2020-07-01
471
Для получения желаемых характеристик данной жидкости разрыва существует несколько химических добавок. Из-за вероятной изменчивости (источники воды, температура и т.д.) на земном шаре, каждая жидкость разрыва должна иметь достаточную универсальность для возможности ее использования при различных условиях приготовления. Добавки помогают обеспечить необходимые свойства жидкости. Важно понимать назначение различных компонентов.
Следующие добавки характерны для большинства жидкостей разрыва на водной основе. Жидкости на нефтяной основе также содержат подобные добавки (за исключением стабилизаторов глин и бактерицидов):
гелеобразующие агенты
стабилизаторы глин
бактерициды
добавки для контроля уровня pH
сшиватели
понизители водоотдачи
разрушители
температурные стабилизаторы
ПАВ
Гелеобразующие агенты
Гелеобразующий агент – общий термин, используемый для описания загустителей, добавляемых в основную жидкость для обеспечения неньютоновской вязкости. Большинство гелеобразующих агентов, используемых в настоящее время, является полимерами, в первую очередь семейства полисахаридов. Полимеры могут быть изготовлены из природных материалов (таких как гуаровая смола) или синтетическим способом. Стоимость полимеров варьируется в зависимости степени обогащения конечного продукта и удаленности места проведения работ.
|
|
|
Природные полимеры (такие как гуаровая смола) - самые недорогие. Однако, количество остатков после разрушения геля (8-10% массы полимера) имеет значительное влияние на степень загрязнения проницаемости трещины. Для обеспечения минимального количества остатков гуаровый полимер химически перерабатывается для образования его производного. Чем больше степень сложности производства, тем выше стоимость производных полимеров. Например, добавление гидроксопропиловой группы в основную цепь гуарового полимера образует гидроксопропиловый гуар, который снижает количество остатков (5-6 % массы полимера). Дальнейшее преобразование дает карбоксиметил гидроксопропиловый гуар или карбоксиметиловый гуар, снижающий количество остатков до 1-2% от массы полимера.
Синтетические полимеры, такие как гидроксиэтилцеллюлоза и карбоксиметил гидроксиэтилцеллюлоза, могут быть использованы для ГРП. Эти добавки также используются для обеспечения вязкости буровых растворов. Синтетические полимеры ограничены в использовании при ГРП, так как их химический состав не такой универсальный, как у производного гуара и их стоимость значительно выше.
Вязкоупругие ПАВ также могут быть использованы для загущения жидкости разрыва. Эти материалы нашли широкое применение при загущении сильных кислот. Другие разновидности вязкоупругих ПАВ используются при ГРП с использованием проппанта. Вязкоупругие ПАВ обеспечивают хорошую транспортирующую способность и не оставляют осадков в трещине. Современные разновидности вязкоупругих ПАВ имеют недостаточную термическую стабильность, что ограничивает область их применения.
|
|
|
Концентрация полимеров выражается в фунтах на 1000 галлонов. Относительно небольшое количество полимеров может обеспечить значительное увеличение кажущейся вязкости жидкости разрыва. Например, обычная концентрация гелеобразующего агента изменяется в пределах от 20 фунтов/1000 галлонов до 60 фунтов/1000 галлонов при средней величине в 35 - 40 фунтов/1000 галлонов. Гелеобразующий агент, необходимый для конкретного типа операции, может быть определен путем моделирования ГРП и данных о реологических свойствах жидкости (величин n’ и K’), замеренных работниками сервисных компаний в пластовых условиях. Как правило, высокие пластовые температуры и длительность процесса закачки требуют более высоких концентраций полимеров для транспортировки проппанта, создания ширины трещины и т.д. Другие условия (размер НКТ, максимальное устьевое давление и т.д.) также влияют на определение концентрации гелеобразующих агентов.
Большинство гелеобразующих агентов на сегодняшний день доставляется на месторождения чаще как концентраты или гелевые растворы, чем порошкообразные соединения. Жидкий гелевый концентрат облегчает приготовление жидкости разрыва и увеличивает ее качество исключением комочков нерастворенного геля, которые образуются при использовании порошкообразных полимеров. Концентрат может содержать несколько дополнительных добавок для упрощения процедуры приготовления геля на месте полевых работ. Главным преимуществом использования жидких полимерных концентратов является, то, что если операция отменяется или прекращается преждевременно, возможно использование их остатков в других операциях.
Гелеобразующие агенты на нефтяной основе
Для увеличения вязкости дизеля, керосина и сырой нефти имеются в распоряжении различные добавки. Процесс гелеобразования для жидкостей на нефтяной основе обычно включает в себя использование жидкого эфира на основе фосфорной кислоты и щелочных компонентов. Как и для жидкостей на водной основе загущение нефти снижает потери давления на трение при закачке жидкости. Хотя операции с применением загущенной нефти производились в пластах с температурами, достигающими 300o F, практический предел применения существующих систем составляет 250o F.
Стабилизаторы глин
Так как пластовые глины обычно присутствуют в песчаных пластах, в основную жидкость разрыва обычно добавляют хлорид калия (KCl) или органический стабилизатор глин. Так или иначе, использование каких-либо добавок и их влияние на свойства жидкости должны быть учтены. Например, редко когда необходимо использование как хлорида калия, так и органического стабилизатора глин. Набухание глин предотвращается путем компенсирования несбалансированных зарядов ионов в глиняных пропластках. Если для этого используется KCl, то дополнительный стабилизатор глин вряд ли необходим. Для определения подходящей концентрации хлорида калия, добавляемого в основную жидкость, настоятельно рекомендуется повести исследования его совместимости с породой с использованием образцов керна. Эти исследования помогут определить восстановленную после контакта с различными жидкостями проницаемость породы. Набухание глин не вызывает беспокойства в известняках и доломитах, особенно при кислотном ГРП.
|
|
|
Бактерициды
Бактерициды являются химикатами, используемыми для уничтожения бактерий, присутствующих в источниках воды. Бактерициды являются наиболее эффективными, когда добавляются в пустые емкости перед разбавлением водой. Когда емкости, наполненные жидкостью, отстаиваются несколько дней, может быть необходимым проведение повторной их обработки. Бактерии теплого климата также могут вызвать проблемы в холодных жидкостях. Постоянная модернизация сервисными компаниями технологии подготовки жидкости (использование полимерных концентратов, подготовка геля перед его закачкой в пласт) позволяет минимизировать проблемы, вызванные бактериальным разложением.
