наука — производству
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИЗКОКОНЦЕНТРИРОВА РАСТВОРОВ ПОЛИМЕРОВ
В КАЧЕСТВЕ ГЛИНОСТАБИЛИЗАТОРОВ
Л.С.ТАБАКАЕВА ипнгРАН
При взаимодействии закачиваемой воды с глинистыми минералами, при концентрации соли меньше критической, происходит дестабилизация глин: набухание и отделение глинистых частичек. Такие процессы возможны при бурении скважин, при обработках призабойных зон реагентами, разрушающими структуру глин, например, кислотными агентами. Снижение минерализации приводит к набуханию глинистых минералов в глинистых низкопроницаемых коллекторах (ГНПК). Набухание глинистого пласта ведет к снижению проницаемости и может привести к полному прекращению фильтрации в низкопроницаемых коллекторах с большим процентом глинистости, в которые закачивают пресную или слабоминерализованную воду, отличающуюся по концентрации и ионному составу от пластовой. Причем забиваются наиболее проводящие поры, и так как фильтрационный поток через пору пропорционален г4, (где г — радиус поры), то даже незначительное набухание приводит к снижению фильтрации.
Использование коэффициента активной глинистости позволяет рассчитать возможное снижение проницаемости при смене минерализации [1]. При ее снижении ниже пороговой начинается процесс глиноди-спергации (расслоение и отделение глинистых частиц), приводящий к снижению проницаемости в низкопроницаемых коллекторах. В некоторых случаях при глинодиспергации происходит полная кольмата-ция коллектора.
Увеличение минерализации закачиваемой воды и использование неорганических солей, содержащих многовалентные катионы, способствует стабилизации глин за счет реакций ионообмена.
Все глинистые минералы можно условно разделить на две группы [2]:
■ с расширяющейся кристаллической решеткой, имеющей «внешние» и «внутренние» энергетически неравноценные поверхности. К ним относятся минералы группы монтморрилонитов. Слабые межслоевые связи легко нарушаются полярными молекулами воды и вызывают внутрикристаллическое набухание решетки. Минералы этой группы имеют слоистое строение, наибольшую дисперсность и удельную поверхность.
■ минералы с жесткой кристаллической решеткой только с «внешней» поверхностью.
Вследствие этого механизм набухания для этих групп различен, но в обоих случаях определяется ионным обменом. Набухшую глину можно вернуть практически в исходное состояние путем увеличения концентрации неорганических катионов в растворе (электролитов).
Для снижения пороговой концентрации и предотвращения процесса диспергации используют гли-ностабилизирующие полимерные растворы [3-5]. Применение глиностабилизаторов снижает значение критической концентрации соли в воде. В качестве глиностабилизирующих полимерных растворов используют растворы катионогенных полиэлектролитов. Действие катионогенного полиэлектролита-глиностабилизатора, препятствующего набуханию (диспергированию) глин, основано на взаимодействии анионов полиэлектролита с протонами в межслоевом пространстве глинистого минерала, с разрушением водородных связей ассоциированных молекул воды. Полимерный катион также за счет
16
3/2003
наука — производству
хемосорбции препятствует доступу к поверхности другим катионам. Вследствие этого расстояние между слоями глинистого минерала уменьшается, и набухшую глину можно вернуть практически в исходное состояние.
Кроме этого, можно использовать неионогенные высокомолекулярные полимеры, которые, адсорби-руясь, затрудняют доступ ассоциированных протонов воды к поверхности глинистых минералов, и, следовательно, могут быть стабилизаторами глинистых минералов, снижая их набухание.
Однако при закачке высокомолекулярного полимера может происходить изменение проницаемости, вызванное уменьшением сечений поровых каналов вследствие адсорбции и изменением параметров течения вблизи поверхности породы. Применять традиционные концентрации таких полимерных растворов в ГНПК нельзя из-за кольматации коллектора агрегатами полимеров.
В то же время использование высокомолекулярных неионогенных полимеров для нефтевытеснения применяется давно и успешно [6]. При воздействии на нефтяные пласты для повышения нефтеотдачи в ГНПК применение низкоконцентрированных полимерных растворов позволяет обеспечить прирост нефтеотдачи. В зависимости от проницаемости глинистых коллекторов концентрация полимера варьируется [7].
Низкая концентрация полимерного раствора позволяет закачать раствор в ГНПК, а за счет адсорбции полимера на породе низкоконцентрированные полимерные растворы будут работать в качестве глиностабилизирующих.
Взаимодействие неионогенных полимеров с глинистыми минералами слабее, чем аналогичное взаимодействие с катионогенными полимерами, однако высокомолекулярные полимеры адсорбируются на поверхности несколькими участками молекулы. За счет этого десорбция затруднена, поэтому эффект глиностабилизации должен сохраняться дли-
тельное время. Поскольку речь идет о низкопроницаемых пластах, концентрация высокомолекулярных полимеров в растворе должна быть мала: 0,010,001%.
Полимерные растворы, которые используются в качестве глиностабилизирующих в ГНПК, не должны образовывать осадка при смешении с пластовой водой и взаимодействии с ионами, вымываемыми из породы коллектора.
Таким образом, используя растворы высокомолекулярных полимеров, адаптированных к геолого-физическим условиям залегания нефти в ГНПК, можно получить, кроме увеличения коэффициента нефтевытеснения за счет вязкостной составляющей, эффект глиностабилизации, причем адсорбироваться на глинистых минералах могут не только катионогенные и неионогенные, но и анионогенные полимеры.
Литература
1. Хавкин А.Я., Табакаева Л.С. Влияние состава глинистого цемента на проницаемость нефтяных коллекторов // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений, 1998, № 8, с. 27-31.
2. Злочевская Р.И., Королев В.А. Электроповерхностные явления в глинистых породах // МГУ,1988, 177 с.]
3. Приклонский А.Ю., Ступоченко В.Е. Применение катионных полимеров с целью интенсификации разработки глиносодержащих коллекторов // Труды 2-й Всесоюзной школы-семинара: «Разработка месторождений нефти и газа», Звенигород, 11-16 марта 1991г., с.395-402.
4. Применение технологии глиностабилизации в НГДУ «Азнака-евнефть» / Хусаинов В.М., Хавкин А.Я., Петраков А.М. и др. // Тезисы докладов научно-практической конференции VIII Международной выставки «Нефть, газ. Нефтехимия-2001» 5-8 сентября 2001г. «Новейшие методы увеличения нефтеотдачи пластов — теория и практика их применения».- Казань, 2001, с.73-74.
5. Применение глиностабилизирующих реагентов в низкопроницаемых коллекторах / Хавкин А.Я., Чернышев Г.И., Табакаева Л.С., Балакин В.В. // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений, 1997, № 1, с. 35-37.
6. Применение полимеров в добыче нефти / Григоращенко Г.И., Зайцев Ю.В., Кукин В.В. и др. // М.: Недра, 1978, 213 с.
7. Хавкин А.Я., Балакин В.В. Табакаева Л.С. О влиянии проницаемости пластов на выбор технологии полимерного воздействия / Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений, 1997, № 2, с. 46-47.
Анатолию Кононовичу КУКСОВУ- 70 лет!
11 марта 2003 г. исполняется 70 лет со дня рождения и 50 лет профессиональной деятельности доктора технических наук, профессора Анатолия Кононовича Куксова.
В течение многих лет, начиная с 1956 г., А.К. Куксов
постоянно занимается совершенствованием организации, техники и технологии бурения нефтяных и газовых скважин. За этот период им лично и в соавторстве было получено более 70 авторских свидетельств и патентов на изобретения.
Научные труды и изобретения А.К. Куксова всегда отличаются оригинальностью, глубиною разработок и, главное, являются основой для новых практических решений. Так, им еще в 1960 г. было разработано и внедрено первое отечественное долото фрезерного типа, успешно используемое во многих районах страны. Вместе с группой ученых ВНИИКР-нефти, А.К. Куксо-вым впервые в мировой науке была решена проблема повышения качества цементирования скважин за счет использования седиментационно-ус-тойчивых тампонажных растворов.
Крупной заслугой А. К. Куксова является также создание отечественных методов раннего обнаружения и глушения газонефтепроявлений и открыгтых фонтанов при бурении скважин.
С годами не ослабевает творческая деятельность А.К. Куксова. За последние годы при его участии в ОАО «НПО «Бурение» созданы многие новые технические средства — буферные материалы МБП-М и МБП-С, тампонажные реагенты КРК-75 и 100, стабилизатор растворов «Крепь» и другие. Все разработки с успехом внедряются в производство, только по ОАО «Роснефть-Пурнефтегаз» экономический эффект составил более 700 тыс. рублей.
А.К. Куксовым опублико-ванны 3 монографии, более 120 научных статей.
За период работы А.К. Куксов быт неоднократно отмечен
различными наградами. Так, ему было присвоено звание «Почетный нефтяник» и «Почетный работник топливно-энергетического комплекса». А.К. Куксов является «Заслуженным изобретателем РСФСР», лауреатом «Премии Совета Министров СССР», лауреатом премии им. И.М. Губкина.
Уважаемый Анатолии Ко-нонович!
Примите наши самые искренние поздравления с юбилеем! Желаем Вам благополучия, здоровья, твы/х творческих успехов!
Редакция журнала «Бурение и нефть» Коллег» и друзья
3/ 2003
17
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.