Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Класифікація тампонажних матеріалів за ступенем їх дисперсності






 

Шляхами припливу води у видобувні свердловини та її поглинання у нагнітальних свердловинах можуть бути пори, тріщини, каверни та інші канали різного розміру. Величина розміру цих каналів зумовлює техно­логію виконання ремонтно-ізоляційних робіт і вибір тампонажних ма­теріалів. Тому з технологічних позицій тампонажні (ізоляційні) матеріали доцільно розділити за ступенем їх дисперсності на такі чотири групи [104]: 1) тампонажні розчини, які фільтруються в пори пласта (фільтрівні

 

 

матеріали); 2) суспензії тонкодисперсних тампонажних матеріалів; 3) сус­пензії гранульованих (подрібнених) тампонажних матеріалів; 4) механічні пристосування і пристрої.

Проникання частинок тампонажного матеріалу в пори будь-якого тіла (наприклад, гірської породи) залежить, в основному, від співвідношення розмірів (діаметрів) nop dn і частинок d4. Якщо du > 10 d4, то дисперсні частинки вільно переміщаються поровими каналами; якщо dn < 3 d4 проникання відсутнє; якщо 3 < dn I d4 < 10 відбувається кольматація пор (намивання частинок у пори) під час фільтрації рідини, яка особливо сильно проявляється, якщо dп ≤ 5 d4. Вважається, що частинки вільно переміщаються вздовж тріщини, якщо розкриття (ширина) тріщини dч є не меншим подвоєного діаметра частинок d4, тобто dT > 2 d4 [104, 231].

Це означає, що до тонкодисперсних матеріалів відносяться мате­ріали, якщо 3 < dn I d4 < 10 для пор і 1 < d41 dr < 2 для тріщин, а до грану­льованих - якщо dT> 2d4 для тріщин. Група тампонажних розчинів, які фільтруються в пори пласта, характеризується таким співвідношенням розмірів: dn I d4 > 10 для пор і dT I d4 > 2 для тріщин [104]. Тут також слід урахувати статистичні розподіли розмірів частинок і каналів та концен­трацію частинок у розчині (суспензії) (див. нижче).

На даний час запропоновано багато різних тампонажних матеріалів. Окрім механічних пристосувань і пристроїв, тампонажний матеріал являє собою, як правило, основу для отримання тампонувального (ізолюваль­ного) бар'єру (екрану), який закупорює пори пористого середовища, тріщини тощо. У ході виконання ремонтно-ізоляційних робіт такі матеріали використовують у вигляді робочих розчинів (точніше, дисперсій з різним ступенем подрібненості частинок аж до молекулярного рівня), які є сумішшю ізоляційних матеріалів з розчинниками, уповільнювачами, стабілізаторами, наповнювачами та іншими додатками, що за певних умов у результаті фізико-хімічних перетворень переходять в ізолюваль­ний (тампонувальний) матеріал.

Механізми утворення тампонувальних бар'єрів базуються на відомих фізичних явищах і хімічних реакціях, а саме: на взаємодії реаген­тів між собою або з пластовими флюїдами; полімеризації; поліконденсації; диспергуванні; топленні (плавленні); кристалізації; кольматації; гідро-фобізації і т. д.

Тампонувальний бар'єр після таких перетворень матеріалів може бути гелем, емульсією, піною, дисперсним осадом або твердим тілом, при цьому він повинен витримувати створювані в пластових умовах градієнти тиску.

З технологічної точки зору всі рідинні (розчини, суспензії) ізоляційні матеріали поділяють на фільтрівні і нефільтрівні. Однак така класи­фікація вже ввійшла в класифікацію за ступенем дисперсності.

 

 

Традиційними в групі фільтрівних тампонажних матеріалів є суміші на основі різних смол з домішкою каталізаторів-отверджувачів, найпоширенішими із яких є суміші ТСД-9 і ТС-10. Слід зазначити, що го­могенність і невеликі коефіцієнти динамічної в'язкості (до 20-30 мПа-с) забезпечують добре їх надходження (фільтрацію) в пласт [500].

Обробляння як пористих, так і тріщинуватих середовищ характеризу­ється зниженням коефіцієнта водопроникності на 95-100% за градієнтів тиску понад 10-20 МПа/м. До недоліків відносяться наступні чинники: смоли кислого затвердіння не схоплюються в зоні контактування з це­ментним каменем; суміші з каталізатором-отверджувачем мають тер­міни схоплювання, що трудно регулюються при високих температурах (понад 70-80°С); різко збільшується час затвердіння при їх розбавленні (за рахунок змішування з пластовою водою в процесі запомповування). Удо­сконалення сумішей на основі смол відбулося шляхом зменшення впливу цих недоліків чи їх усунення. Сюди відносяться дослідження придатності для водоізоляції фенолоспиртів, які конденсуються при підвищенні тем­ператури і тиску [198]; водонерозчинних смол типу СФЖ-305 кислого затвердіння [405] і гідрофобного тампонажного матеріалу ГТМ-3 [285]. Суміш ГТМ-3 складається із двох компонентів: синтетичного роз­чину гідрофобної алкілрезорцинової епоксифенольної смоли (з густиною 1050 кг/м3 і коефіцієнтом в'язкості 34-45с за віскозиметром ВЗ-4) і отверджувача - поліетиленполіаміну (ПЕПА). Гідрофобність матеріалу виключає його розбавлення водними розчинами і забезпечує незмінюва­ність параметрів суміші. Після перемішування із отверджувачем розчин набуває здатності тверднути на повітрі, у прісній і високомінералізованій водах, нафтах і органічних рідинах до температури 80°С. Водовіддача розчину рівна нулю (див. нижче).

Затверділі взірці із епоксифенольних сполук (АЕФС) володіють пруж-ноеластичними і безусадковими властивостями, підвищеною стійкістю до агресивних високомінералізованих вод і концентрованих кислот, і є антикорозійним матеріалом з діелектричними властивостями, газоводо-непроникні при перепадах тисків понад 25 МПа. Ці взірці характеризу­ються високими адгезійними властивостями і більшою (в 2-3 рази) міцністю в порівнянні з цементними взірцями, замішаними на воді. Зат­верділа смола забезпечує надійне зчеплення з поверхнями гірських порід, металу труб і старого цементного каменю, змоченими пластовою водою або нафтою. При змішуванні з водою АЕФС коагулює з утворенням швидкозатверділої пружноеластичної маси тонковолокнистої структури. Водонерозчинні смоли, без сумніву, можуть використовуватись для ізоляційних робіт при усуненні негерметичності різьових з'єднин обсадних труб, заколонних перетікань. Що стосується їх придатності для відклю-

 

чення пластів і пропластків, перевага надається такому матеріалу, який реагує з водою, інакше охоплення по об'єму всіх водопровідних каналів буде невеликим через відмінність у характері змочування.

За фізико-хімічними параметрами і тампонувальними властивостями смоли є добрим матеріалом для всіх видів оброблень. Однак, враховуючи високу вартість сумішей на основі смол, економічно невигідно викори­стовувати їх для створення екранів-блокад проти підошовної води, а також як блокувальний матеріал або як основний матеріал при виконанні робіт у нагнітальних свердловинах за великих об'ємів запомповування.

Другою групою фільтрівних тампонажних матеріалів, здатних надходити в пористе середовище і створювати там через певний час нетекучий тампон у всьому об'ємі, є суміші на основі полімерів. Це гіпано-формалінові суміші (ГФС) [31, 179]; суміш на основі акриламіду [179, 448]; в'язкопружні суміші (ВПС) [465]; гіпано-амонійна суміш та інш. їх перевагою є невелика вартість. При високому ефекті водоізоляції (80-100%) критичні градієнти тисків проривань для них нижчі, ніж для смол. Наявні дані про ГФС [179] свідчать, що в пористих середовищах (коефіцієнт проникності 0, 4-6 мкм2) цей показник є високим (15 МПа/м і вище), а в тріщинуватих - значно меншим. При розкритості тріщини 2 мм він становить приблизно 1, 5 МПа/м; при 5 мм - 0, 5 МПа/м. Для ВПС на основі ПАА [465] у пористих і тріщинуватих середовищах задається величина градієнта прориву 2-5 МПа/м. Отже, ці суміші в найбільшій мірі задовольняють вимоги відключення пластів і пропластків у пористих колекторах; для ізоляції заколонних перетікань вони використовуються лише за невеликих розмірів каналів фільтрації; у тріщинуватих колекторах радіус оброблення повинен ув'язуватись з величиною депресії тиску і радіусом розкриття тріщин. Характерним є також високий коефіцієнт динамічної в'язкості названих сумішей (30-100 мПа-с), окрім сумішей на основі мономеру акриламіду, і згасний характер фільтрації в пористе середовище, що утруднює їх використання для створення екранів-блокад великого радіусу в пористих колекторах.

До механічних пристосувань і пристроїв відносимо пакери-пробки, вибухові пакери, неопренові пакери-летючки, хвостовики або додаткові колони меншого діаметра та ін.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.