима; 13-линия обжима.
Рис. 1. Принципиальная схема лабораторной установки для моделирования фильтрации в слоистонеоднородном пласте
Модель неоднородного пласта была реализована за счет параллельного подключения двух
кернов с отличными друг от друга (в три раза) значениями проницаемости. В качестве образцов
породы-коллектора использовались естественные керны нефтяного месторождения, абсолютная
проницаемость которых варьировалась от 0,004 до 0,082 мкм2.
Анализ результатов процесса фильтрации ГЭР с содержанием водной фазы 50,70,75 и 80% на
модели неоднородного пласта позволил выявить следующие особенности:
1. Для закачки состава с большим содержанием водной фазы (более вязких и с повышенными
структурно-реологическими свойствами) требовалось создание значительно больших градиентов
давления.
аз ТУ хабаршысы №4 2014
151
● Тех нич еск ие науки
2. После прокачки состава с содержанием водной фазы 80%, через менее проницаемый керн
профильтровалась четверть порового объема, в то время как через более проницаемый
профильтровался один поровый объем. В случае с содержанием водной фазы 50,70 и 75% через
менее проницаемый керн профильтровалась треть порового объема состава, при фильтрации одного
порового объема состава, при фильтрации одного порового объема через более проницаемый керн.
3. При нагнетании воды после выдержки системы в состоянии покоя после фильтрации ГЭС
дольше всего отсутствовала фильтрация в более проницаемом образце, заполненном составом с
содержанием водной фазы 80%, в то же время наблюдалась фильтрация воды по менее
проницаемому образцу. Это подтверждает значительно большие тиксотропные свойства состава с
содержанием водной фазы 80% по сравнению с составом с ее меньшим содержанием, что согласуется
с полученными ранее результатами реологических исследований, где также наблюдалось повышение
вязкостных и структурно-реологических свойств при увеличении содержания водной фазы.
На следующем этапе осуществлялись фильтрационные исследования в термобарических
условиях, максимально приближенных к пластовым. Для оценки блокирующих и
гидрофобизирующих свойств были проведены фильтрационные исследования, моделирующие
закачку состава в нагнетательную скважину, на естественных образцах породы-коллектора реальных
нефтяных месторождений в термобарических условиях, максимально приближенных к пластовым.
Были проведены фильтрационные эксперименты с кернами различной проницаемости и с
одинаковым соотношением компонентов ГЭР (80% водной фазы и 3% эмульгатора в составе),
отличающимися используемыми в составах марками эмульгаторов (табл.1).
Таблица 1. Термостабильность ГЭР
Водная фаза
30
40
50
60
70
75
80
90
Состав ГЭР эмульсии, % об.
Дизельное топливо
Эмульгатор ОГМ
65
5
55
5
40
10
37
13
15
15
22
3
27
3
17
3
Термостабильность при
80 С, сут
2,5
3
2
1,5
1,5
2
2
2
Для объективной оценки фильтрационных качеств разрабатываемого ГЭР, приготовленного с
применением эмульгатора марки ОГМ, было проведено лабораторное сравнение с широко
применяемым в условиях месторождения составом, готовящемся с применением эмульгатора
Ивановского химкомбината для нагнетательных скважин на реальном месторождении. В результате
исследований выяснилось, что остаточный фактор сопротивления после фильтрации ГЭР,
стабилизированного эмульгатором ОГМ , в среднем, в три раза выше в сравнении с ГЭР,
стабилизированного эмульгатором Ивановского химкомбината Данный факт подтверждает высокую
эффективность ГЭР, приготовленных на эмульгаторе марки ОГМ, и косвенно свидетельствует об его
высокой адгезии к поверхности породы-коллектора.
Согласно полученным результатам проведенных фильтрационных исследований (табл. 2) ГЭР с
содержанием эмульгатора марки ОГМ обладает более высокими гидрофобизирующими свойствами
по отношению к породе-коллектору (R=33-34 ед.) в сравнении с составом, приготовленным с
использованием эмульгатора Ивановского химкомбината (R=5-11 ед.), что косвенно свидетельствует
о высокой адгезии к породе-коллектору. При этом процесс фильтрации ГЭР с содержанием
эмульгатора ОГМ сопровождался более высокими значениями его градиента давления закачки (45,272 МПа/м) и начального градиента давления сдвига состава водой (15,9-48,5 МПа/м), что
подтверждает более высокие блокирующие свойства. В то время как значения данных параметров
ГЭР с содержанием эмульгатора Ивановского химкомбината находятся в диапазонах 0,4-38,3 и 0,111,2 МПа/м соответственно.
152
№4 2014 Вестник КазНТУ
● Тех ник алы
ылымдар
Таблица 2. Результаты фильтрационных исследований эмульсионных составов
№
образца
керна
Марка эмульгатора
1
Ивановским хим.
комбинатом по
ТУ 16-14-1035-70
2
Ивановским хим.
комбинатом по
ТУ 16-14-1035-70
Ивановским хим.
комбинатом по
ТУ 16-14-1035-70
Ивановским хим.
комбинатом по
ТУ 16-14-1035-70
ОГМ
ОГМ
3
4
5
6
Градиент давления
закачки ГЭР(после
прокачки двух
поровых объемов),
Мпа/м
32,6
Начальный
градиент давления
сдвига эмульсионной системы
водой, Мпа/м
11,2
Остаточный
фактор
сопротивления,
ед.
38,3
4,4
10
2,6
1,8
11
0,4
0,1
6
72
45,2
48,5
15,9
33
34
5
На рисунке 2 представлены результаты фильтрационных исследований ГЭР,
стабилизированных эмульгатором Ивановского химкомбината, с использованием двух естественных
образцов породы-коллектора (высокой и низкой проницаемости) при моделировании процесса
обработки ПЗП нагнетательной скважины с целью выравнивания профиля приемистости.
Однако, для нагнетания данного состава в образец породы с низкой проницаемостью (рис.2, б)
необходимо создать градиент давления около 300 МПа/м, что выше давления опрессовки
эксплуатационной колонны, т.е. при закачке с меньшими давлениями состав глубоко в пласт не
проникает, за счет чего будет достигаться селективность его закачки в ПЗП.
Следует также отметить факт разрушения ГЭР, приготовленного с использованием эмульгатора
Ивановского химкомбината, при его фильтрации через низкопроницаемый образец керна №1 (0,005
мкм2). Визуально это проявлялось в виде расслоения эмульсии на выходе из керна на водную и
углеводородную фазы. При этом отмечалось достаточно низкое значение остаточного фактора
сопротивления – 5 ед. В то же время, обработка данным составом высокопроницаемого образца
породы №4 (0,282 мкм2) не достигла должного эффекта - были получены низкие значения начального
градиента давления сдвига ГЭР (0,1 МПа/м) и остаточного фактора сопротивления (6 ед.).
а)
б)
Рис. 2. Зависимость градиента закачки от числа прокачанных поровых объемов подтоварной воды и ГЭР через
образцы породы различной проницаемости: а) 0,04 мкм2 ; б) 0,25 мкм2
аз ТУ хабаршысы №4 2014
153
● Тех нич еск ие науки
Результаты проведенных фильтрационных исследований позволяют подтвердить высокую
эффективность ГЭР, стабилизированных разработанным эмульгатором ОГМ, не только в качестве
бурового раствора, но и в качестве блокирующей жидкости при проведении текущего ремонта
нефтяных скважин. При глушении скважин репрессия на призабойную зону пласта незначительная,
поскольку создается весом жидкости глушения, т.е. гидростатическим давлением. В этом случае
можно утверждать, что фильтрация блокирующего состава в ПЗП осуществляться не будет.
Фильтрация возможна только в высокопроницаемые интервалы пласта, промытые водой. Это
приведет к их гидрофобизации и снижению притока воды к скважине.
ЛИТЕРАТУРА
1 Андерсон Б.А., Бочкарев Г.П. Растворы на полимерной основе для бурения скважин // обзорная
информ. Сер. Бурение. – М.: ВНИИОЭНГ, 1986.-56с. Буровые растворы с малым содержанием твердой фазы /
Г.Я. Дедусенко, В.И. Иванников, М.И. Липкес. – М.: Недра, 1985.-160 с.
2 Гусман А.М. Влияние условий очистки забоя скважин на механическую скорость бурения (по
материалам советских и зарубежных исследований) // Тр. ВНИИБТ, 1970. – Вып. 24. – С. 95-116.
3 Кенжебеков Н.М., Ишмухамедова Н.К., Ахметов С.М.. Способ получения бурового раствора //IV
Конгресс нефтепромышленников России. Уфа, 2005. Сборник тезис-докладов. С.368-369.
4 Ишмухамедова Н.К., Кенжебеков Н.М.Модифицированный буровой раствор// Нефть и газ.2005.№3.
С.132-133.
5 Ишмухамедова Н.К., Надиров Н.К., Эфендиев Г.М. Буровой раствор на основе природного сырья,
отходов нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности// Вестник Атырауского института
нефти и газа. 2009.4(19) С.106-109.
6 Мищенко В.И., Кортунов А.В. Приготовление, очисткм и дегазация буровых растворов. Краснодар.
АРТ, 2008. 356 с.
REFERENCES
1 Anderson B.A., Bochkarev G.P. Rastvory na polimernoy osnove dlya bureniya skvazhin // obzornaya inform.
Ser. Burenie. – M.: VNIIOENG, 1986.-56s. Burovye rastvory s malym soderzhaniem tverdoy fazy / G.Ya. Dedusenko,
V.I. Ivannikov, M.I. Lipkes. – M.: Nedra, 1985.-160 s.
2 Gusman A.M. Vliyanie usloviy ochistki zaboya skvazhin na mehanicheskuu skorost bureniya (po materialam
sovetskih i zarubezhnyh issledovaniy) // Tr. VNIIBT, 1970. – Vyp. 24. – S. 95-116.
3 Kenzhebekov N.M., Ishmuhamedova N.K., Ahmetov S.M.. Sposob polucheniya burovogo rastvora //IV
Kongress neftepromyshlennikov Rossii. Ufa, 2005. Sbornik tezis-dokladov. S.368-369.
4 Ishmuhamedova N.K., Kenzhebekov N.M.Modificirovannyy burovoy rastvor// Neft i gaz. 2005. №3. S.132-133.
5 Ishmuhamedova N.K., Nadirov N.K., Efendiev G.M. Burovoy rastvor na osnove prirodnogo syrya, othodov
neftehimicheskoy i neftepererabatyvauschey promyshlennosti// Vestnik Atyrauskogo instituta nefti i gaza. 2009.4(19)
S.106-109.
6 Mischenko V.I., Kortunov A.V. Prigotovlenie, ochistkm i degazaciya burovyh rastvorov. Krasnodar. ART,
2008. 356 s.
Бондаренко В.П., Надиров К.С., Голубев В.Г., Жантасов М.К., Бимбетова Г.Ж., Оразбеков О.С., Оқап Б.
Гидрофобты-эмульсиялы ерітінділердің фильтрациялық қасиеттерін зерттеу
Түйіндеме. Бұл мақалада гидрофобты-эмульсиялы ерітінділердің (ГЭЕ) фильтрациялық қасиеттерін
зерттеу нәтижелері келтірілген. Зерттеулерді орындау үшін эксперименталды қондырғы әзірленген. Бүл
қондырғыда эмульсиялы қоспалардың термотұрақтылық және фильтрациялық зерттеулер бойынша мәліметтер
алынған.
Түйін сөздер: гидрофобты-эмульсиялы ерітінділері, эмульгатор, тұрақтандыру, өткізгіштік, тиімділік,
фильтрациялық қасиеттері, зерттеулер, экспериментальды қондырғы.
Bondarenko V.P., Nadirov К.S., Golubev V.G., Zhantasov М.К., Bimbetova G.Zh., Orazbekov О.S., Okap B.
Filtration test the hydrophobic emulsion solutions
Summary. This article presents the results of studies of filtering properties of the hydrophobic emulsion
solutions (GER). Research was developed experimental setup, which provided data on the thermal stability and
filtration studies emulsion formulations. In addition, the dependence of the number of gradient injection pumped pore
volumes of produced water and ERT through different permeability rock samples, confirming the high efficiency of the
ERT stabilized developed emulsifier OGM.
Key words: hydrophobically emulsion solutions, emulsifiers, stabilizing, permeability, efficiency, filtration
properties, research, an experimental setup.
154
№4 2014 Вестник КазНТУ
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа