Регулирование водоотдачи

Регулирование    водоотдачи.

 

Проницаемость глинистой корки  зависит от типа, объема полимера и  размера молекул.

Понижение водоотдачи достигается  за счет;

1. образования шарообразных пробок из молекул,  состоящих из длинных цепей,   которые затем сворачиваются в клубок;
2. образования глинистой пленки за счет частичной адсорбции;
3. закупоривания пор глинистой корки. KMЦ, полианионная целлюлоза.

Другие полиэлектролиты  действуют, частично адсорбируясь на глинистых  частицах и  частично  закупоривая  поры глинистой корки.

Природные полимеры, такие, как крахмал и гуаровые смолы, имеют самую    низкую термостойкость. Модифицированные полисахариды, такие,  как THЕRMPAC UL  и POLYPAC имеют более  высокую термостойкость. Синтетические  полимеры, такие, как SР-101 (полиакрилат  натрия) и POLY-PLUS (частично гидролизованный полиакриламид) имеют самую высокую термостойкость.

Понизители водоотдачи представляют собой высоко молекулярные анионногенные полиэлектролиты линейного строения с большой плотностью зарядов. Будучи растворимы в воде, они образуют лиофильные коллоидные системы. В глинистом растворе эти реагенты действуют как защитные коллоиды. Они стабилизируют глинистую суспензию, повышают ее агрегативную устойчивость, поэтому их часто называют реагентами-стабилизаторами.

При обработке понизителями водоотдачи  степень дисперсности глинистых частиц не меняется, но частицы, окруженные защитными сольватными оболочками, в процессе фильтрации образуют малопроницаемую  глинистую корку.

Как известно структурообразование в глинистых растворах обусловлено слипанием глинистых частиц по краям, где гидратная оболочка мала и имеются ненасыщенные валентности разного знака. При обработке реагентами-стабилизаторами, молекулы реагента “экранируют” глинистую частицу. Возможность слипания  частиц  уменьшается. Реагент как бы подавляет структурообразование в глинистом растворе. Поэтому СНС, которое характеризует прочность  структуры, уменьшается.

Уменьшение интенсивности  структурообразования наблюдается  до некоторого предела концентрации реагента понизителя водоотдачи. УВ увеличивается, т.к. реагенты обладают высокой вязкостью. При превышении предельной концентрации реагента   СНС и УВ начинают расти, это объясняется особенностью формы молекулы реагента.

При малых концентрациях  макромолекулы реагента имеют форму свернутых клубов и слабо взаимодействуют между собой.  При увеличении концентрации клубки расправляются, приобретая вид спиралей, гармошек. Молекулы сцепляются между собой, способствуя структурообразованию.

Таким образом, при обработке  химическими реагентами понизителями водоотдачи  под влиянием реагента происходит снижение водоотдачи  и  повышение условной вязкости (УВ) глинистого раствора. Статическое напряжение сдвига (СНС) при малой концентрации реагента понижается, а при большой – растет. Эти реагенты не коагулируют в присутствии значительного количества электролитов, т.е. поддерживают высокое качество при попадании в раствор посторонних солей. За это качество эти реагенты называют реагентами–стабилизаторами.

 

 

АКРИЛОВЫЕ ПОЛИМЕРЫ

 

Акриловые полимеры – полиакрилонитрил (полинак), полиакриламид, акриловые сополимеры отличаются высокой стойкостью к термической и термоокислительной деструкции.

 

ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛ

Гипан.

Гипан-продукт гидролиза  полиакрилнитрила. Выпускается в  виде 10-15 процентного водного раствора, это вязкая жидкость желтого цвета . Отечественной промышленностью выпускается Гипан1 и Гипан-07.

Гипан используется как  понизитель водоотдачи. Он весьма эффективен, особенно в высокотемпературных условиях (при 140-250°С). Обеспечивает устойчивую низкую водоотдачу при большой солености, в особенности в сочетании с другими защитными коллоидами (ССБ с КМЦ, крахмал).

В слабоминерализованных  средах при больших забойных температур скважин Ставрополья и Краснодара он широко использовался с УЩР.

В Пермской области при хлорнатриевой агрессии Гипан применяется в сочетании с ССБ.

Расход этого реагента невелик: 0.1-0.3%сухого вещества к объёму раствора.

Гипан1- предназначен для  обработки пресных растворов. Оптимальные добавки для снижения водоотдачи - 0.2-1% (в расчёте на сухой) в зависимости от забойных температур. Оптимальный рН-8…9.

Гипан 07- рекомендуется  для обработки солёных растворов, содержащих NaCl до насыщения, оптимальная добавка 1-2% (в расчёте на сухой ), рН-8…9.

Из двух марок лучшей стабилизирующей способностью обладает гипан-07, но его спользование приводит к большему загустеванию БР ,чем при добавлении в него того же количества гипана-1.

Для обработки пресных  БР менее удобен, т.к. может приводить  к повышения их вязкости.

Гипан как и все  акриловые полимеры, весьма чувствителен к солям кальция и других поливалентных металлов, чтог в значительной степени ограничивает область его применения. БР-ры ,содержащие гидроокись кальция, т.е. так наз0ыааемые известковые БР,эффективно стабилизируюдтся  гипаном в широком диапазоне темперпатур.При этомс расход реагента невелик.

Очень эффективен при  совместных обработках. Особенно  со всеми марками КМЦ, крахмалом.

В теплое время года обработка  БР гипаном не вызывает затруднений. Реагент сливают в циркулирующий р-р в течение  1-2 циклов циркуляции. В холодное время года применение гипана затруднено из-за возможного его замерзания.

Одной из модификаций  гипана является К-4, по стабилизирующим  свойствам и термостойкости К-4 мало отличается от Гипана-07.

 Гипан следует хранить в герметичных щелочестойких ёмкостях или в транспортной таре, избегая воздействие прямых солнечных лучей.

Гипан хранящийся при  минусовой температуре, должен быть оттаян и тщательно перемешан до однородного состояния.

Гарантийный срок хранения 3 месяца. Бочка-275 литров. Боится прямых солнечных лучей.

 

ПОЛИАКРИЛАМИД

 

ПАА представляет собой продукт полимеризации акриламида. Выпускается технический ПАА в виде гранул или гелеобразного продукта.

Этот реагент предназначен для  снижения фильтрации пресных и слабоминерализованных растворов с низким содержанием твердой фазы.

Небольшие долбавки ПАА в БР вызывают сильную флокуляцию глинистых частиц и шлама и часто используются для улучшения очистки БР-ов. Сотые или тысячные доли процента ПАА вводятся в БР-ры до механических очистных систем. По эффективности флоккулирующего действия  ПАА занимают одно из ведущих мест не только в буровых растворах ,но и при очистке от примесей технической воды.

Предел термостойкости ПАА – (180°С)

Гелеобразный продукт  при 5°С затвердевает, резко ухудшает свою работу и не восстанавливает свои свойства при размораживании.

Для обработки БР используется ПАА 1,5- 2,0 % концентрации.

Ввод реагента производится после его гидролиза в присутствии  щелочи. Для растворения ПАА рекомендуется  использование цементировочного агрегата.

Для снижения фильтрации минерализованных растворов до 4 см ³ расход гидролизованного ПАА составляет 0,15- 0,20 % по массе к объёму раствора.

Полиакриламид - гель  хранится в закрытой таре во избежании  высыхания при температуре не выше 35°С.

Хранение в зимний период производится в отапливаемых помещениях. Срок хранения гранулированного ПАА – 12 месяцев, а гелеобразного – 4 мес. со дня изготовления.

АКРИЛОВЫЕ СОПОЛИМЕРЫ

 

Метас (метакриловый сополимер)

 

Является сополимером  метакриловой кислоты и метакриламида. Выпускается в виде порошка или  гранул белого или желтоватого серого цвета с влажностью до 40%. В отличие от рассмотренных акриловых полимеров метас в порошке трудно растворим в воде,но хорошо растворим в растворах щелочей небольшой концентрации.

Метас снижает водоотдачу БР, содержащих любое количество хлористого натрия.

Этот реагент эффективен как при низких, так и высоких  температурах.

Для обработки БР метас  применяют в виде вводно-щелочных растворов 5-10% концентрации, которые готовят с добавлением каустика в соотношении 10:2.5 в расчёте на сухие вещества.

Возможно введение порошкообразного метаса непосредственно в БР. В  этом случае, перед его введением  следует довести щелочность раствора до рН=9…10. При этом эффект снижения водоотдачи достигается через 2-3 цикла.

Введение метаса в  солёные БР может вызвать стабилизационное разжижение и потерю структуры; для ее восстановления необходимо применять материалы структурообразователи. Хранят в полиэтиленовых мешках. Гарантия 8 месяцев.

 

Лакрис.

Термостойкий защитный реагент (понизитель фильтрации) БР, представляет собой водорастворимую соль сополимера метакриловой кислоты с метилметакрилатом.

Поставляется в виде сыпучего порошка белого или желтоватого  цвета, влажностью не более 30 %.

Этот реагент хорошо растворим в воде и не требует  добавки щелочи при обработке раствора. pH=8.0.

Лакрис-20 повышает термостойкость раствора, обеспечивая низкие значения фильтрации при повышении забойной температуры. Действие его устойчиво и длительно, что сокращает число повторных обработок, расход реагентов и материалов.

Реагент предназначен для  снижения фильтрации пресных и минерализованных  NaCl-растворов на водной основе. Особенно эффективен реагент в условиях высоких (180-280 °С) забойных температур и минерализации (до насыщения NaCl).

Лакрис-20 может использоваться также для получения БР с низким содержанием глинистой фазы.

Расход реагента (в  пересчете на сухое вещество) на первичную обработку не минерализованного раствора составляет 0,1 – 0,3 % весовых от объема раствора, а для соленасыщенного 1 – 2% . Повторная обработка производится при увеличении фильтрации выше значения по ГТН.

Хорошие структурно-механические параметры соленасыщенных БР удается  получить при совместной обработке  их лакрисом-20 и КМЦ.

 

М-14

Сополимер метакриловой кислоты .Представляет собой мелко гранулированный порошок белого цвета, растворимый в водных растворах щелочи, при соотношении М-14 к щелочи от 1:0,3 до 1:0,5 (в пересчете на сухое вещество ).

Расход М-14 на химическую обработку не минерализованных БР для снижения фильтрации до 4-5 см3 составляет 0,5-0,75% при первичной обработке и 0,1-02% (в пересчете на сухое вещество ) при последующих обработках. При повышении минерализации до насыщения NaCI расход М-14 возрастает до 1,5%.

Поставляется сополимер  М-14  в полиэтиленовых мешках по 25 кг, гарантийный срок хранения 1-год со дня изготовления.

 

МЕТАСОЛ

Метасол- сополимер натриевой соли метакриловой кислоты и метакриамида. Обладает большой термостойкостью. Оптимальное значение рН для буровых растворов стабилизированных метасолом ,находится в пределах 7-8, в то время как для метаса – в пределах 9-12.

За рубежом акриловые полимеры выпускаются под фирменными названиями: хайпан, сайпан, жерол, кило и др.

 

Полиакрилонитрил      натрия    (SP-101*)

 

SP-101" - высокомолекулярный полимер акршюнитрила, который иногда называют полиакрилатом натрия. Считается, что длинноиепочечная молекула SP-101* может адсорбироваться на гранях глинистой частицы, присоединяя к себе другие частицы, а также загущать жидкую фазу.

Обычно при использовании SP-101* , по меньшей мере 0,5 фунт/барр этого вещества быстро вводится в приемную емкость бурового насоса, а затем периодически добавляется в наземные системы бурового раствора со скоростью, достаточной для поддержания заданного уровня. Это предупреждает резкое увеличение вязкости раствора с большим содержанием твердой фазы.

SP-101* нельзя применять в буровых растворах с высокой концентрацией растворимых солей кальция. К этим растворам относятся гипсовые буровые растворы и растворы, обработанные известью. В процессе бурения в раствор могут погасить гипс, ангидриты, селенит или другие растворимые соли кальция. В этом случае следует обработать буровой раствор химическими реагентами, вызывающими выпадение кальция в осадок  целью повышения эффективности регулирования водоотдачи.

Применяемый в настоящее  время регулятор водоотдачи SP-1OI* не' зависит от температурных условий и успешно применяется в глубоких высокотемпературных скважинах с температурой, превышающей -4OO°F- »