CC BY
23
УДК 665.612.2
З. М. Абрамова, С. В. Крупин, В. Б. Обухова
ОЦЕНКА ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ГЕЛЕЙ ВЫСОКОМОДУЛЬНЫХ РАСТВОРИМЫХ СТЕКОЛ
Ключевые слова: силикат натрия, гидроизоляционный эффект.
Исследованы прочностные свойства гелей силикатов натрия с различным силикатным модулем. Обнаружено, что при взаимодействии силиката натрия с солями одно- и двухвалентных металлов с разной концентрацией наблюдаются признаки гелеобразования. Совместный анализ экспериментальных данных с привлечением метода определения прочности на приборе Вейлера-Ребиндера, метода определения водоограничительных свойств на модели пласта позволил установить, что гидроизолирующий эффект выше при использовании гелеобразующих композиций по сравнению с осадкообразующими.
Keywords: sodium silicate, waterproofing effect.
Studied the strength properties of gels of sodium silicates with different silicate module. Discovered that interaction of sodium silicate with a salt of one - and bivalent metals with different concentration, there are signs of gelation. Joint analysis of the experimental data with the use of the method for determining the strength on the device WeilerRehbinder, the method of determining vodokhreshchennya properties in the reservoir model has allowed to establish that the waterproofing effect is higher when using the gel-forming compositions compared to sediment-forming.
Введение
Одной из наиболее актуальных задач нефтяной промышленности является применение новых современных технологий нефтедобычи, которые позволяют увеличить нефтеотдачу уже разрабатываемых пластов, из которых традиционными методами извлечь большую часть остаточных запасов уже невозможно.
На сегодняшний день все больше возрастает интерес к МУН пластов, развиваются исследования, направленные на поиск научного обоснованного подхода к выбору наиболее эффективных технологий разработки месторождений. Российская Федерация -единственная среди крупных промышленно развитых стран мира, которая не только полностью обеспечивает себя нефтью, но и экспортирует ее. Но обводненность продукции большинства разрабатываемых
месторождений России является распространенной проблемой нефтяной промышленности. В последнее время наблюдается высокий рост обводненности: за 3 года ее средний уровень поднялся более чем на 5%, а в масштабах страны такой темп обводнения привел к потерям порядка 76 млн. т нефти [1]. В связи с этим все более остро встает вопрос об уменьшении количества добываемой воды с целью увеличения добычи нефти.
Одной из важных задач нефтедобывающей промышленности является создание новых высокоэффективных технологий для снижения обводненности и повышения нефтеотдачи. Таким, например, является блокирование пути для воды, тем самым уменьшая количество воды, поднимаемой из добывающей скважины. Это достигается либо с помощью химических агентов, либо механическими методами.
Таким образом, для достижения цели были решены следующие задачи: проведен анализ силикатных систем в зависимости от силикатного модуля (СМ); изучить зависимость осадка и гелеобразования силикатов натрия в присутствии солей одно- и двух валентных металлов.
Экспериментальная часть
Объектами исследования являются натриевые силикатные системы с различными силикатным модулем. Данные марки силикатных систем представлены компанией ООО «ХИМУНИВЕРС». Для получения гелеобразных композиций на основе различных силикатных систем были использованы различные соли одно и двух валентных металлов
Для исследования физико-химических и реологических свойств силикатного геля и композиций на его основе использовался ряд стандартных методик и приборов.
Прочностные свойства формируемых структур определяли методом смещения погруженной в них рифленой пластины на установке Вейлера-Ребиндера [2]. Методика позволяет получать зависимости деформации от напряжения, а также определять абсолютные значения предельного напряжения сдвига. Диапазоны концентраций структурообразующих компонентов выбирали таким образом, чтобы их смешение приводило к образованию однородных и упругих структур гелеобразного или гелеобразно-коагуляционного типа.
Для оценки гидроизолирующего эффекта использовался метод, основанный на сравнении скоростей истечения воды через слой песка, который моделирует промытую часть нефтяного пласта, до и после обработки гидроизолирующим составом [3].
Результаты и их обсуждения
Результаты исследования силикатных систем на приборе Вейлера-Ребиндера приведены на рисунках 1 и 2.
Рис. 1 - Области взаимодействия хлорида кальция с различными силикатными системами с концентрацией 6%
Результаты исследования влияния типа силикатных систем на эффективность водоограничения моделей пласта представлены в таблице 1.
Как следует из данных, представленных в таблице, силикатные композиции обладают хорошим гидроизолирующим эффектом (более 90%). Но наиболее прочные гели образуются в растворах 6%-го полисиликата натрия Силином ВН-М [4] и хлорида калия с концентрацией 3 моль/л, прочностью до 460,59
Н/м2. Так же установлено, что гидроизолирующий эффект выше и проницаемость модели пласта значительно ниже при использовании гелеобразующих композиций по сравнению с осадкообразующими. Данные композиции могут применяться в качестве водоограничительных материалов в нефтепромысловом деле.
Рис. 2 - Области взаимодействия хлорида калия с различными силикатными системами с концентрацией 6%
Таблица 1 - Основные результаты, полученные при исследовании
Тип силикатных систем Коэффициент проницаемости дообработки, K-103 мкм2 Коэффициент проницаемости после обработки K103, мкм2 Напряжение сдвига геля б, Н/м2 Гидроизолирующий эффект W, %
Полисиликат осадок (CaCl2, 0,25 моль/л) 172 11,0 0 93,00
Жидкое стекло гель (CaCl2, 0,25 моль/л) 173 5,0 275,58 97,00
Кремнезоль гель (KCl, 0,70 моль/л) 172 3,7 288,78 97,67
Полисиликат гель (KCl, 3,00 моль/л) 149 1,1 460,59 99,26
Литература
1. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти: Учебное пособие для вузов. - М: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. - 266 с.
2. Магадова, Л.А. Исследование и разработка осадкогелеобразующей композиции для повышения нефтеотдачи низкопронициемых пластов / Л.А. Магадова, В.Б. Губанов, К.А. Потешкина, С.А.
Харланов, В.А. Дедечко //Технологии нефти и газа.- 2016.-№4. - С.
3. Мараев И.А. Комплексная интерпретация результатов геофизических исследований скважин. Учебное пособие.-Москва, 2013. - 95 с.
4. Пат. 2124475 Россия, Способ получения полисиликатов натрия / Г.Н. Пестерников, А.С. Максютин, С.П. Пучков, В.Б. Обухова - 1999.
© З. М. Абрамова - магистрант кафедры физической и коллоидной химии, [email protected]; С. В. Крупин - д.т.н., проф. каф. физичесой и коллоидной химии КНИТУ, [email protected]; В. Б. Обухова - директор, ООО «Химуниверс», [email protected].
© Z. M. Abramova - graduate student of chair of physical and colloidal chemistry, [email protected] ; S. V. Krupin - D.Eng. SC., professor, KNRTU, [email protected]; V. B. Obukhova - director, LLC «Chemunivers», [email protected].
