Технология восстановления разрушенной призабойной зоны



Продуктивного пласта

Экспериментальные исследования технологических жидкостей и

Материалов для создания сцементированного проницаемого песчаного

Барьера при проведении ремонтно-восстановительных работ в скважине

Результаты влияния состава технологических жидкостей и режимов обработки керна на свойства сцементированного проницаемого песча­ного барьера приведены на основании лабораторных исследований [151].

При их проведении переменными факторами служили расход жид­кого стекла от массы намытого песка, его плотность, крупность песка, концентрация в гелеобразующей жидкости флотореагента Т-80, концен­трация в отверждающей жидкости хлористого кальция, расход гелеоб­разующей и отверждающей жидкостей, время и температура твердения сцементированного песчаного керна. Эти переменные факторы были сгруппированы между собой и с применением ортогонального планиро­вания проведены экспериментальные исследования. При этом другие факторы закрепляли на одном уровне.

Экспериментальные исследования по формированию намываемых песчаных кернов проведены на специальном стенде. Песок разной крупности, обработанный силикатом натрия, намывали в специальные фор­мы с помощью жидкости-песконосителя, затем последовательно про­давливали технологические жидкости для отверждения жидкого стекла (буферную, гелеобразующую и отверждающую).

После обработки результатов эксперимента получены линейные уравнения, где величина коэффициента перед переменными и знак ука­зывает на конкретный вклад каждого переменного фактора в значение величины отклика.

Для изучения зависимости свойств сцементированных песчаных кернов от влияния расхода жидкого стекла для обработки песка (X1), плотности жидкого стекла (Х2) и крупности песка (Х3) эти факторы явля­лись переменными, и исследования выполнены с применением трехфакторного ортогонального плана.

Остальные факторы закрепляли на одном уровне. Содержание Т-80 в гелеобразующей жидкости составляло 60 %, хлористого кальция в отверждающей жидкости - 30 %, расход гелеобразующей и отверждающей жидкостей составлял 0,5 частей на одну часть объема песка. Время отверждения - одни сутки при температуре 20 °С.

После обработки результатов эксперимента были рассчитаны урав­нения, адекватно описывающие исследуемую поверхность отклика:

- газопроницаемость, мкм2

Yг = 4,752 – 0,214Х1 – 0,319Х2 + 0,819Х3 + 0,03Х1Х2 – 0,05Х1Х3 -  (4.7)

– 0,09Х2Х3 – 0,04Х1Х2Х3

- прочность при сжатии, МПа

YR = 3,91 + 0,5Х1 + 0,295Х2 + 0,11Х3 + 0,08Х1Х2 +               (4.8)

+ 0,03Х1Х3 – 0,004Х2Х3 + 0,005Х1Х2Х3

 

Установлено, что повышение расхода жидкого стекла и его плотнос­ти для обработки песка приводит к снижению газопроницаемости песча­ных кернов за счет уменьшения объема открытой пористости. Увеличе­ние крупности песка способствует повышению газопроницаемости пес­чаных кернов. Это происходит за счет большей исходной пористости песка до крепления.

Прочность сцементированного песчаного керна растет пропорцио­нально расходу жидкого стекла, его плотности и крупности песка. Максимальная прочность песчаного керна получена при расходе жидкого стекла 30 мае. % от песка, его плотности 1400 кг/м3 и максимальной крупно­сти песка. Максимальная газопроницаемость песчаных кернов получена при расходе жидкого стекла 20 % от песка, его плотности 1300 кг/м3 и при максимальной крупности песка.

Более наглядно это можно увидеть на косоугольной диаграмме состав-свойства (рис. 4.7) [150].

 

Рис. 4.7 Влияние расхода и плотности жидкого стекла для обработки песка и крупности песка на свойства песчаного керна

 

Зависимость свойств сцементированных песчаных кернов от кон­центрации Т - 80 в гелеобразующем составе (X1) и хлористого кальция (Х2) в отверждающем составе исследовали с применением двухфакторного ортогонального плана. Остальные факторы закрепляли на одном уровне. Расход жидкого стекла составлял 30 мас. % от песка, его плот­ность -     1350 кг/м3, расход гелеобразующей и отверждающей жидкостей -0,5 от объема песка. Твердение песчаных кернов - одни сутки при темпе­ратуре 20 °С.

После обработки результатов эксперимента рассчитали уравнения регрессии.

Для песчаных кернов на крупном песке [150]:

 - газопроницаемость, мкм2

Yг = 5,611 – 0,215Х1 – 0,021Х2 – 0,006Х1Х2                            (4.9)

 

- прочность при сжатии, МПа

YR = 4,248 + 0,223Х1 + 0,128Х2 + 0,04Х1Х2                            (4.10)

 

Для песчаных кернов на мелком песке:

 - газопроницаемость, мкм2

Yг = 3,412 – 0,233Х1 – 0,169Х2 – 0,108Х1Х2                            (4.11)

 

- прочность при сжатии, МПа

YR = 3,923 + 0,108Х1 + 0,323Х2 + 0,068Х1Х2                          (4.12)

 

По знаку и величине коэффициента перед переменным фактором можно судить о его влиянии на исследуемый параметр песчаного керна.

Установлено, что газопроницаемость песчаного керна снижается более существенно при повышении концентрации Т-80 в гелеобразующем составе при повышении концентрации хлористого кальция в отверждающей жидкости. При этом прочность при сжатии песчаного керна с увеличением величины этих переменных возрастает, что связано с улуч­шением качества отверждения жидкого стекла. Максимальная проч­ность получена при концентрации Т-80 в гелеобразующем составе - 60 %, а хлористого кальция в отверждающей жидкости -    30 %. Максимальная проницаемость песчаного керна получена при концентрации Т-80 -      40 %, а хлористого кальция - 10 %. Более наглядно это можно проследить по диаграмме состав-свойство для песчаного керна на крупном песке, рис. 4.8 [150].

Расход гелеобразующего (X1) и отверждающего (Х2) составов также оказывает заметное влияние на свойства сцементированного песчаного керна. С целью изучения их влияния на газопроницаемость и прочность песчаных кернов из крупного и мелкого песка были проведены экспери­ментальные исследования с применением двухфакторных ортогональ­ных планов.

Постоянными закрепляли следующие факторы: расход силиката натрия – 30 % от объема песка, плотность жидкого стекла – 1350 кг/м3, концентрация Т-80-60 %, концентрация хлористого кальция – 30 %, время твердения – двое суток при температуре 22 0С.

После обработки результатов исследований были рассчитаны уравнения регрессии.

 


 

 

 


Рис. 4.8 Зависимость свойств песчаного керна от концентрации Т-80 и хлористого кальция в технологических жидкостях

 

Для песчаных кернов на крупном песке [150]:

 - газопроницаемость, мкм2

Yг = 6,245 – 0,071Х1 – 0,126Х2 – 0,17Х1Х2                              (4.13)

- прочность при сжатии, МПа

YR = 3,834 + 0,088Х1 + 0,483Х2 + 0,053Х1Х2                     (4.14)

 

Для песчаных кернов на мелком песке:

 - газопроницаемость, мкм2

Yг = 4,569 – 0,094Х1 – 0,139Х2 – 0,344Х1Х2                            (4.15)

- прочность при сжатии, МПа

YR = 3,715 + 0,125Х1 + 0,435Х2 + 0,105Х1Х2                          (4.16)

 

Из уравнений видно, что увеличение расхода гелеобразующей жид­кости способствует некоторому повышению газопроницаемости песча­ного керна и его прочности, а повышение расхода отверждающей жидко­сти несколько снижает газопроницаемость, но существенно повышает прочность песчаного керна.

Максимальная прочность песчаного керна получена при расходе гелеобразующей и отверждающей жидкостей -1,5 объема на 1 объем об­рабатываемого песка.

Реакция взаимодействия жидкого стекла с отвердителями идет очень быстро, буквально за считанные минуты, что обусловило невоз­можность приготовления однорастворного состава вяжущего и вызвало необходимость применения технологии последовательного нагнетания в песчаный барьер гелеобразующей и отверждающей жидкостей. Вмес­те с тем было интересно проследить Влияние времени твердения на свойства сцементированного песчаного керна. Более наглядно это мож­но проследить на диаграмме состав-свойство для песчаных кернов на крупном песке в соответствии с рис. 4.9.

 

 

 


Рис. 4.9 Влияние расхода гелеобразующей и отверждающей жидкостей на свойства сцементированного песчаного керна

 

С другой стороны известно, что кинетика гидратации и твердения силикатов кальция тампонажных цементов во многом определяется тем­пературными условиями и в меньшей степени на эти процессы влияет давление.

При реакции жидкого стекла с хлористым кальцием также образуются гидросиликаты кальция. Поэтому вторым эффективно действующим на свойства песчаного керна фактором мы выбрали температуру твердения.

При проведении исследований переменными являлись зависи­мость проницаемости и прочности песчаного керна от времени (X1) и температуры (Х2) твердения. Остальные факторы закрепляли на одном уровне. Расход жидкого стекла составлял 30 мас. % от песка, его плот­ность - 1350 кг/м3, концентрация Т-80 - 60 % по объему, концентрация хлористого кальция - 30 мас. %, объемы гелеобразующего и отверждающего составов составляли               0,4-0,45 частей от объема песка. После об­работки результатов исследований были рассчитаны уравнения регрессии.

Для песчаных кернов на крупном песке [150]:

 - газопроницаемость, мкм2

Yг = 5,262 – 0,032Х1 – 0,357Х2 – 0,433Х1Х2                            (4.17)

- прочность при сжатии, МПа

YR = 5,42 + 0,505Х1 + 0,58Х2 + 0,225Х1Х2                                     (4.18)

 

Для песчаных кернов на мелком песке:

 - газопроницаемость, мкм2

Yг = 3,024 – 0,044Х1 – 0,138Х2 – 0,276Х1Х2                            (4.19)

- прочность при сжатии, МПа

YR = 5,125 + 0,375Х1 + 0,545Х2 + 0,215Х1Х2                          (4.20)

 

Установлено, что время твердения (X1) незначительно влияет на га­зопроницаемость, в то время как температура твердения (Х2) существенно ее увеличивает. В то же время на прочность песчаного керна существенное влияние оказывают оба переменных фактора, увеличивая ее при возрастании температуры твердения.

Максимальная прочность и проницаемость песчаных кернов получе­на через трое суток твердения при температуре 60 °С. Объяснить это можно тем, что более полно прошла реакция твердения жидкого стекла, утончились пленки жидкого стекла на песке и летучие жидкости (газовый конденсат, спирт) освободили поровое пространство, что обеспечило песчаному керну большую проницаемость. Более наглядно распределение прочности и проницаемости в исследуемом поле отклика можно уви­деть на диаграмме состав-свойство для песчаных кернов на крупном песке в соответствии с рис. 4.10.

 

 


Рис. 4.10 Зависимость проницаемости и прочности песчаного керна от времени и температуры твердения


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 506; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!