Требования к средствам управления свойствами БПЖ
1. Экологическая и промышленная безопасность:
1) не загрязнять почву, воду, атмосферу непосредственно или в результате взаимодействия с окружающей средой;
2) не наносить вреда растительному и животному миру, в том числе человеку;
3) не накапливаться в природе, быть биоразлагаемыми.
2. Технико-технологические требования:
1) эффективно выполнять целевое назначение;
2) технологичность применения, т.е. легкость обслуживания, хранения, совместимость с исходным раствором и другими реагентами;
3) минимальный расход;
4) термо- и морозостойкость;
5) солестойкость;
6) общее облагораживающее действие на промывочную жидкость.
3. Технико-экономические требования:
1) невысокая стоимость;
2) доступность;
3) длительные сроки хранения и стабильность свойств;
4) минимальные адсорбционные потери.
Химические реагенты изготавливаются по техническим условиям
(ТУ), партии реагентов сопровождаются техническим паспортом, подтверждающим соответствие реагента нормам ТУ. Буровые предприятияразрабатывают специальные инструкции по применению реагентов.
Классификация химических реагентов. Классификационные признаки
Классификационные признаки
Строительство современных нефтегазовых скважин характеризуется ростом объемов бурения стволов сложного профиля, с дальними отходами от вертикали, с проводкой горизонтальных участков в продуктивных пластах. Для управления свойствами БПЖ созданы сотни химических реагентов различного целевого назначения. Рынок химических реагентов в России в настоящее время представлен примерно на 70% продукцией отечественного производства и на 30% продукцией зарубежных фирм.
|
|
|
Существуют различные классификации химических реагентов, призванные облегчить выбор их для конкретных условий бурения. Рассмотрим классификацию реагентов, выполненную на основе следующих наиболее распространенных признаков:
1) химический состав и строение молекул;
2) солестойкость;
3) термостойкость;
4) назначение.
Первые классификации химических реагентов по указанным признакам, разработанные отечественными учеными Э.Г. Кистером и К.Ф. Паусом, были опубликованы в начале 70-х годов XX века. В связи с появлением новых реагентов несколько расширим классификацию Э.Г. Кистера и К.Ф. Пауса, а также приведем краткую характеристику используемых реагентов.
По химическому составу и строению молекул выделяют четыре группы реагентов:
1) неорганические низкомолекулярные – вспомогательное назначение;
2) органические высокомолекулярные с глобулярной формой макромолекул – понизители вязкости;
3) органические высокомолекулярные с волокнистой (цепеобразной) формой макромолекул – понизители фильтрации;
|
|
|
4) органические низкомолекулярные – ПАВ, спирты, кислоты и их соли, простые и сложные эфиры.
По солестойкости выделяют четыре группы реагентов:
1) солестойкие при содержании NaCl до 3%;
2) солестойкие при содержании NaCl от 3 до 10%;
3) солестойкие при содержании NaCl более 10% вплоть до насыщения;
4) солестойкие к солям жесткости (Ca2+ + Mg2+).
По термостойкости выделяют три группы реагентов:
1) термостойкие при температуре до 130 °С;
2) термостойкие при температуре 130 – 160 °С;
3) термостойкие при температуре выше 160 °С.
По назначению выделяют следующие группы реагентов:
1) понизители фильтрации;
2) регуляторы вязкости;
3) структурообразователи;
4) смазочные добавки;
5) ингибиторы;
6) гидрофобизаторы;
7) специального назначения: 1) пенообразователи; 2) пеногасители; 3) эмульгаторы; 4) деэмульгаторы; 5) ингибиторы коррозии; 6) антисероводородные добавки; 7) бактерициды; 8) связывающие Ca2+ и Mg2+; 9) поставляющие Ca2+, K+, Al3+; 10) повышающие термостойкость; 11) улучшающие проницаемость коллекторов; 12) улучшающие буримость горных пород; 13) комплексообразователи; 14) флокулянты; 15) коагулянты; 16) наполнители; 17) утяжелители
Следует отметить некоторую условность разделения реагентов, поскольку многие из них многофункциональны и могут соответствовать одновременно нескольким признакам, группам.
|
|
|
Характеристика неорганических низкомолекулярныхреагентов
Реагенты этой группы, как правило, многофункциональны, относительно недороги и достаточно широко распространены в связи с тем, что сих помощью в комплексе с реагентами других групп можно решать многиевопросы регулирования свойств БПЖ. Поэтому часто их относят к группереагентов вспомогательного назначения.
В целом неорганические низкомолекулярные реагенты делят на четыре подгруппы:
1. Щелочные: гидроокиси калия (KOH), натрия (NaOH) и кальция(Ca(OH)2); карбонаты натрия(Na2CO3) и калия(K2CO3), гидрокарбонат натрия (NaHCO3) – их часто называют кальцинированная сода, поташи питьевая (пищевая) сода соответственно.
Все эти реагенты повышают рН растворов, однако основным из них поповышению рН является NaOH. При этом необходимо учитывать сильноепептизирующее влияние этой щелочи на глины, сильное коагулирующеевлияние на глинистые растворы. Поэтому NaOHчасто применяют для повышения ионной силы раствора, в чем особенно нуждаются ингибированныепромывочные жидкости, с целью улучшения эффективности работы реагентов стабилизаторов.
|
|
|
Кальцинированную Na2CO3 и питьевую NaHCO3 соду используютдля связывания агрессивных катионов кальция с образованием кальцитаCaCO3 (мела), практически безвредного для БПЖ. Гашеную известьCa(OH)2 достаточно широко используют для получения ингибированныхизвесковых и хлоркальциевых растворов.
2. Природные водорастворимые и практически нерастворимые соли: галит (NaCl), сильвин (KCl), бишофит (MgCl2·6H20), карналлит(KMgCl3·6H20), ангидрит, мел, известняк, доломит, барит и др.
Используютсяв основном при получении минерализованных растворов для предупреждениякавернообразования в соленосных породах в разрезах скважин, для утяжеления растворов.
Галит(поваренная соль) используется для получения рассолов, которые применяются или в качестве самостоятельных промывочных жидкостей, или в виде основы гидрогелевых растворов.
Поскольку галит является относительно мягким коагулятором глин,его можно использовать для структурообразования в глинистых растворахв концентрациях ниже порога коагуляции, обычно 0,5 – 1% от объема раствора. Находит применение галит для снижения температуры замерзанияпромывочных жидкостей, используемых в северных районах для разбуривания многолетнемерзлых пород.
Калийсодержащие соли (сильвин, карналлит) являются хорошимиингибиторами глинистых пород, подавляющими набухание. Растворимость в воде калиевых солей сильно зависит от температуры, поэтому еслиони присутствуют в разбуриваемых разрезах, то возможны кавернообразования, повышенный расход цемента при разобщении пластов.
Бишофиттакже может использоваться в качестве ингибитора набухания глиносодержащих пород. Однако чаще его используют в качествесоли поливалентного металла для получения растворов с конденсированной дисперсной фазой на основе гидрогелей.
3. Ионные ингибиторы – реагенты, поставляющие в промывочныежидкости катионы K, Ca2+, Al3+, Si4+, Cr6+: хлористый калий и содержащиеего отходы промышленности типа хлор-калий электролит (ХКЭ), шламоэлектролитная смесь (ШЭС) и МИН-1; кальцийсодержащие реагенты типагашеной извести, гипса, ангидрита, алебастра, хлористого кальция; алюмокалиевые квасцы (K2SO4 · Al2(SO4)3), сернокислый алюминий (Al2(SO4)3),алюминат натрия (NaAlO2); силикаты натрия (Na2SiO3) и калия (Na2SiO3),
хроматы и бихроматы калия и натрия.
Хлористый калий один из лучших ингибиторов набухания глинблагодаря способности его ионов к отрицательной гидратации. KClв значительных количествах содержится в отходах титано-магниевого производства, в частности, в ХКЭ (отход при получении еталлического магния,до 50 – 70% KCl), в ШЭС (отход при получении титана, до 30 – 45% KCl)и в МИН-1 (получение титана и магния, до 66 – 75% KCl).
С другими ингибиторами ионного типа можно ознакомиться по данным таблицы 14.8, а также при изучении раздела по ингибированным системам промывочных жидкостей.
4. Полимероподобныенеорганические реагенты. К ним относятсяконденсированные фосфаты (полифосфаты), полисиликатыи полихроматы.
Полифосфаты являются хорошими понизителями вязкости БПЖ,однако их термостойкость не превышает 90 – 100 °С. Другое назначение полифосфатов обусловлено их способностью связывать поливалентные катионы солей.
Применяются в основном три полифосфатных реагента: триполифосфатнатрия Na5P3O10 (ТПФН); гексаметафосфат натрия (NaPO3)6 (ГМФН) и пирофосфат натрия Na4P2O7 (ПФН). Натровая форма полифосфатов и, как следствие, высокая пептизирующая способность их, может привести, особенно приизбыточной концентрации, к значительному загущению раствора. Для устранения этого недостатка разработаны полифосфаты калия. Опыт примененияполифосфатов в буровой технологии показывает, что они эффективны для разовых обработок промывочной жидкости перед спуском обсадных колонн,геофизических приборов в условиях невысоких температур и минерализациив скважинах.
Полисиликатыв буровой технологии представлены метилсиликатом натрия (жидкое стекло) и боросиликатом. Последний хорошо себя зарекомендовал как понизитель вязкости глинистых и полимерглинистыхрастворов. Жидкое стекло в БПЖ применяется совместно с другими реагентами и улучшает термостойкость карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ),способствует структурообразованию в глинистых и безглинистых промывочных жидкостях и, главное, проявляет ингибирующий эффект при одновременном снижении вязкости раствора при условии недопущения избытка реагента (0,5–1%). Полисиликатыимеют щелочную реакцию, связывают поливалентные катионы с образованием труднорастворимых соединений. В связи с последним, полисиликаты используются для борьбы с поглощениями, а также для изоляции водопритоков в скважинах старогофонда.
Полихроматыпредставлены хроматами и бихроматами натрия и калия и являются соответствующими солями хромовой и бихромовой кислоты,являются токсичными, относятся к веществам первого класса опасности.
Хроматы (Na2CrO4, K2CrO4) и бихроматы (Na2Cr2O7 ,K2Cr2O7) являютсясильными окислителями, могут ускорять термоокислительную деструкциюКМЦ и ее производных. Поэтому при использовании последних для стабилизации промывочных жидкостей содержание хроматов должно быть не болеесотых долей процента.
Полихроматы предназначены для повышения стабилизирующей способности защитных коллоидов, снижения рН, вязкости и повышения термостойкости промывочных растворов. Обязательным условием эффективного применения полихроматов является наличие температуры обрабатываемого ими раствора более 70 °С, что обеспечивает протекание реакцийобмена и замещения. Анионы хромовых солей CrO4 способны достраивать кристаллическую решетку глин, а образуемые комплексоны типахромлигнина, хромгумата и хромлигносульфоната имеют более высокуютермостойкость и способность к разжижающему действию. Важной особенностью полихроматов является улучшение коркообразующих свойствглинистых растворов, позволяющих формировать тонкую и плотнуюфильтрационную корку и, тем самым, снижать риски возникновения сальников, затяжек и прихватов бурильных и обсадных колонн.В таблице 14.8 приведены некоторые данные по неорганическимнизкомолекулярным реагентам, используемым в современной буровой технологии.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 240; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!