CC BY
45
© С.Б. Бекетов, А.Ю. Косяк, 2005
УДК 622.276
С.Б. Бекетов, А.Ю. Косяк
РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНО-СТЕНДОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ С ЦЕЛЬЮ РАЗРАБОТКИ СОСТАВОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ ПРИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРИТОКА УГЛЕВОДОРОДОВ
1ГЛ ак свидетельствует практика разработки нефтяных, газовых, газоконденсатных месторождений, а также ПХГ, производительность эксплуатационных скважин со временем может снижаться в связи с ухудшением фильтрационноемкостных свойств призабойной зоны пласта (ПЗП) под действием целого комплекса причин (кольматация ПЗП в процессе проведении ремонтных работ, разбухание глинистых частиц при контакте с пластовой водой, выпадение в осадок солей из пластовой воды и т.д.).
С целью восстановления фильтрационно-емкостных свойств ПЗП применяются различные методы воздействия на пласт. Одним из направлений повышения производительности скважин являются пенокислотные обработки (ПКО).
Обработка пласта вспененной пенокислотной эмульсией (ПКЭ) по сравнению с обычной кислотной обработкой позволяет производить углубленное воздействие на пласт кислотой и расширить мощность пласта, охваченного воздействием ПКЭ во время нагнетания. В результате увеличивается мощность работающего интервала пласта, расширяется профиль притока, возрастает эффективность процесса в целом [1, 2, 3, 4, 536|1едление скорости реакции ПКО с породой и увеличение глубины проникновения кислоты в пласт обусловлено прилипанием пузырьков газа к поверхности
породы. Пена, проникая в наиболее проницаемые пропластки, насыщает раздре-нированную зону вокруг скважины, увеличивает сопротивление нагнетанию, давление нагнетания возрастает и воздействием охватываются менее проницаемые продуктивные пропластки, в результате кратно увеличивается объем обрабатываемого пласта.
Повышенная эффективность ПКО обусловлена еще и тем, что поверхностноактивное вещество, присутствующее в ПКЭ, пузырьки пены являются дисперга-торами, предотвращающими уплотнение в призабойной зоне продуктов реакции. При вызове притока флюидов из пласта присутствие газовой фазы содействует выносу продуктов реакции, а следовательно, лучшему очищению ПЗП. Этому способствует также эффект флотации - прилипание частиц продуктов реакции к пузырькам газа. В результате возрастает эффективность воздействия на пласт, происходит приобщение к работе не работавших ранее продуктивных пропластков, увеличивается дебит работающих мощностей, расширяется радиус охвата кислотой пласта. Для ПКО в зависимости от конкретных горно-геологических условий месторождения или ПХГ, необходимо применение различных по составу пенокислотных эмульсий. В качестве газовой фазы для образования пенокислоты возможно при-
Рис. 1. Схема лабораторной установки для моделирования взаимодействие пенокислотной эмульсии с породой: 1 - насос; 2 - теплообменник; 3 - кернодержатель; 4 -емкость с эмульсией.
менение природных или инертных газов [1, 6, 7, 8].
Для проведения лабораторных исследований с целью разработки составов пенокислотных эмульсий (ПКЭ) была собрана специальная установка (рис. 1), включающая кернодержатель 3, теплообменник 2, насос 1 и емкость 4 установленную на магнитной мешалке. Такая схема позволяет проводить стендовые испытания в динамических условиях при различных температурах - ПКЭ постоянно прокачивается с заданной скоростью через породу в течение заданного времени.
Для большей объективности нами были выбраны разные типы известняков различных газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений Северного Кавказа и Сибири, залегающих в разных горногеологических условиях. Тип известняков: органогенные и органогенно-обломочные. Содержание глинистого материала в образцах до 25 %.
Тип пористости известняков каверноз-но-порово-трещинные. Опыты проводились как с естественными образцами кернов, так и искусственными.
При проведении экспериментов, для создания искусственных образцов кернов, была изготовлена и отсеяна однородная известковая фракция частиц размером 2-3 мм; все опыты проводились только с такими частицами. Общая поверхность стандартных навесок, набиваемых в кер-
нодержатель одинакова; масса навесок -50 г. Скорость прокачки ПКЭ пропорционально соответствовала производительности тампонажных агрегатов при закачке ПКЭ в скважину в реальных условиях. Исследования проводились при температурах, соответствующих пластовым на выбранных месторождений и ПХГ.
Исходя из условия доступности реагентов, относительно невысокой их стоимости (что имеет немаловажное значение сегодня), а также максимальной эффективности воздействия на породы полученной ПКЭ, нами проводились работы по определению оптимального состава пенокислотной эмульсии с максимальным использованием
отеч ДаУЗр ных реагентов:
- соляной кислоты товарной;
- дизельного топлива (газоконденсата);
- технической воды.
Во всех случаях определялась масса известняка после эксперимента (для исключения ошибки от содержания остаточной влаги образец высушивался до постоянного веса) и вычислялась потеря массы за счет растворения карбоната кальция пенокислотой.
Результаты исследований приведены на рис. 2, 3, 4.
Как показали результаты лабораторностендовых исследований, воздействие эмульсии на образцы различных известняков примерно одинаково (рис. 2). Как вид-
Рис. 2. Изменение остаточной концентрации
НС1 в пенокислотной эмульсии при взаимодействии с различными типами известняков (температура 40 °С): 1 — известняк, тип органогенный; 2 - известняк, тип органогенно-
обломочный
25 30
Время, мин
но из этих рисунков, основная часть НС1 в пенокислоте практически полностью вырабатывается в течение 30 минут. Потеря массы известняка четко коррелируется с ростом концентрации кислоты. Сравнение полученных нами лабораторных данных позволяет сделать вывод, что скорость растворения используемых в опытах известняков достигает максимума при со-
держании НС1 в ПКЭ уже порядка 7 % и определяется площадью порового пространства известняка. Дальнейшее повышение содержания НС1 до 10 % влияния на скорость растворения известняков не оказывает, но позволяет обработать пласт на большую глубину за счет большей остаточной концентрации НС1.
Для успеха пенокислотной обработки
Время, час
Рис. 3. Зависимость устойчивости пенокислотной эмульсий от содержания ПАВ:
1 - содержание неонола 1,5 %; 2 - содержание неонола 1 %; 3 - содержание неонола 0,5 %
8
7
6
5
4
3
2
0
важное значение имеет устойчивость создаваемой поверхностно-активным веществом пены. Как показали результаты исследований, содержание ПАВ (в опытах нами использовалось наиболее распространенные типы ПАВ: неонол АФ-9-12, ОП-10, морпен, ТЭАС; ТЭАС-М; прогресс; сульфонол) в пределах 1-1,5 % на скорость растворения органогенных известняков не оказывает существенного влияния. По устойчивости создаваемой пены из проверенных ПАВ лидирует морпен, ТЭАС и ТЭАС-М - они предназначены производителем для пожаротушения, где статическая устойчивость создаваемой пены является важнейшей характеристикой. Кроме того, пенообразователь морпен показал лучшие результаты по вспениванию минерализованных вод, что также может иметь важное значение при проектировании пенокислотной обработки. Для удаления из скважины оставшихся продуктов реакции важна выносящая способность ПАВ, связанная с максимальной динамической кратностью применяемого пенообразователя. По этому показателю лидируют неонол, нижеголь и прогресс -кратность пены более 20-ти (у морпена и ТЭАС - более 6 по ТУ). Неионогенные
Время, МИН
ПАВ склонны к образованию стойких эмульсий с углеводородными жидкостями, в частности, с газовым конденсатом, что повышает устойчивость применяемой для пенокислотной обработки системы. Кроме того, неонол является одним из самым дешевых на сегодняшний день отечественных пенообразователей, неплохие результаты получены при использовании ОП-10.
Для определения оптимальной концентрации поверхности активного вещества были проведены опыты по исследованию устойчивости пенокислотной эмульсии при концентрации неонола - 0,5 %, 1 %, 1,5 % соответственно, рис. 3. Как видно на рисунке, при концентрации ПАВ 0,5 % отслоение жидкой фазы превышает 40 % уже через 5 час. ее отстаивания. Увеличение содержания ПАВ до 1 % обеспечивает отслоение жидкой фазы не более 33 % за время наблюдения, а при содержании ПАВ 1,5 %, отслоение жидкой фазы не превышает 15 % за 25 час. наблюдения, т.е. устойчивость эмульсии резко возрастает. Дальнейшее увеличение содержания ПАВ, как показали исследования, не приводит к столь существенному увеличению стойкости создаваемой пенокислоты. Та-
□
5
40
45
ким образом, оптимальное содержание ПАВ неонол для исследуемой эмульсии составляет 1,5 %.
Естественно скорость взаимодействия НС1 с известняками зависит и от температуры. На рис. 4 приведены фактические данные по изменению остаточной концентрации НС1 в пенокислотной эмульсии при взаимодействии с органогенными и органогенно-обломоч-ными известняками в лабораторных условиях. При температуре 40 °С НС1 в эмульсии практически полностью вырабатывается за 45 мин., а при 25 °С остаточная концентрация НС1 на этот момент времени составляет еще 2,2 %.
1. Освоение скважин./ Булатов А.И., Качмар Ю.Д., Макаренко П.П., Яремийчук Р.С. - М.: Недра. - 1999. - С. 472.
2. Середа Н.Г., Сахаров В.А., Тимашев А.Н. Спутник нефтяника и газовика. - М.: Недра. -1986. - С. 325.
3. Абдулин Ф.С. Повышение производительности скважины. - М.: Недра. - 1975. - С. 264.
4. Кудинов В.И., Сучков Б.М. Интенсификация добычи вязкой нефти из карбонатных коллекторов. - М.: Недра. - 1994. - С. 233.
5. Амиян В.А., Амиян А.В., Васильева Н.П. Вскрытие и освоение нефтегазовых пластов. - М.: Недра. - 1980. - С. 380.
6. Бекетов С.Б. Технология пенокислотного воздействия на продуктивные отложения с
Таким образом, полученные результаты лабораторно-стендовых исследований позволили нам разработать оптимальные составы пенокислотных эмульсий, обладающие удовлетворительными реологическими свойствами, приготавливаемые из доступных и дешевых отечественных реагентов. Полученные составы обладают хорошими растворяющими свойствами при взаимодействии с органогенными и органогенно-обло-мочными известняками различных нефтяных, газовых месторождений и ПХГ Сибири и Северного Кавказа. Применение разработанных составов на различных объектах показало их высокую эффективность [8].
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
целью интенсификации притока флюидов. Горный информационно-аналитический бюллетень, № 6. 2004. - М.: Изд-во МГГУ. - С. 56-59.
7. Долгов С.В., Бекетов С.Б. Технология интенсификации добычи газа в скважинах ПХГ Чирен / Сборник научных трудов «Строительство газовых и газоконденсатных скважин». -М.: ВНИИгаз. - 1993. - С. 66-68.
8. Бекетов С.Б. Результаты интенсификации притока газа пенокислотными обработками продуктивных отложений на подземных хранилищах газа. Горный информационно-аналитический бюллетень, № 5. 2004. - М.: Изд-во МГГУ. - С. 320-324.
— Коротко об авторах -------------------------------------------------------------
Бекетов С.Б. - кандидат технических наук, первый заместитель начальника НТЦ ООО «Кубань-газпром», г. Краснодар.
Косяк А.Ю. - соискатель кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин» СевКавГТУ, генеральный директор ЗАО СП «МеКаМинефть».
