Введение к работе
Актуальность работы. Освоение нефтяных и газовых месторождений шельфа Арктических морей и севера Тюменской области, с учетом наличия горизонтов низких положительных и отрица тельных температур, требует решения ряда проблем по обеспечению их качественного разобщения и в первую очередь по ускорению процессов твердения применяемых тампонажных растворов. Твердение цементной суспензии в таких условиях происходит с резким замедлением процессов гидратации и структурообразова ния, в результате формируется цементный камень низкой прочности с высокой проницаемостью, который не обеспечивает достаточной надежности разобщения зскрываемых пластов. Возможные при этом фазовые переходы поровой жидкости в льдообразное состояние приводят к таким нежелательным явлениям. как "кристаллизационное давление", которое становится причиной образования трешин и каналов в цементном камне, а в некоторых случаях приводит к смятию обсадных колонн (месторождения Медвежье, Бованенковское и др., Уренгойское).
В настоящее время в качестве ускорителей сроков схватывания цементных суспензий используются различные реагенты; щелочи, силикаты и фторсиликаты. тиосульфат и нитрат кальция, поташ, хлориды калия, кальция, натрия и многие другие. Наиболее широко, вследствие доступности и низкой, по сравнению с другими стоимости, изученности, токсичности и ряду других показателей применяются хлориды кальция и натрия. Так например из 16 выпускаемых фирмами Великобритании композиций - ускорителей сроков твердения в 12 присутствует хлорид кальция. Аналогичная ситуация и у нас в стране. Получают его в основном как побочный продукт при
производстве кальцинированной соды по аммиачному способу (способ Сольвея).
В связи с выделением России в отдельное государство
предприятия содовой промышленности большей своей частью
оказались в странах ближнего зарубежья. В России осталось лишь
Стерлнтамакское акционерное общество "Сода" (Башкортостан) , на
котором имеются трудности. сдерживающие объемы его
производства. В целом по стране производство кальцинированной соды сократилось в 2 и более раза. Таким образом актуальным становится задача разработки заменителя хлористого кальция и поиск дополнительных источников сырья для его производства .
Цель работы. Повышение надежности разобщения горизонтов с низкими положительными и отрицательными температурами путем разработки и внедрения новых видов ускорителей сроков твердения и расширением сырьевой базы их производству.
Основные задачи работы:
-
Обобщение существующих теоретических представлений, результатов эспериментальных исследований о процессах твердения тампонажных растворов и механизмах их регулирования.
-
Анализ применяемых реагентов для регулирования процессов твердения тампонажных растворов, технологии их производства, сырьевых ресурсов.
-
Разработка теоретических предпосылок создания специальны? солевых композиций - ускорителей сроков схватыванш тампонажных растворов, отвечающих требованиям применения и: для разобщения интервалов с низкими положительными и отриц; тельными температурами.
-
Иссследование физико-механических свойств разработанной реагента и его влияние на кинетику и механизм твердения, свойств тампонажных растворов, формирующегося из него камня.
5. Разработка технологии изготовления и применения реагента,
перспективных направлений его использования.
6. Апробация результатов исследований, разработка норма
тивно-технической документации, внедрение разработанных
рекомендаций.
Научная новизна.
-
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность применения дистиллярнои жидкости, являющейся отходом производства кальцинированной соды, в качестве сырьевой базы для производства реагента - ускорителя сроков схватывания тампоналсных растворов, компонента полимерной композиции для предупреждения водогазонефтепроявлений и селективного разобщения сложнопостроенных залежей при приготовлении перфорационных сред для вторичного вскрытия.
-
Доказано, что при термообработке дистиллярнои жидкости через распылительную сушилку в среде проточных газов идет образование двойной комплексной соли на основе хлоридов кальция и натрия. Изучены физико-механические свойства продукта обжига, выявлены специфические его особенности.
-
Объяснен механизм объемного расширения и повышения седиментационной устойчивости тампонажных растворов с добавкой предлагаемой солевой композицией.
4. Теоретически обосновано перспективное направление
использования солевой композиции для ликвидации поглощений при
борьбе с газоводонефтепроявлениями и для вторичного вскрытия
продуктивных пластов.
Основные защищаемые положения.
1. Целесообразность, область и технологии применения продукта термообработки дистиллерной жидкости - солевой композиции.
2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований
физико-механических свойств солевой композиции, растворов на ее
основе, воздействие на процессы гидратации и твердения
тампонажных растворов.
3. Рецептуры полимерной композиции и перфорационной среды.
Практическая ценность.
1. Разработана технология утилизации жидких отходов
производства кальцинированной соды, способствующая решению
проблемы создания малоотходных производств.
2. Разработан реагент-ускоритель сроков схватывания
тампонажных растворов, позволяющий обеспечить надежное
разобщение горизонтов с низкими положительными и
отрицательными температурами.
-
Показано, что применение солевой композиции в сочетании с акриловыми полимерами позволяет селективно разобщать сложнопостроенные залежи с близкорасположенными водами, предупреждать водогазонефтепроявления и разрабатывать мероприятия по ликвидации зон поглощений.
-
Предложено применять водный раствор на основе солевой композиции в качестве перфорационной среды при вторичном вскрытии. Степень загрязнения пласта (снижение проницаемости) при его применениии в 1.5 раза ниже по сравнению с применяемыми водными растворами хлоридов кальция и натрия.
Реализация работы в промышленности.
Основные положения, результаты теоретических и
экспериментальных исследований, предложенные выводы и рекомендации работы реализованы:
- при выпуске опытно-промышленных партий солевой композиции общим количеством 2000 т Стерлитамакским акционерным обществом "Сода", которые были внедрены на
предприятиях "Тюменбургаз". "Пурнефтегаз", "Ноябрьскнефтегаз":
при разработке нормативно-технической документации для проектирования строительства в Стерлитамакском АО "Сода" производства по переработке дистиллярной жидкости;
при разработке соответствующих нормативных документов (руководств, технических условий, " стандартов предприятий, технических проектов) на выпуск и последующее внедрение разработанной продукции.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на : Международной конференции, посвященной 3G летаю Тюменского индустриального института - Тюмень, 1993 г.. научно-технической конференции посвященной 15 летнему юбилею БП "Тюменбургаз" - Н.Уренгой 1994 г.; международной конференции РАОгазпром-95. посвященной освоению месторождений шельфа Арктики - С.Петербург 1995 г.; научно-технической конференции по разработке месторождений юга Тюменской области - Тюмень 1995 г.: Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию кафедры бурения Ивано-Франковского университета нефти и газа - Ивано-Франковск 1995г.: ежегодных научно-технических Советах "Газпром" и БП "Тюменбургаз"; заседаниях семинара кафедры бурения нефтяных и газовых скважин Тюменского государственного нефтегазового университета - Тюмень, 1992-1995 г.г.
Публикации.Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 13 научных работах, в том числе в двух научно-технических обзорах, 3 статьях, 7 тезисах, материалы диссертационной работы вошли разделом в подготовленную к изданию монографию, по результатам исследований имеется один автопатент России.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения. 4 глав, заключения, библиографии (130 наименований и
приложений. Изложена на 219 стр. машинописного текста, в т.ч. 26 рис., 25 табл., приложения даны на 16 стрг Большую и неоценимую помошь в организации проведения исследований, постановки экспериментов и объяснении, полученных результатов оказывал кандидат технических наук, Шатов А.А.. за что автор высказывает ему искреннюю благодарность.