2.3.3.3 Регулювання фільтраційних властивостей водних рідин глушіння

Фільтраційні властивості рідин глушіння на водній основі (в першу чергу чистих розсолів) регулюють шляхом зменшення густини рідини глушіння (для зменшення гідростатичного тиску на пласт); підвищення в’язкості рідини дода­ванням полімерних загущувачів; введенням твердих частинок-кольматантів (для тимчасового закупорювання пор продуктивного пласта). Основним способом запобігання надходження водної фази в пласти є використання полімерних систем на основі розчинів солей з регульованими фільтраційними та реологіч­ними властивостями.

Додатки, які регулюють в’язкість розсолів, не повинні втрачати своїх властивостей у присутності електролітів або через забруднення рідини; повинні легко розчинятися в порах пласта і на вибої свердловини з застосуванням тра­диційних методів (кислотне оброблення і т. д.); повинні забезпечити стабільну в’язкість розчину при зміні температури. За рахунок підвищення в’язкості над­ходження рідини до пласта-колектора значно зменшене, а за певної концен­трації реагентів майже повністю усунено.

Підвищення в’язкості розсолів забезпечують такі додатки природних і синтетичних органічних колоїдів:

крохмалі-полісахариди, виділені із харчових продуктів (картоплі, рису, пшениці, кукурудзи), частково розчинні у воді, але недостатньо термотривкі;

карбоксилметилцелюлоза (КМЦ) – похідні целюлози, що розрізняються за ступенем полімеризації, концентрації і чистоти, менш чутливі до температури, не піддаються ферментації; її ефективність знижується з підвищенням мінералі­зації рідини;

карбоксиметилгідроксиетилцелюлоза (КМГЕЦ) і гідроксиетилцелюлоза (ГЕЦ) – похідні целюлози, які розчинні в 15% соляній кислоті;

біополімери – утворюються під час бактеріальної ферментації гідрату ву­глецю; розчинні в прісній і соленій водах; дають завислі колоїди;

гуми – полімери натуральної гуми; практично не застосовуються через необхідність просіювання і значний негативний вплив на пласт;

синтетичні полімери – поліакриламід (ПАА), поліоксиетилен (ПОЕ); ма­ють добру загущувальну здатність.

Рослинна смола (гуар) підвищує в’язкість розчину хлориду натрію NaCl, але при цьому має місце погіршення фільтраційних властивостей порід вна­слідок гідролізу гуарової смоли під дією ферментів чи кислоти з утворенням до 3% нерозчинного осаду.

Ксантогенова смола забезпечує низьку фільтрацію рідини в пласт і добру носійну здатність розчинів з низьким вмістом іонів кальцію і є кислоторозчин­ним полімером.

Ксантанова гума (високомолекулярний полімер ХС), яка виробляється бактеріями, є загущувачем і стабілізувальним агентом для більшості рідин глу­шіння, в т.ч. систем з твердими кольматантами, термостабільна при темпе­ратурах до 120-135°С (з використанням спеціальних додатків – до 150°С).

Синтетичні аніонні полімери (натрієвий ПАА, ПОЕ) не впливають нега­тивно на пласт, але в присутності кислоти переходять у водонерозчинну форму.

Найчастіше в полімерних системах на основі розчинів солей використо­вуються гідроксиетилцелюлоза (ГЕЦ), деякі форми модифікованого крохмалю, полімери. Якраз ці реагенти забезпечують необхідні властивості рідин в умовах високої концентрації полівалентних іонів, але в Україні подібні реагенти поки що не виробляються. Можна регулювати фільтраційні та реологічні властивості рідин на основі броміду кальцію модифікованим крохмалем, оксиетилцелюло­зою (ОЕЦ), а також їх комбінацією з КССБ. Застосування лужного крохмале­вого реагенту в таких системах неможливо через неминуче зменшення густини розчинів.

Вимогам, що ставляться до загущувачів розсолів, найбільшою мірою від­повідають ГЕЦ та її модифікації. ГЕЦ у товарній формі – незлежуваний, дрібно диспергований, нетоксичний продукт білого кольору, повністю розчинний у во­ді. Водні розчини ГЕЦ псевдопластичні, але не тиксотропні. Найбільша в’яз­кість з найменшими витратами отримується при використанні ГЕЦ високої мо­лекулярної маси під назвою “Селлосайз”QP-100 M, хімічна модифікація якого робить його тимчасово нерозчинним у воді. В цьому випадку не відбувається злипання частинок полімера, утворення труднорозчинних грудок, немає потре­би в застосуванні спеціальних технологічних прийомів розчинення. Розчини з додатками ГЕЦ термотривкі до 120-135°С, а з використанням спеціальних реа­гентів – до 150°С. Для кращого розчинення ГЕЦ величини показника рН рідини повинні бути в межах 6,5-8, бо при рН < 3 в розчині відбувається зниження в’язкості через гідроліз полімера. Швидкість гідратації ГЕЦ залежить від вхідної густини розсолу. Так, загущення розсолів густиною до 1620 кг/м³ відбувається за кімнатної температури, але для загущення розсолів більшої густини, що міс­тять броміди кальцію і цинку, необхідні нагрівання і безперервне перемішу­вання.

ГЕЦ діє в розсолах як ПАР, викликаючи спінювання рідин, що вимагає використання піногасних або пінопопереджувальних агентів. Наприклад, суміш полімер-вуглекислий кальцій треба обробити піногасником на спиртовій основі в кількості 0,07-0,14 кг/м³. ГЕЦ, як і всі полімери на основі целюлози, підда­ється ферментативному розкладанню. Якщо проводяться короткотривалі ре­монтні роботи, то не потрібні які-небудь додаткові заходи, а під час капіталь­ного ремонту в розчин необхідно вводити біоциди: формальдегід, хлорований фенол або фенілоцтову ртуть. Ефективним засобом боротьби з усіма видами бактерій, в т.ч. і з сульфатвідновлювальними, є параформальдегід.

Гідролізатором ГЕЦ можуть бути ферменти целюлози і соляна кислота. Перевага віддається кислоті, оскільки наявність ферментів може призвести до подальшого забруднення розчинів. Розкладання ГЕЦ у важких розсолах досяга­ється введенням речовин, які містять окислювачі або генератори вільних ради­калів (гіпохлоріти, персульфати), але при цьому не повинен утворюватися віль­ний бром.

Разом з тим на основі лабораторних та промислових досліджень доведено, що полімери можуть зменшувати проникність привибійної зони. Причиною по­гіршення продуктивних характеристик є адсорбція полімерів на стінках каналів фільтрації флюїдів і зменшення внаслідок цього їх ефективного діаметра. Зокре­ма, виявлено негативний вплив ПАА, закупорювальну роль КМЦ, зменшення проникності пласта желатиноподібними або крохмалевими реагентами, негатив­ний вплив на проникність кернів навіть таких розповсюджених у закордонній практиці закінчування свердловин реагентів, як гуарова смола та ГЕЦ. Тобто майже всі реагенти в тій чи іншій мірі зменшують проникність порід. У той же час світовий досвід переконує, що погіршення колекторських властивостей внаслідок діяння полімерів не може зрівнятися з тими перевагами, які одержу­ються внаслідок їх застосування. Навіть за умови проникнення сольового розчину, який стабілізовано полімерами, у поровий простір пласта, коефіцієнт відновлення проникності для нафти становить 80-85%, в той час, коли при застосуванні води він сягає лише 50-60%. Саме тому полімерні сольові розчини сьогодні найбільше застосовуються провідними нафтогазовидобувними компа­ніями. Разом з цим вживаються певні заходи щодо зменшення їх негативного впливу.

Для регулювання фільтраційних властивостей чистих розсолів густиною 1090-2300 кг/м³ можна застосувати як загущувач також низькомолекулярну азотисту сполуку, яка, на відміну від полімерів, зумовлює граничне підвищення в’язкості розсолів без утворення грудок протягом 3-5 хв., а розчини, що її містять, дають незначне і короткотривале зниження проникності пласта, яке значно менше порівняно з ГЕЦ.

Застосування крохмалю як реагента-стабілізатора під час проведення ро­біт з ремонту свердловин забезпечується його високими інгібувальними вла­стивостями та здатністю загущувати і стабілізувати висококонцентровані роз­соли полівалентних солей. Прикладом позитивного впливу крохмалю на колек­торські властивості порід можуть бути результати розкриття продуктивних пла­стів Надвірнянського нафтопромислового району. Найбільш ефективною для оброблення розчинів в аспекті збереження ємнісно-фільтраційних властивостей колекторів є комбінація КМЦ з крохмалем. Оброблення розчинів вугільно-лужним реагентом (ВЛР), КССБ та комбінацією КССБ з КМЦ не забезпечують збереження ємнісно-фільтраційних властивостей пластів і не рекомендуються для застосування.

Звідси можна зробити висновок, що найдоцільніше регулювати фільтра­ційні властивості водних рідин глушіння шляхом:

використання нетиксотропних рідин з псевдопластичними властивостями, що сприяє їх вилученню з пластів;

уникання застосування реагентів, які утворюють нерозчинні сполуки з пластовою водою або породою;

використання полімерів, схильних до хімічного або біологічного розкладання.