научная статья по теме Триасалт ™ как эффективное средство сохранения и восстановления фильтрационно-емкостных свойств продуктивных пластов Геофизика

Текст научной статьи на тему «Триасалт ™ как эффективное средство сохранения и восстановления фильтрационно-емкостных свойств продуктивных пластов»

УДК 622.276.76

© Коллектив авторов, 2003

ТРИАСАЛТ ™ как эффективное средство сохранения и восстановления фильтрационно-емкостных свойств продуктивных пластов

B.Н. Лысенко, Р.Я. Ганеев

(ТПП "Урайнефтегаз"),

C.А. Дриневский (ОАО "Сильвинит"), С.Г. Лазарев,

М.Б. Козлов

(ЗАО "НефтеТессТехнология")

сложнения при глушении добывающих скважин.

В нефтегазодобывающих подразделениях нефтяной компании «ЛУКОЙЛ», расположенных в Западной Сибири, для приготовления жидкостей глушения скважин (ЖГС) используют хлористый натрий (техническую соль) и хлористый кальций. Имеется опыт применения в качестве добавки к указанным реагентам гидрофоби-заторов типа ИВВ-1, ДОН-52 и др. Опыт использования хлористого кальция и хлористого натрия однозначно указывает, что эти реагенты не обеспечивают сохранности призабойной зоны пласта при проведении работ по глушению и промывке скважин.

При содержании в цементе продуктивных пластов глинистых материалов (монтмориллонита, хлорита, смектита, гидрослюд) даже в небольших количествах существует вероятность значительного ухудшения параметров призабойной зоны пласта после проведения работ по глушению скважин с применением растворов технической соли. Минералогический состав цемента, содержание которого в породах-коллекторах пластов ЮВ1, Ю2_6, П, П2, Т Шаимского нефтегазоносного района и месторождений Лангепасов-ского района изменяется от 5 до 37 %, представлен в основном каолинитами, хлоритами, различными гидрослюдами, кальцитом, сидеритом с толщиной пленок от 0,0025 до 0,02 мм.

Проблемы, возникающие в призабой-ной зоне пласта при глушении скважин водными растворами солей, условно можно разделить на следующие:

1) разбухание глин;

2) эмульсионно-водное блокирование;

Triasalt™ as an effective means for maintenance and restoration of filtration and capacitate properties of pay-out beds

V.N. Lysenko, R.Ya. Ganeev (Uraineftegaz TPP), S.A. Drinevsky (Silvinit OAO), S.G. Lazarev, M.B. Kozlov (NefteTessTechnology ZAO)

Complications are considered, which occur during productive well killing with existent compositions. Methods of overcoming complications during well killing and flushing are described. Triasalt's raw materials base is presented together with perspectives of its application.

3) изменение смачиваемости;

4) снижение относительной проницаемости;

5) отложения нерастворимых солей.

В статье сделана попытка рассмотреть данные проблемы, причем особое внимание уделено первой, так как именно состоянием призабойной зоны пласта (ПЗП), которая подвержена, как указывалось выше, различным физико-химическим изменениям, во многом определяется эффективность разработки месторождений.

При увлажнении глин за счет расширения молекулами воды межпакетного пространства происходит интенсивное их набухание. Так, объем глин в этих условиях может быть увеличен в 20 раз. Иногда глины в продуктивных пластах полностью выстилают зерна кварца (рис. 1), что может вызвать превращение большого капилляра в малый. Емкость образца определяется большим капилляром, а фильтрационные возможности малыми капиллярами. Данный процесс превращения усиливает концевые эффекты, которые изменяют фазовую проницаемость для нефти в прискважинной зоне. В результате блокируется часть нефти в коллекторе.

Для решения данной проблемы требуется подбор таких составов глушения, которые бы в первую очередь не вызывали набухания глинистых минералов.

Причины возникновения осложнений.

Свойства глинистых пород во многом определяются кристаллохимическими

Рис. 1. Глины, полностью выстилающие зерна кварца

особенностями глинистых минералов и их высокой дисперсностью. В структуре слоистых силикатов (табл. 1) тетраэдри-ческие слои кремнекислородных тетраэдров образуют двухслойные (каолинит, серпентин), трехслойные (тальк, монтмориллонит) или четырехслойные (хлориты) нейтральные пакеты. Все слоистые силикаты относятся к основным солям и содержат значительное число ионов ОН-, а также другие добавочные анионы. В некоторых из них большую роль играет кристаллизационная, межслоевая и адсорбированная вода. При гидратации этих минералов молекулы воды могут входить

Таблица 1

Слоистые силикаты и алюмосиликаты с пакетами

двухслойными трехслойными четырехслойными

Тальк Мд3[ЗцО10]{ОН)2

Серпентин Мд3[31205]{0Н)4 Каолинит А12[9Д](0Н)4 (диккиг) Галлуазит А12[ЭД](0Н)4-2Н20 Группа слюд Хлориты (Мд,Ре,А1)6[(А1,Э)4010](0Н)

Мусковит КА12[А1Я3010](0Н)2

Флогопит КМдз[А1Яз01а](0Н)2

БиотатК(Мд,Ре)з[А1Яз01о1(ОН)2

Глауконит К(Мд,Ре1А1)2[А1Яз010](0Н)2

Группа гидрослюд

Вермикулит Мд0,5(Мд,К;)з[(а,А1)4О1а](ОН)2-4Н2О

Бейделлит (Ыа,К,Са)А12[(Я>А1)401а](0Н)2 пНгО

Монтмориллонит (адСа)(А1,^,Мд)[(Я,А1)401а](0Н)2пН20

Нонтронит (Ма,К,Са)Ре2[(Я^1)4010](0Н)2пН20

Иллиг (гидромусковит) (К.НзСШЩДоКОНИН^

в промежутки между элементарными слоями кристаллической решетки и существенно раздвигать их. Отмеченные особенности глинистых минералов вместе с их высокой дисперсностью, следовательно, чрезвычайно развитой поверхностью, обусловливают очень большую адсорбционную способность - способность активно поглощать из растворов различные вещества и химические элементы [1, 2].

Наиболее типичным примером особого кристаллохимического строения могут служить монтмориллонит и смеша-нослойные глинистые минералы, которые имеют раздвижную кристаллическую решетку. При этом поверхность частиц обычно заряжается отрицательно и вокруг них собираются гидратированные противоионы. В результате формируются так называемые двойные электрические слои (ДЭС). Иными словами, при взаимодействии с водой вокруг глинистых частиц образуются тонкие пленки воды, оказывающие огромное влияние на свойства глинистых пород (рис. 2) [3, 4].

Таким образом, вследствие уменьшения диаметра капилляров происходит разрыв капли нефти, полностью проявляются концевые эффекты и для выталкивания углеводорода необходимо создание больших депрессий, что иногда невозможно. Происходит необратимое ухудшение фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) призабойной зоны пласта.

Методы и способы борьбы с осложнениями при глушении и промывке скважин.

В практике существует ограниченный набор реагентов, обеспечивающих предотвращение и снижение набухания гли-

нистых минералов, содержащихся в цементе продуктивных пластов. Условно их можно разделить на две большие группы:

1) растворы на нефтяной основе;

2) растворы хлористых солей калия, кальция и аммония.

Использование растворов на нефтяной основе не получило должного распространения на нефтепромыслах НК «ЛУКОЙЛ» из-за нескольких причин, основные из которых следующие.

1. Сложность приготовления данных составов.

2. Низкая эффективность при применении в условиях месторождений Западной Сибири из-за искусственной коль-матации ПЗП и снижения продуктивности скважины.

3. Пожароопасность.

4. Ухудшение санитарно-гигиенических характеристик рабочего места.

с __#

®\ 3 ©

® ■: ° Ё в :© э

С+) ■'

/ ? ®

В Ь

Рис. 2. Образование осмотически поглощенной воды вблизи отрицательно заряженной минеральной частицы:

а- катионы; Ь - анионы; с - область адсорбционного слоя, занятая прочносвязанной водой; d - диффузная часть двойного электрического слоя, занятая осмотической водой; е - область за пределами двойного электрического слоя, занятая свободной водой.

Водные растворы солей хлористого кальция имеют ограниченное применение в условиях месторождений Шаим-ской группы, так как при взаимодействии с пластовыми водами, содержащими бикарбонаты, в процессе освоения скважин выпадают нерастворимые соли. Кроме того, исследованиями, проведенными в Уфимском государственном нефтяном техническом университете Г.Е. Тасмухано-вой и Ю.В. Зейгманом, показано, что применение ЖГС на основе хлористого кальция и особенно хлористого натрия затрудняет процесс их извлечения и осложняют освоение скважин [5] даже при отсутствии солеобразования. В работе [1] также показано, что слабоминерализованные и пресные воды ухудшают условия движения нефти и фильтратов ЖГС в при-забойной зоне пласта из-за образования тонкодисперсных водонефтяных смесей. Вязкость водонефтяных эмульсий значительно выше вязкости составляющих ее компонентов. Именно на этом основано применение обратных эмульсий (растворов на нефтяной основе) в качестве ЖГС.

Одним из условий эффективного использования ЖГС является достаточная плотность водных растворов указанных солей, обеспечивающая надежность глушения. Максимально достигаемая плотность технологических жидкостей на основе хлористого аммония составляет 1070 кг/м3 , что может быть недостаточным в существующих горно-геологических условиях. Кроме того, стоимость хлористого аммония значительно выше применяемых реагентов.

Одним из реагентов, который содержит хлористый калий, является сильвинит. Сильвинитовая руда служит сырьем для его получения. Однако из-за значительного содержания хлористого натрия эффективность применения данного состава будет низкой. Это обусловливается большим числом ионов натрия, участвующих в обменных процессах с отрицательно заряженными кристаллами глинистых минералов и гидроксильными группами, находящимися в межслоевых пространствах пород. Лабораторными исследованиями, проведенными во ВНИИНефти, показано, что при использовании водных растворов сильвинита проницаемость составляет 42-72 % первоначальной.

Поиску эффективных составов на водной основе без твердой фазы все большее внимание уделяют ведущие специалисты нашей страны и всего мира [6]. По мере получения новых знаний совершенствовались жидкости глушения скважин. За короткий период времени от пресной воды и глинистого раствора нефтепромыс-

3/2003 55

лы перешли к использованию сложнейших составов с включением биополимеров и комплексонов. Для создания новых составов, максимально отвечающих предъявляемым требованиям по сохранению ФЕС продуктивного пласта, была проведена большая работа по анализу возможных компонентов состава. В результате было установлено, что в наибольшей степени предъявляемым требованиям отвечает карналлит - смесь солей общего состава KMgClз■6H2О (зарегистрированная торговая марка - триасалт™). П

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.

Показать целиком