Свойства технических жидкостей - Геологическая характеристика Гагаринского месторождения

Текучие материалы (флюиды) деформируются непрерывно (иными словами, текут) без разрушения под воздействием постоянного напряжения.

Напряжение, возникающее между слоями, есть напряжение сдвига, . Его размерность -- давление или сила на единицу площади (в системе СИ -- Па). Локальная интенсивность течения характеризуется скоростью сдвига. Ее можно рассматривать как темп изменения скорости с расстоянием между скользящими слоями. Материальная функция, выражающая связь между напряжением сдвига и скоростью сдвига отражена на рис. 35 и в табл. 40. Эта информация необходима для расчета падения давления (фактически, рассеяния энергии) для заданной ситуации течения, такое, как течение в трубе или течение между параллельными пластинами.

реологические кривые

Рис. 35. Реологические кривые "касательное напряжение-скорость сдвига"

Таблица 40. Реологические уравнения состояния

Ньютоновская жидкость

Степенной закон

Вязкопластичная жидкость

Степенной закон с пределом текучести

Большинство гелей-жидкостей разрыва (ЖР) проявляют значительное разжижение при сдвиге (т. е., уменьшение эффективной вязкости с увеличением скорости сдвига). Уравнение состояния, описывающее этот главный аспект их режима течения, -- модель степенного закона. Показатель текучести, n, обычно изменяется от 0,3 до 0,6 доли ед.

Главное назначение жидкости разрыва - передача с поверхности на забой скважины кинетической энергии, необходимой для разрыва и раскрытия трещины.

Основные требования к жидкостям, используемым при гидроразрыве:

Должны обладать достаточной динамической вязкостью для создания трещин высокой проводимости за счет их большого раскрытия;

Иметь низкие фильтрационные утечки для получения трещин необходимых размеров при минимальных затратах жидкости;

Обеспечивать минимальное снижение проницаемости зоны пласта, контактирующей с жидкостью разрыва;

Обеспечивать низкие потери давления на трение в трубах;

Иметь достаточную для обрабатываемого пласта термостабильность и высокую сдвиговую стабильность, т. е. устойчивость структуры жидкости при сдвиге;

Легко выноситься из пласта и трещины гидроразрыва после обработки;

Быть удобными в приготовлении и хранении в промысловых условиях;

Иметь низкую коррозионную активность;

Быть экологически чистыми и безопасными в применении;

Иметь относительно низкую стоимость.

Виды жидкостей разрыва

1) Жидкости на водной основе.

Используются сегодня в большинстве обработок. Хотя это было не так в первые годы освоения гидроразрыва, когда жидкости на нефтяной основе использовались фактически на всех обработках. Этот вид жидкости имеет ряд преимуществ над жидкостью на нефтяной основе:

Жидкости на водной основе экономичнее;

Жидкости на водной основе дают больший гидростатический эффект чем нефть, газ и метанол;

Жидкости невоспламеняемые;

Жидкости на водной основе легко доступны;

Этот тип жидкости легче контролируется и загущается.

Линейные жидкости разрыва.

Первый загуститель воды был крахмал. В начале 1960-х была найдена замена - гуаровый клей - это полимерный загуститель. Он используется и в наше время. Также используются и другие линейные гели в качестве жидкости разрыва: гидроксипропил, гидроксиэтилцеллюлоза, карбоксиметил, ксантан и в некоторых редких случаях полиакриламиды.

Соединяющиеся жидкости разрыва. Развитие этого типа жидкости решило много проблем которые возникали, когда было необходимо закачивать линейные гели в глубокие скважины с высокой температурой. Было разработано много жидкостей-сшивателей, таких как алюминиевые, на хромной, медной основе и марганце. Дополнительно стали использовать сшиватель на основе КМЦ (карбоксилметилцеллюлоза) и некоторые типы соединителя на основе гидрокситилцеллюлозы. С разработкой гидроксипропилового гуара и карбоксиметил-гидроксиэтилцеллюлозных полимеров, также было разработано новое поколение сшивателей. Полимерные молекулы сшивателя имеют тенденцию к увеличению термостабильности базового полимера.

Замедляющие соединительные системы. Они использовались как жидкости разрыва с контролируемым временем соединения, или замедленной реакцией соединения. Очевидно, что время соединения, это время, необходимое чтобы достичь очень большого увеличения вязкости и становления жидкости однородной. Замедляющие соединительные системы показывают лучшую дисперсность соединителя, дают большую вязкость, и увеличивают в жидкости разрыва термостабильность. Другое преимущество этих систем - это пониженное трение при закачке.

2) Жидкости на нефтяной основе.

Самый простой на нефтяной основе гель разрыва, возможен сегодня, это продукт реакции фосфата алюминия и базовый, типичный алюминат соды. Фосфат алюминия может быть использован, чтобы создать жидкость с повышенной стабильностью к высоким температурам и хорошей емкостью для транспортировки проппанта для использования в скважинах с высокими температурами более 127°C. Основным недостатком использования жидкостей на нефтяной основе это пожаро и взрывоопасность. Также надо отметить, что приготовление жидкостей на нефтяной основе требует большого технического и качественного контроля.

3) Жидкости на спиртовой основе.

В жидкостях разрыва спирт нашел широкое применение как температурный стабилизатор, так как он действует как удерживатель кислорода. Полимеры повысили возможность загустить чистый метанол и пропанол. Эти полимеры, включая гидроксипропилцеллюлозу и гидроксипропилгуар заменили на гуаровуюсмолу, т. к. она поднимает вязкость на 25% выше. В пластах, чувствительных к воде, жидкости на гидрокарбонатной основе более предпочтительны, чем жидкости на спиртовой основе.

4) Эмульсионные жидкости разрыва.

У них много недостатков, поэтому они используются в очень узком спектре. У них крайне высокое давление трения в результате их вязкости. Стоимостная эффективность нефтяной эмульсии подразумевает, что закачанная нефть может быть добыта назад и продана. Использование эмульсий типа "нефть в воде" направленно сокращалось с ростом цены на нефть.

5) Жидкости на основе пен. Энергетические жидкости разрыва, где используется азот и углекислый газ, растворяемые в воде.

В качестве жидкости разрыва, а также жидкости-песконосителя будет использован водяной гель "Химеко-В". Гелирующий комплекс "Химеко-В" предназначен для получения полисахаридного водного геля. В качестве жидкости для получения геля применяют пресную или пластовую, или минерализованную воду. В состав комплекса гелирующего "Химеко-В" входят:

Гелеобразователь ГПГ-3. Полисахарид, мелкодисперсный гигроскопичный порошок белого или желтого цвета.

Поверхностно-активное вещество (ПАВ) - регулятор деструкции - азотсодержащее соединение, полупрозрачная жидкость от желтого до коричневого цвета.

Боратный сшиватель - БС-1. Боросодержащее соединение, полупрозрачная жидкость от желтого до коричневого цвета.

Деструктор ХВ. Неорганическое соединение, белый порошок.

Водный гель комплекса "Химеко-В" обладает высокой вязкостью, низкими фильтрационными утечками, высокой удерживающей способностью зернистого наполнителя.

Использование соляной кислоты для обработки пласта вызывает ряд проблем: высокие значения коррозии, межфазного натяжения на границе с углеводородами; вторичное осадкообразование; повышенная скоростью реакции с водонасыщенной породой; образование осадков и эмульсий с пластовыми флюидами. Поэтому при обработке соляной кислотой применяется ряд добавок: ингибиторов коррозии, ингибиторов осадкообразования, деэмульгаторов, понизителей скорости реакции и различных ПАВ.

При КГРП будет использован 24%-й раствор соляной кислоты с добавкой ПАВ "НЕФТЕНОЛ-К". Он представляет собой многокомпонентную смесь анионных и катионных поверхностно-активных веществ разного химического строения:

Катионактивный ПАВ (КПАВ), входящий в состав "НЕФТЕНОЛ-К", притермической деструкции не выделяет летучих хлорсодержащих продуктов, поэтому неоказывает отрицательного влияния на дальнейшую переработку нефти.

Анионактивный ПАВ (АПАВ), входящий в состав "НЕФТЕНОЛ-К", не выделяет осадков на контакте с минерализованной пластовой водой, так как образует водорастворимые соединения при взаимодействии с растворами солей.

Промысловые эксперименты показали, что оптимальная концентрация "НЕФТЕНОЛ-К", в качестве добавки в кислоты - 4 %.

Преимущества: снижает межфазное натяжение; ингибирует скорость коррозии; препятствует образованию вторичных осадков; замедляет скорость реакции кислоты с породой; препятствует образованию эмульсии при взаимодействии с нефтью; стойкий к минеральной агрессии и температуре; сохраняет продуктивность пластов; снижает коррозионную агрессивность.

Похожие статьи




Свойства технических жидкостей - Геологическая характеристика Гагаринского месторождения

Предыдущая | Следующая