Склад і властивості соленасичених розчинів

 

Для приготування соленасичених розчинів використовують бентоніт, місцеві глини і палигорскіт, а також можна використовувати глинистий розчин, який застосовувався при розкурюванні вищезалягаючих порід. Обов'язковим компонентом соленасичених глинистих розчинів повинна бути нафта. Вміст її знаходиться в межах 8-12%. Для регулювання фільтрації у свердловинах з температурами до 100°С рекомендується використовувати модифікований крохмаль (2,0-2,5%). При 140-160°С соленасичений розчин цілеспрямовано обробляють високов’язкою КМЦ (2,0-2,5%), а також можна застосовувати комбінації модифікованого крохмалю з високов’язкою КМЦ (при одночасному вводі кальцинованої соди) у співвідношенні 2:1:1.

Підвищення термостійкості КМЦ до 160-180°С досягається вводом інгібіторів деструкції (0,3-0,5%) ФЕС,ОПР,СНГР, Na₂SiO₃ і т.п.

В свердловинах з критичними температурами, які 180-200°С, і більше, рекомендується застосовувати метас, М-14 (0,75-2,0%).

Крохмаль, ефіри целюлози, поліакрилати повинні застосовуються в суміші з кальцинованою содою (1,0-1,5%). Для розведення соленасичених рідин застосовують лігносульфонати: ССБ, КССБ, ФХЛС. Підвищення лужності середовища покращує умови для роботи КМЦ, значення рН рекомендується підтримувати в межах 8,5-9,5. Для цього використовують каустичну соду, яка не виключає застосування карбонату натрія. При необхідності розрідження стабілізованих розчином високов’язкою КМЦ соленисичених бурових розчинів можна використовувати невеликі домішки (0,01-0,02%) солей хрому.

Для запобігання утворення каверн вміст хлористого натрю доводять до насичення. Крім хлористого натрі, можна вводити 15-25% сульфата натрія або 15-20% хлориду калія.

Склад соленасиченого нестабілізованого розчину на 1 м³: 100-200 кг глини, 255-265 кг NaCl, 80-100 л нафти, 5-10 кг графіту, 10-20 кг NaOH, 10 кг Na₂CO₃ і 700-710 л води.

Після обробки його хімічними реагентами показники повинні бути наступні: УВ – 40-60 с, густина 1,25-2,2 г/см³; водовіддача нестабілізованого НЕГР 15-40 см³/30хв і стабілізованого 5,0-10 см³/30хв; СНЗ₁ 3,0-6,0 Па; СНЗ₁₀ 6,0-10,0 Па; рН = 7-9.

Компонентний склад і граничні значення показників властивостей соленасичених стабілізованих розчинів наведені в табл. 21.1.

 

Таблиця 21.1 – Склад і властивості стабілізованих і нестабілізованих соленасичених розчинів

Склад розчину	Вміст, кг/м^3	Показники властивостей (min-max)
		УВ,с		Q1, дПа		Q10,дПа		Ф, см^3	рН
Глинопорошок ПБМА ПБМБ ППМГ ПБВ ПБД	100-120 (100-120) (60-80) (120-150) (150-200)
Стабілізатори Метас (М-14ВВ)+КМЦ(ОЕЦ) УЩР+КМЦ КМЦ+ крохмаль ОЕЦ+ крохмаль Крохмаль Крохмаль+ КССБ	10-15+10-15(15-20) (40-60)+(10-15) (5-10)+(10-20) (5¸10)+(5¸10) (20-25) (15-20)+(40-50)	40-80		20-50		40-120		3-12	8-9,5
Розріджувачі ФХЛС+NaOH(5:1)	10-30
Спеціальні домішки NaCl Na2CO3, Na2SO4 Біхромати натрію(калію) NaOH (KOH) Т-66 (80)	до 300 20-30 0,1-0,5 3-5 10-30
Мастильні домішки Нафта Бітумний концентрат(СМАД)	80-120 (100-120)

Густина розчину 1200¸2200 кг/м³ залежно від кількості обважнювала.

В дужках дані взаємозамінюючі матеріали

 

 

Технологія приготування

 

Попередньо готують глинисту суспензію (14-16%-ної концентрації). Глину диспергують в прісній воді диспергатором(5-циклів) або через гідрозмішувач. На приготування такого розчину витрачається 150-200 кг глини і 920-940 л води. Після диспергування глинисту суспензію розбавляють водою. Потрібний для заданої густини розчину вміст глинистої колоїдної фази при обробці акриловими полімерами визначають за формулою: С_гл= 11,78 – 3,31· r_р – С_пол., де С_пол. – масова добавка полімера. Вводять 1–2% полімера-понижувача водовіддачі, а потім сіль до насичення і сульфат натрію. При необхідності обважнення паралельно з хлористим натрієм додають обважнювач.

Для зниження в’язкості додають хром лігносульфонатний реагент (ФХЛС) 5%- ної концентрації. Для покращення технологічних параметрів і забезпечення змащуючих властивостей в розчин вводять 10-12% нафти або 10-12% бітумного концентрату (15%-ного розчину нафтового високоокисленого бітума в малов’язкій нафті або дизельному паливі) і 0,2% сульфонола, рН розчину зберігають в межах 8,5-9,5 додаванням лугу.

Перевід на соленасиченй буровий розчин рекомендують за 30-40 м до крівлі соленосного горизонту. В якості основи для його отримання може бути використаний раніше застосований розчин. В цьому випадку відпадає необхідність в приготуванні початкової суспензії.

Нестабілізована промивна рідина може переводитись в стабілізовану в наступній послідовності. Вихідний розчин обробляють кальцинованою содою до повного вилучення іонів кальцію. Потім для підвищення структурно-механічних властивостей, зменшення водовіддачі і стабілізації соленасиченої системи вводять комплексну добавку (з глини, УЩР, кальцинованої соди і КМЦ), яку готують за наступною технологією. Прісну глинисту суспензію оброблюють пастою УЩР (складу 10:3) до отримання водовіддачі 2-3 см³/30хв. Потім в неї вводять кальциновану соду (2%) до повного вилучення іонів кальцію. Після відстою протягом доби цей розчин обробляють КМЦ (0,3-0,5% сухої речовини до об’єму розчину). 15-20% приготовленої суміші від об’єму розчину вводять в циркулюючий через свердловину соленасичений розчин. Одночасно промивна рідина дозасолюється. Обробку продовжують до одержання необхідних структурно-механічних характеристик.

Якщо соленасичений (стабілізований або нестабілізований) розчин готується на основі гуматного розчину, то при додавані солі можливе сильне загущення системи за рахунок утворення додаткової колоїдної фази з висолених гуматів. Для запобігання цього розчин попередньо розводиться водою до в’язкості 25 с, а потім вводиться нафта з графітом протягом 2-3-х циклів циркуляції розчину.

Соленасичений розчин може готуватися за наступною технологією. Глинопорошок диспергується в прісній воді разом з ферохромолігносульфонатом (співвідношення 10:1,25). У приготовлений таким чином гідратований глинопорошок вводиться в розсіл NaCl і диспергується протягом 2-4 годин, після чого проводиться кінцеве засолення розчину (ввід солі на кількість води, введеної з бентонітом) і його стабілізація захисними реагентами (КМЦ, крохмаль, акрилати та ін.).

До температур 100-110°С використовують розчини з обробкою крохмалем, до 150°С – КМЦ з антиоксидами, вище 150°С – акриловими полімерами.

Соленасичений буровий розчин з використанням пластових вод звичайної полісолевої мінералізації одержується поступовою заміною прісного дисперсійного середовища бурового розчину на високо мінералізованій воді.

Якщо передбачувана мінералізація пластових вод обумовлюється наявністю солей лужних металів, то хімічна обробка розчину не відрізняється від приведеної вище. Якщо ж у пластових водах присутні іони лужно-земельних металів (Са⁺⁺, Mq⁺⁺), то стабілізація розчину може проводитись тільки комплексами КМЦ+крохмаль або ОЕЦ+ крохмаль в співвідношенні 1:1 (1:2). Для скорочення часу обробки розчину і його приготування готується комплексний реагент нафта- бітум- КМЦ- крохмаль в співвідношенні50:5:5:5. Комбінований реагент готується в гідромішалці, а потім вводиться в розчин під час циркуляції. Спочатку готується водяний розчин ОЕЦ (КМЦ) з крохмалем (0,4-0,5% ОЕЦ (КМЦ) і 0,5-1,0% крохмалю). При інтенсивному перемішуванні доводять суспензію до однорідного розчину (2-3 год) а потім додатково вводять 10-12% нафти разом з 0,2-0,3% сульфонолу і доводять до стійкої емульсії. В залежності від якості реагентів, їх співвідношення в комплексному реагенті може змінюватись.

Приготування соленасиченого розчину з мінералізаторами бішофітом або карналітом технологічно не відрізняється від приготування розчинів на основі NaCl. Глинопорошок диспергується в прісній воді, потім обробляється реагентами стабілізаторами, вводяться змащуючі домішки і сіль в останню чергу. Для приготування таких розчинів не застосовують модифіковані бентонітові глинопорошки, реагенти для зв’язування іонів полівалентних металів (кальцинована сода, поліфосфати, сульфат натрію та ін.), а також акрилові полімери, лігносульфонати і гумати. Витрата реагентів на 1 м³ розчину: глинопорошок – 150-200 кг, нафта – 100 л, MqCl₂ – до 400 кг(або карналіт, бішофіт), КМЦ -500,600 (ОЕЦ) – 15-20 кг, крохмаль – 15-20 кг, піногасники, графіт – 8-10 кг.

Нестабілізований соленасичений розчин готують з попередньо гідратованого в прісній воді глинопорошку, кальцинованої і каустичної соди. Глинисту суспензію обробляють нафтою в суміші з графітом, потім вводять сіль до насичення і при необхідності – обважнювач.

Технологія приготування перенасичених сіллю розчинів заключається в наступному. У воді, обробленій 0,5% аніонактивних ПАР (сульфонол, РС-РАС та ін.) – розчиняється сіль до насичення. ПАРи виконують роль регулятора процесу кристалізації і росту мікро кристалів. В приготовлений росіл вводиться 5-15% солестійкої глини (палигорскит – 5-10%, дружковська – 10-15%), потім розчин обробляється реагентами- понижувачами фільтрації (крохмаль до 3%, КМЦ – 2,5-3%, гіпан – 1,5-2% і т.д.) і у стабілізовану систему вводиться від 10 до 80% тонко дисперсної повареної солі, гідрофобінизованою нафтою в співвідношенні 10:1. Фільтрація такого розчину нижча, ніж у вихідного соленасиченого, а структурно-механічні характеристики незначно змінюються. В залежності від вмісту тонко дисперсної NaCl в’язкість системи може коливатись від 35 с (10%) до 75 с (80%). Статичне напруження зсуву з збільшенням хлористого натрія зростає.