Методы ограничения и изоляции вод:
1. Пеноцементные растворы.
2. Двухфазные пены.
3. Многокомпонентные пены.
Механизм изоляции вод:
1. Очистка ПЗП в результате диспергирования кольматирующих пласт веществ (глинистых частиц, парафина, АСВ) и дальнейшее их удаление в процессе освоения скважины за счет солюбилизирующего действия (коллоидного растворителя) образовавшихся мицелл в пенной системе. Главным результатом этого процесса является приобщение к разработке малопроницаемых пропластков.
2. Блокирование путей продвижения воды (пластовой, нагнетаемой) в результате прилипания к поверхности водопроводящих каналов пузырьков газа и образования пленок из коллоидно - дисперсных соединений.
3. Изоляция высокопроницаемых зон продуктивного пласта, являющихся главным источником обводнения, пеноцементным раствором. Уплотнение или восстановление цементного кольца за эксплуатационной колонны, в результате чего удается ограничить приток посторонних вод, залегающих над кровлей и подошвой продуктивного пласта.
I. Применение пеноцементных растворов
Пеноцементные растворы применяют:
- при низком пластовом давлении;
- при наличии многочисленных каналов, трещин, каверн в ПЗП карбонатного пласта и обильном выносе песка из ПЗП терригенного слабопроницаемого пласта.
Пеноцементные растворы по сравнению с простыми цементными растворами имеют ряд преимуществ:
- закупорка высокопроницаемых каналов вследствие прилипания пузырьков газа к гидрофильной поверхности;
- за счет малой плотности и упругих свойств пенной системы под действием давления закачки ненноцементный раствор стремится подняться на большую высоту по заколонному пространству. Причем наличие пузырьков газа в ПАВ придает цементному раствору повышенную подвижность и проникающую способность.
|
II. Применение двухфазных пен
Двухфазную пену получают из пенообразующего раствора, содержащего пенообразователь, стабилизатор, газовую фазу и пресную воду. Сосав двухфазной пены приведен в табл.1.
Таблица 1 – Состав и концентрация реагентов, входящих в двухфазную пену
Компоненты | Содержание, % масс. |
1. Пенообразователь (нефтерастворимый ПАВ) | 1,5 – 3,0 |
2. Стабилизатор пены (КМЦ-600, ММЦ) | 1,0 – 1,5 |
3. Пресная вода | Остальное |
4. Газовая фаза (у.в. газ, азот и т.д.) | - |
III. Многокомпонентные пены
Состав многокомпонентных пен:
1. Пенообразователь.
2. Стабилизатор пены.
3. Пресная вода.
4. Газовая фаза.
5. Углеводородная жидкость (как правило, дегазированная нефть).
6. Силикат натрия (Na2SiO3).
7. Хлористый кальций (CaCl2).
Дегазированная нефть – оказывает благоприятное действие на устойчивость пены, так как нефть, в отличие от ПАВ, не имеет гидрофильных групп (молекулы нефти имеют только аполярную гидрофобную часть). Повышение устойчивости пены объяснятся тем, что молекулы нефти вклиниваются в молекулы ПАВ, образующих адсорбционные слои пены, и гидрофобизируют их.
Хлористый кальций – катионы многовалентных металлов (Ca+2; Al+3; Mg+2; Fe+3) являются основным источником (сырьем) для образования коллоидно-дисперсных соединений.
Силикат натрия – при гидролизе силиката натрия в присутствии катионов многовалентных металлов образуется вторичная пленка на границе пены (газ – жидкость) из коллоидно-дисперсных частиц, обладающая структурно-механическими свойствами и препятствующая утончению первого слоя из ПАВ и нефти.
|
При использовании многокомпонентных пен их устойчивость увеличивается в 15 – 60 раз.
Проектирование процесса нагнетания пены в ПЗП:
I. Выбор скважины:
1. Низкое пластовое давление.
2. Высокая обводненность (до 99%).
3. Четко выраженная неоднородность пластов (повышение эффективности за счет декальмотации поровых каналов пеной).
4. Наличие глинистой корки на стенках скважины после бурения.
II. Выбор технологии закачки:
1. Подача пены в ПЗП по НКТ (когда требуется установка пакера из-за ожидаемого высокого давления в процессе нагнетания пены).
2. Подача пены в ПЗП по кольцевому пространству (забой скважины не засорен и перфорационная часть пласта не изолирована).
III. Технология приготовления пенной системы
1. Двухфазная пена:
Пресная вода → Стабилизатор пены (набухание, время выдержки 1сутки, перемешивание) → Пенообразователь (температура 40-450С, перемешивание) → К скважине → Аэратор → Компрессор →Насос → Скважина.
2. Многокомпонентная пена:
Пресная вода → Стабилизатор пены (набухание, время выдержки 1сутки, перемешивание) → Пенообразователь (температура 40-450С, перемешивание) → Нефть (перемешивание) → (70% смешивается с жидким стеклом, а 30% смешивается с хлористым кальцием) → К скважине → Аэратор → Компрессор →Насос → Скважина.
IV. Технология закачки пенной системы:
1. Проверка состояния забоя скважины.
2. Спуск НКТ до середины интервала или нижних перфорационных отверстий.
|
3. Закачка 2,0 – 2,5 объемов НКТ водного раствора ПАВ при открытом кольцевом пространстве на устье.
4. Закачка 2,0 – 3,0 м3 пенообразующего раствора (нижняя буферная жидкость) из которого получают пену.
5. Закачка пены, приготовленной на устье с использованием аэратора:
а) 50 – 100 м3 – двухфазная пены;
б) 20 – 60 м3 – многокомпонентная пена.
6. После вытеснения пеной 50% объема нижней буферной жидкости из НКТ в затрубное пространство, задвижку в затруб закрывают и продавливают пену в пласт.
7. Закачка 2,0 – 3,0 м3 пенообразующего раствора (верхняя буферная жидкость) того же состава, что и нижняя.
8. Закачка водного раствора ПАВ концентрацией 1% объемом 1,5 – 2,0 объема НКТ для продавливания пены вглубь пласта.
Расчет аэратора:
1. Определяют число отверстий в аэраторе:
,
где n – число отверстий; Q – количество нагнетаемого газа, м3/сут; q – пропускная способность одного отверстия, м3/сут (при d = 1,8 мм q = 0,122 м3/сут); Р – давление, развиваемое компрессором, МПа.
2. Максимальная пропускная способность отверстия:
Qмах = 104r2,
где r – радиус отверстия.
3. Размер пузырька в пене:
,
где К – коэффициент пропорцианальности (К = 6); σж-г – поверхностное натяжение на границе «жидкость – газ», мН/м.
4. Примерное количество отверстий (при подаче компрессора Qг = 8 м3/мин)
Рк, МПа | n | Рк, МПа | n |
5. Степень аэрации:
,
где Q0г – расход газа при атмосферных условиях; Qж расход жидкости; Р0 – атмосферное давление; Р – пластовое давление.
Наилучшие результаты получают при степени аэрации 1,5 – 2,0 в пластовых условиях.