Введение к работе
Актуальность проблемы. Методы интенсификации с использованием кислотных обработок (КО) находят широкое применение на всех этапах разработки нефтяных и газовых месторождений.
В настоящее время большинство нефтяных месторождений находится на завершающей стадии разработки. Ввод в эксплуатацию новых месторождений характеризуется изменением структуры запасов нефти в пользу роста доли трудноизвлекаемых углеводородов, приуроченных, как правило, к низкопроницаемым неоднородным карбонатным коллекторам (КК). При этом успешность геолого-технических мероприятий, в том числе и КО, снижается, что особенно проявляется в связи с обводнением скважин. Подобные особенности разработки в полной мере характерны для месторождений Республик Башкортостан, Татарстан и Оренбургской области.
Изучению продуктивных КК Урало-Поволжья, анализу их разработки и методов интенсификации притока нефти при их эксплуатации посвящены работы Антипина Ю.В., Логинова Б.Г., Сургучева М.Л., Сучкова Б.М., Тухтеева Р.М., Усачева М.П. и других исследователей. Одним из основных геолого-технических мероприятий по интенсификации притока нефти из КК на месторождениях Республик Башкортостан, Татарстан и Оренбургской области является применение различных видов соляно-кислотных обработок (СКО) скважин.
В связи с обводнением скважин эффективность традиционно используемых технологий кислотного воздействия снижается. Поэтому для успешных обработок и достижения их максимальной эффективности необходимо применение технологий, позволяющих обеспечить равномерную обработку продуктивной части пласта по всей его высоте, стимулируя как высокопроницаемые, так и низкопроницаемые пропластки. Примером могут служить технологии, основанные на проведении изоляции высокопроницаемых водопроводящих каналов потокоотклоняющими реагентами с последующей продавкой соляной кислоты в низкопроницаемую часть коллектора.
Несмотря на то, что применение отклонителей при КО пласта широко распространено в нефтегазовой практике, у этого метода есть ограничения, связанные с ухудшением фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) коллектора за счет образования гелеобразных осадков, стойких эмульсий и пр.. Дальнейшее развитие технологий СКО в КК должно идти в направлении разработки отклоняющих жидкостей, не ухудшающих ФЕС пласта. Создание новых загущенных технологических жидкостей (ТЖ) на основе водно-солевых растворов, содержащих молекулярные комплексы ПАВ и биополимеры ксантанового ряда, а также высоковязких кислотных составов (КС), которые обеспечивают эффективную стимуляцию притока нефтяных скважин и не ухудшают коллекторские свойства пласта, представляет не только теоретический интерес, но и имеет большое практическое значение, что предопределяет актуальность исследований в данном направлении.
Целью работы является разработка и исследование загущенных ТЖ на основе водно-солевых растворов, содержащих молекулярные комплексы ПАВ и биополимеры ксантанового ряда, и высоковязких КС на основе соляной кислоты и ксантанов для использования их в качестве отклонителей в технологиях КО в низкотемпературных КК месторождений Республик Башкортостан, Татарстан и Оренбургской области.
Обоснование темы диссертации и постановка задач для исследования. Диссертация посвящена совершенствованию технологии КО пласта путем разработки отклонителей - загущенных водно-солевых составов, содержащих молекулярные комплексы ПАВ с добавкой ксантанового биополимера, и высоковязких КС на основе соляной кислоты и ксантанов - для использования их в низкотемпературных КК месторождений Республик Башкортостан, Татарстан и Оренбургской области. В связи с этим в работе были поставлены и решались следующие основные задачи:
исследование поверхностно-активных и реологических свойств загущенных составов на основе композиций ПАВ и физико-химических процессов, связанных с их использованием в условиях нефтяного коллектора;
разработка на основании проведенных исследований отклонителей для КО скважин на основе загущающей композиции ПАВ;
исследование физико-химических процессов, связанных с использованием 12%-ной ингибированной HCl, загущенной экзополисахаридами ксантанового ряда: растворения карбонатной породы, коррозии стали, вторичного осадкообразования, взаимодействия с пластовыми флюидами;
разработка на основании проведенных исследований эффективных КС, загущенных экзополисахаридами ксантанового ряда, для проведения КО пласта;
разработка загущенных ТЖ с применением композиций ПАВ и экзополисахаридов ксантанового ряда;
экспериментальные исследования для оценки эффективности полученных загущенных ТЖ в условиях, моделирующих пластовые условия.
Методы решения поставленных задач. Поставленные в работе задачи решались путем теоретических, лабораторных исследований и фильтрационных испытаний, моделирующих пластовые условия.
Научная новизна:
Впервые предложены составы для направленных КО КК на основе молекулярных ассоциатов ПАВ и экзополисахаридов ксантанового ряда.
Выявлены закономерности влияния биополимерной добавки на реологические и поверхностно-активные свойства загущенных систем на основе ПАВ: за счет синергетического эффекта взаимодействия биополимера с мицеллярными структурами ПАВ происходит резкое снижение межфазного натяжения на границе с углеводородной фазой.
Обоснованы функциональные роли компонентов комплекса ПАВ и биополимерной добавки в поверхностных явлениях на границах раздела фаз, протекающих при КО КК.
Практическая ценность работы.
Разработаны загущенные ТЖ, пригодные к использованию в технологиях КО пласта, двух видов: а) на основе водно-солевого раствора композиций ПАВ и экзополисахаридов ксантанового ряда; б) на основе 12%-ной ингибированной HCl и экзополисахаридов ксантанового ряда.
Показано, что добавление биополимера в композиционные составы не оказывает негативного влияния на основное преимущество загущенных систем на основе ПАВ – уменьшение вязкости при взаимодействии с углеводородами.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на XIII Международной научно-практической конференции «Эфиры целлюлозы и крахмала. Опыт и особенности применения на предприятиях нефтегазового комплекса» 2-5 июня 2009 г., г. Суздаль; XIV Международной научно-практической конференции «Эфиры целлюлозы и крахмала, другие химические реагенты и материалы в эффективных технологических жидкостях для строительства, эксплуатации и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин» 8-11 июня 2010 г., г. Суздаль; V Всероссийской научно-практической конференции «Нефтепромысловая химия» 24-25 июня 2010 г., г. Москва, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина; XV Международной научно-практической конференции «Эфиры целлюлозы и крахмала, другие новые химические реагенты и композиционные материалы как основа успешного сервиса и высокого качества технологических жидкостей для строительства, эксплуатации и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин» 7-10 июня 2011 г., г. Суздаль; VI Всероссийской научно-практической конференции «Нефтепромысловая химия» 23-24 июня 2011 г., г. Москва, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 5 статей, 5 тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 111 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц и 16 рисунков. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы.
