Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
Жидкости для гидроразрыва пласта 12
Современные представления о ГРП 12
Система «жидкость разрыва - проппант» 13
Требования предъявляемые к жидкости разрыва 14
Виды жидкостей гидроразрыва 16
Добавки для жидкостей гидроразрыва 17
Требования предъявляемые к проппанту 18
Выбор объектов для гидроразрыва пластов 21
Способы проведения ГРП 22
Гелеобразные жидкости для ГРП 29
Гелеобразные жидкости для ГРП на углеводородной
основе 30
Области применения углеводородных гелей 37
Выводы 38
Методы исследований 40
Методика исследований жидкостей для гидравлического
разрыва пласта (ГРП) 40
Исследование реологических характеристик жидкостей
для ГРП на вискозиметре типа «Rheotest» 41
Методика фильтрационных исследований гелеобразных
систем 46
Определение пескоудерживающеи и песконесущеи спо
собности жидкости для ГРП 48
Исследование жидкостей для ГРП на деструкцию 49
3. Разработка составов углеводородных гелей для различ
ных пластовых условий 51
3.1. Разработка рецептуры углеводородных гелей на основе
железных солей органических ортофосфорных эфиров, де-
структируемых при пластовых температурах ниже 80 С ... 52
3.1.1. Исследование реологических характеристик полученных
составов углеводородных гелей на основе комплекса ге-
лирующего «Химеко-Н» модифицированного 61
3.1.1-1. Методика приготовления углеводородного геля для ГРП
на основе железных солей органических ортофосфорных
эфиров для условий месторождений Татарстана 61
3.1.1-2. Методика приготовления углеводородного геля для ГРП
на основе железных солей органических ортофосфорных
эфиров для условий Узеньского месторождения Республи
ки Казахстан 66
3.1.1-3. Методика приготовления углеводородного геля для ГРП
на основе железных солей органических ортофосфорных
эфиров для условий Алатюбинского месторождения Рес
публики Казахстан 69
Исследование фильтрационных характеристик разработанных составов углеводородных гелей 72
Исследование пескоудерживающей способности разработанных составов углеводородных гелей 76
Исследование деструкции разработанных составов углеводородных гелей для ГРП 77
Выводы 79
3.2. Разработка составов углеводородных гелей на основе ком
плекса гелирующего «Химеко-Т» для пластовых темпера
тур 100-140 С 80
Методика приготовления составов углеводородного геля для ГРП на основе комплекса гелирующего «Химеко-Т»... 80 Исследование реологических характеристик полученных
составов 81
Исследование фильтрационных характеристик разрабо
танных составов углеводородных гелей 103
Исследование пескоудерживающей способности разрабо
танных составов углеводородных гелей 109
Исследование деструкции разработанных составов угле
водородных гелей для ГРП
Выводы 111
Разработка состава водоизолирующего углеводородного геля на основе комплекса гелирующего «Химеко-Т» для технологии ГРП в сочетании с изоляцией водопритоков в добывающих скважинах для условий месторождения «Ка-
ламкас» (Республика Казахстан) 112
Методика приготовления водоизолирующего углеводородного геля на основе комплекса гелирующего «Химеко-
Т» 114
Исследование реологических характеристик полученного
состава углеводородного геля 114
Исследование фильтрационных свойств углеводородного геля для ГРП на основе алюминиевых солей органических
ортофосфорных эфиров 118
Выводы 125
Промышленное использование разработанных составов
углеводородных гелей в процессах ГРП 126
Методика приготовления углеводородного геля на основе комплекса гелирующего «Химеко-Н» (модифицированного) и товарной альметьевской (минибаевской) нефти для проведения ГРП в добывающих скважинах с пластовой
температурой 20-40С 126
Методика приготовления углеводородного геля на основе комплекса гелирующего «Химеко-Т» и дизельного топлива для проведения ГРП в сочетании с изоляцией водопри-
токов в добывающих скважинах 127
Результаты промышленного использования разработан
ных составов в процессах ГРП 128
Выводы 133
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 134
Список использованной литературы 136
ПРИЛОЖЕНИЕ 143
Введение к работе
Актуальность проблемы
Гидравлический разрыв пласта (ГРП) является одной из наиболее эффективных технологий интенсификации работы как добывающих, так и нагнетательных скважин. ГРП позволяет не только увеличить выработку запасов, находящихся в зоне дренирования скважины, но и существенно приобщить к выработке слабодренируемые зоны и прослои, и, следовательно, достичь более высокой конечной нефтеотдачи.
В настоящее время в большинстве случаев в качестве жидкостей разрыва при проведении ГРП используются гелеобразные системы как на водной, так и на углеводородной основах.
Несмотря на то, что наибольшее применение находят гели на водной основе, примерно 10-15% ГРП проводится с использованием гелеобразных жидкостей на углеводородной основе. Применение углеводородных гелей связано в первую очередь с проведением ГРП в высокочувствительных к воде терриген-ных коллекторах, а также в пластах с повышенной температурой, т.к. углеводородные гели отличаются более высокой термостабильностью. В ряде случаев применение систем на водной основе может привести к образованию стойких водонефтяных эмульсий, кольматирующих пласт после обработки, поэтому целесообразнее работать с гелями на углеводородной основе. Кроме того, в арктических условиях или в зимнее время работа с незамерзающими углеводородными системами предпочтительнее.
Применение углеводородных гелей ограничено с одной стороны, слишком низкой температурой пласта, поскольку деструкция углеводородного геля в присутствии известных деструкторов активно происходит при температурах выше 70-80С. С другой стороны, слишком высокой температурой пласта, поскольку при температурах свыше 70-80С происходит резкое снижение вязкости геля и возрастает фильтрация гелей.
Одной из важных проблем, в настоящее время, является проведение гидравлического разрыва в пластах с наличием близко расположенных водонасы-щенных пропластков, при этом в процессе образования трещины может нару-
шиться целостность экрана, разделяющего продуктивный пласт от водонасы-щенного и за счет более высокой подвижности воды произойти образование конуса обводненности, приводящего к обводнению продукции скважины.
Для предотвращения увеличения обводненности скважин в процессе ГРП применяются специальные водоизолирующие составы, в качестве которых используются цементные растворы и составы, образующие гели при закачке в пласт. Однако эти составы не являются селективными и ограничивают приток не только воды, но углеводородов.
Поэтому разработка новых составов жидкостей разрыва на углеводородной основе для низко- и высокотемпературных коллекторов, а также водоизолирующего состава с селективными свойствами для технологии гидравлического разрыва пласта в сочетании с изоляцией водопритоков в добывающих скважинах является актуальной научной, практической задачей совершенствования технологий для гидравлического разрыва пласта.
Цель работы
Совершенствование технологии гидравлического разрыва пласта на основе разработки углеводородных гелеобразных жидкостей разрыва для низких и высоких пластовых температур.
Исследование водоизолирующих свойств углеводородного геля на основе алюминиевых солей органических ортофосфорных эфиров и разработка рецептуры водоизолирующего состава для технологии ГРП в сочетании с изоляцией водопритоков.
Основные задачи исследований
Обоснование и выбор методик для проведения лабораторных исследований гелеобразных жидкостей для ГРП на углеводородной основе.
Экспериментальные исследования с целью разработки углеводородных гелеобразных жидкостей разрыва на основе железных солей ортофосфорных эфиров для пластовых температур ниже 70-80С, и методик их приготовления и применения в промысловых условиях.
Экспериментальные исследования с целью разработки углеводородных гелеобразных жидкостей разрыва на основе алюминиевых солей ортофосфор-
ных эфиров для повышенных пластовых температур (выше 100С) и методик их приготовления и применения в промысловых условиях.
Экспериментальные исследования с целью разработки водоизолирую-щего состава для технологии ГРП в сочетании с изоляцией водопритоков и методики его приготовления и применения в промысловых условиях.
Промысловые испытания процессов ГРП с использованием разработанных гелеобразных жидкостей разрыва и водоизолирующих составов на углеводородной основе, анализ полученных результатов.
Научная новизна
Установлено, что введение модификатора - уксусной кислоты, в состав комплекса на основе железных солей органических ортофосфорных эфиров приводит к уменьшению времени гелирования углеводородов, образованию комплексов с меньшей термостабильностью, способствующей ускорению процесса деструкции геля, что позволяет использовать полученный углеводородный гель в пластах с пониженной пластовой температурой.
Показано, что углеводородные гели на основе алюминиевых солей органических ортофосфорных эфиров обладают водоизолирующими свойствами и могут быть использованы в технологии ГРП в сочетании с изоляцией водопритоков.
Практическая значимость
Разработан состав и методика приготовления и применения в промысловых условиях структурированной углеводородной гелеобразной композиции на основе железных солей органических ортофосфорных эфиров для низких пластовых температур (30-40С), которые внедрены в технологии ГРП в Ленино-горском УПНП и КРС на месторождениях ОАО «Татнефть».
Разработан состав и методика приготовления и применения в промысловых условиях структурированной углеводородной термостабильной гелеобразной композиции на основе алюминиевых солей органических ортофосфорных эфиров для пластовых температур 100-140С.
Разработан состав структурированной углеводородной гелеобразной композиции на основе алюминиевых солей органических ортофосфорных эфи-
ров и методика его приготовления и применения в промысловых условиях в технологии ГРП в сочетании с изоляцией водопритоков, которая внедрена на месторождении Каламкас (Республика Казахстан).
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
56-й Межвузовской студенческой научной конференции (РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, г. Москва, 2002г);
5-й Научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, г. Москва, 2003г);
XI конференции «Поверхностно-активные вещества - наука и производство» (г. Белгород, 2003г);
II Всероссийской научно-практической конференции «Разработка, производство и применение химических реагентов в нефтяной и газовой промышленности» (РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, г. Москва, 2004г).
7-й Научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, г. Москва, 2007г);
Публикации
Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:
Магадова Л.А., Магадов Р.С., Силин М.А., Гаевой Е.Г., Заворотный В.Л., Баженов С.Л.. Гелеобразующие жидкости на углеводородной основе, применяемые для гидравлического разрыва пласта// Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2006. -№12. - С. 25-29
Баженов С.Л., Савастеев В.Г., Лыков О.П., Никонов В.И., Магадова Л.А. Гелеобразные жидкости для гидроразрыва пласта// Тезисы докладов 56-й Межвузовской студенческой научной конференции, г.М: - 2002. - С.46.
Магадова Л.А., Магадов Р.С., Беляева А.Д., Баженов С.Л., Савастеев В.Г. Разработка рецептур термостабильных гелей на основе дизельного топлива для гидроразрыва пласта, используемых при повышенных пластовых темпера-
турах (Т=100-140С)// Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России. 5-я научно-техническая конференция. Тезисы докладов. Секция 4: Технология переработки нефти и газа, нефтехимия и химмотология топлив и смазочных материалов, г.М: -23-24 января 2003 г. - С.93.
Магадова Л.А., Магадов Р.С., Мариненко В.Н., Баженов С.Л. Разработка новых реагентов для гелирования нефти// Сборник тезисов докладов XI конференции. Поверхностно-активные вещества - наука и производство. Конференция посвящается 45-летию создания НПОАО "Синтез-ПАВ". Белгород: -2003. - С.58.
Магадова Л.А., Магадов Р.С., Мариненко В.Н., Баженов С.Л. Термостабильные углеводородные гели на основе алюминиевых солей ортофосфор-ных эфиров для гидравлического разрыва пласта// Сборник тезисов докладов XI конференции. Поверхностно-активные вещества - наука и производство. Конференция посвящается 45-летию создания НПОАО "Синтез-ПАВ". Белгород: -2003. - С.59.
Магадова Л.А., Магадов Р.С., Силин М.А., Баженов С.Л., Елисеев Д.Ю., Савастеев В.Г. Технология гидравлического разрыва пласта в сочетании с изоляцией водопритоков// II Всероссийская научно-практическая конференция "Разработка, производство и применение химических реагентов в нефтяной и газовой промышленности" 25-26 ноября 2004 г. (К 75-летию РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина) Тезисы докладов, г.М: -2004. - С.34.
Патент РФ №2256787 Способ гидравлического разрыва пласта в сочетании с изоляцией водопритоков в добывающих скважинах с применением ге-леобразующих жидкостей на углеводородной и водной основах/ Магадова Л.А., Магадов Р.С, Силин М.А., Гаевой Е.Г., Рудь М.И., Губанов В.Б., Магадов В.Р., Баженов С.Л., Трофимова М.В. //20.07.2005, Бюл. №20.
Заявка на изобретение № 2005136330 от 23.11.2005. Углеводородный гель на основе железных солей органических ортофосфорных эфиров/ Магадова Л.А., Магадов Р.С, Силин М.А., Гаевой Е.Г., Рудь М.И., Баженов С.Л., Мариненко В.Н.
9. Магадова Л.А., Гаевой Е.Г., Баженов С.Л. Способ получения углеводородного геля «на потоке» при проведении гидравлического разрыва пласта // Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России. 7-я научно-техническая конференция. Тезисы докладов. Секция 4: Технология переработки нефти и газа, нефтехимия и химмотология топлив и смазочных материалов, г.М: -29-30 января 2007 г. - С.61.
Работа выполнена в Российском Государственном Университете Нефти и Газа имени И.М. Губкина на кафедре технологии химических веществ для нефтяной и газовой промышленности.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю - к.т.н. Л.А. Магадовой, заведующему кафедрой технологии химических веществ для нефтяной и газовой промышленности, д.х.н. М.А. Силину, заведующему лабораторией ИПХ, к.т.н. Р.С. Магадову за большую помощь и ценные советы в процессе работы над диссертацией, сотрудникам ИГТХ при РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина: заведующей лабораторией В.Н. Мариненко, н.с. СВ. Максимовой, н.с. А.Д. Беляевой, инженеру Т.В. Марковой, заведующему лабораторией, к.т.н. В.Б. Губанову, н.с. Г. Чекалиной, м.н.с. В.Р. Магадову, за помощь в проведении лабораторных исследований.
Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам Лениногорского УПНП и КРС ОАО «Татнефть» начальнику участка ГРП Я.Г. Халикову, ведущему инженеру А.Г. Мишкину, сотрудникам ОАО «Специальное машиностроение и металлургия» - директору дирекции «Гидроразрыв пласта» В.Д. Костенко, заместителю директора дирекции «Гидроразрыв пласта» Е.В. Курятникову, главному специалисту В.Г. Савастееву, а также н.с. ИПХ, к.т.н. Д.Ю. Елисееву за помощь в проведении промысловых работ и участие в обсуждении результатов промысловых испытаний.
