научная статья по теме ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ГЛУШЕНИЯ СКВАЖИН НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ СОДЫ Геофизика
Текст научной статьи на тему «ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ГЛУШЕНИЯ СКВАЖИН НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ СОДЫ»
Жидкость для глушения скважин на основе отходов соды
д.т.н., профессор, заместитель директора по научной работе
д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Бурение нефтяных и газовых скважин»
к.т.н., начальник ХоЗУ
к.т.н., заместитель директора
к.т.н., старший научный сотрудник
к.т.н., генеральный директор
ЗАО «Сервисный центр Буровые технологии»
Приводятся результаты исследований водных растворов на основе солевой композиции в качестве жидкости глушения при ремонтно-восстановительных работах - текущем и капитальном ремонте.
LIQUID FOR WELL MUFFLING ON BASIS OF SODA WASTES
Yu. KUZNETSOV, RAS Non-linear wave mechanics & technology Center, V. OVCHINNIKOV, Tyumen' State oil & gas University, V. SONIN, «Gazprom» JSC, R. SUKHORUKOV, RAS Institute of machines studies, V. Artamonov, RAS Non-linear wave mechanics & technology Center, V. MASLOV, «Service center Drilling technologies» CSC, I. MAKAROVA, RAS Institute of machines studies
Analysis of chemical production wastes has shown the feasibility of using soda production wastes for controlling the properties of cement and drilling fluids for preparing perforation fluids and liquids during primary cementing, for secondary opening, repair and insulation work, prevention of water and gas manifestations and control. In this article the results of researching water solution based on salt composition as the muffling liquid during repair and rehabilitation - current and capital repairs are given.
Key words: muffling fluid, well, waste, soda salt, salt composition
Анализ состава отходов химических производств показал целесообразность использования отходов производства кальцинированной соды для регулирования свойств тампонажных и буровых растворов, для приготовления перфорационных сред и жидкостей при первичном цементировании, вторичном вскрытии, ремонтно-изоляцион-ных работах, для предупреждения водога-зопроявлений и борьбы с поглощениями.
В России накоплено более 40 млн тонн твердых отходов производства кальцинированной соды, и их количество ежегодно увеличивается на 1 млн тонн. Только в г Стерлитамаке шламонакопители занимают 500 га и аккумулируют в себе более 20 млн тонн отходов. До настоящего времени содовые отходы не нашли практического применения в крупнотоннажных производствах, налицо тенденция их накопления. Вместе с твердыми отходами производство соды сопровождается также большим количеством трудно утилизируемых жидких компонентов в виде раствора солей СаС12 и №С1 в соотношении 2:1. Таких отходов в стерлитамакском производственном объединении «Сода» образуется ежегодно около 17 млн м3, что в значительной степени загрязняет окружающую среду. С подобной проблемой сталкиваются все содовые завода мира. Трудность утилизации связана с большим объемом образующихся отходов, необходимостью разделения хлоридов натрия и кальция, освобождением от примесей и большими энергетическими затратами на обезвоживание.
В данной статье приводятся результаты исследований водных растворов на основе солевой композиции в качестве жидкости глушения при ремонтно-восстановительных работах - текущем и капитальном ремонте.
На первом этапе исследований была проведена оценка растворимости солевой композиции и ее влияния на плотность получаемого раствора. Результаты представлены в табл. 1. Там же представлены аналогичные исследования с растворами на основе хлористого кальция и хлористого натрия, выпускаемых промышленностью.
Слабомутноватый цвет раствора на основе солевой композиции объясняется небольшим содержанием в ее составе активного и хорошо растворимого оксида кальция. Показано, что предельная растворимость солевой композиции несколько меньше хлористого кальция, но больше хлористого натрия. Для более детального изучения проведены дополнительные исследования, в ходе которых готовилась смесь указанных солей (СаС12, №С1) в сочетании 1,5:1 - согласно стехиометрическому составу солевой композиции.
В первом случае готовилась сухая смесь рассматриваемых компонентов, которая затем определенными дозами растворялась в 100 г дистиллированной воды. Во втором случае в воду вначале вводился хлористый натрий, затем хлористый кальций. В третьей серии экспериментов ввод солей осуществлялся в обратном порядке, т. е. вначале вводился хлористый кальций, затем - хлористый натрий. Установлено, что помутнение в первой серии наступило при 20%-ном содержании смеси солей, во второй - при 5%-ном (2%№С1 и 3% СаС12) и в третьей - при 10%-ном (4% СаС12 и 6% №С1) содержании солевых компонентов. Образование осадка в растворе отмечается: в первой и во второй серии экспериментов при 35%-ной концентрации (14% NaCl и 21% СаС12) и в третьей серии - при 30%-ной (18% СаС12 и 12% №С1). Полученные результаты вполне объяснимы
Табл. 1. Растворимость солей и их влияние на плотность раствора
Вид соли Расход соли, кг/м3 Плотность солевого раствора, кг/м3 Характер среды раствора (по общему виду -визуально)
300,0 1156 раствор слабомутный
350,0 1180 раствор слабомутный
407,0 1206 раствор слабомутный
Солевая 455,0 1221 раствор слабомутный
композиция 510,0 1248 раствор слабомутный
553,0 1256 взвесь на грани выпадения осадка
557 1260 быстрооседающая суспензия
1654,5 1100 раствор прозрачен
307,3 1228 раствор прозрачен
CaCl2 385,1 1328 раствор прозрачен
448,4 1340 раствор мутнеет
585,0 1360 наблюдается кристаллический осадок
1073 1070 раствор прозрачен
NaCl 229,4 1147 раствор мутнеет
301,2 1170 наблюдается кристаллический осадок
Табл. 2. Стабильность водных растворов солей
Состав солевых водных растворов Состояние смеси растворов через 24 часа термостатирования при температуре
Солевая композиция (р= 1200 кг/м3)+ пластовая вода прозрачный слегка мутноватый
Солевая композиция (р =1200 кг/м3) + NaCI (р =1150 кг/м3) прозрачный незначительное количество белого осадка
Солевая композиция (р =1200 кг/м3) + СаС12 (р =1300 кг/м3) прозрачный выпадение незначительного количества хлопьев
Солевая композиция (р =1200 кг/м3) + бишофит (р =1200 кг/м3) начинает мутнеть белый осадок
Солевая композиция (р =1200 кг/м3) + АРНК (р = 1438 кг/м3) прозрачный слегка мутнеет
Табл. 3. Влияние различных жидкостей на проницаемость образцов горной породы
Содержание Проницаемость, мкм2 Степень
Состав соли твердой загрязнен-
раствора фазы в растворе начальная(К) конечная(К) ности, %К-К х 100 К
Солевая 15,0 3,6 3,5 2,8
композиция 20,0 4,5 4,3 4,7
(водный раствор) 30,0 5,2 4,8 8,3
СаС12 (водный раствор) 15,0 3,9 3,6 7,7
NaCl (водный раствор) 15,0 4,3 3,9 9,3
Глинистый 5 4,2 3,0 28,6
раствор 10 3,8 2,5 34,3
порошок + вода) 15 4,0 2,8 30,0
с точки зрения теории Ле Шателье, согласно которой растворимость солевой смеси уменьшается при введении более растворимой соли.
Результаты проведенных исследований еще раз показали, что свойства предлагаемой композиции отличны от свойств чистых солей. По-видимому, это обусловлено твердофазными процессами, происходящими при термообработке многокомпонентного отхода содового производства, приводящего к образованию твердых солей и ассоциатов.
При поступлении в пласт фильтрата бурового или там-понажного раствора, а в нашем случае - перфорационной среды, реальным является ее контакт с пластовой жидкостью и при этом не исключается ее взаимодействие с последней. Результатом взаимодействия может явиться образование труднорастворимых соединений, эмульсий и т. д., вызывающих снижение коллекторских свойств пласта. Все это обусловило постановку лабораторных исследований по оценке совместимости предлагаемой перфорационной среды с пластовыми водами. Результаты представлены в табл. 2.
Соотношение солевых растворов было 1:1, плотности растворов взяты максимальными, из условия изучения систем в их предельных состояниях. Анализ полученных данных показывает, что смешение рассмотренных водных растворов солей при термостатировании при температуре 293 К в течении 24 часов, за исключением раствора с солью бишофита, не приводит к каким-либо изменениям общей системы. При повышенной температуре смесь солевой композиции и пластовой жидкости слегка мутнеет, в остальных наблюдается появление осадка. Эти явления объясняются содержанием в составе солевой композиции оксида кальция, растворимость которого с увеличением температуры падает. Кроме того, на процесс оказывает влияние также и общее содержание ионов кальция в системе.
Оценку воздействия жидкостей на коллекторские свойства пласта принято проводить по коэффициенту восстановления проницаемости или степени загрязненности. Для этого нами был взят керновый материал, отобранный из продуктивного пласта.
Определялась проницаемость исходного материала, затем через образцы фильтровались исследуемые жидкости, после чего определялась конечная проницаемость. По полученным показателям рассчитывалась степень загрязненности образцов. Результаты представлены в табл. 3.
Анализ данных показывает, что наибольшая загрязненность - у образцов, обработанных буровым раствором на глинистой основе, наименьшая - у образцов, обработанных водным раствором солевой композиции.
1. Шатов А.А. Утилизация жидких отходов содового производства // Химия и технология воды. Т. 14. № 5. 1992. Киев.
2. Костырин В.И. Тампонажные материалы и химреагенты. М: Недра, 1989. С. 38 - 97.
3. Крашенников С.А. Технология производства кальцинированной соды и очищенного бикарбоната натрия. М.: Высшая школа, 1985. 286 с. ■
Ключевые слова: жидкость глушения, скважина, отходы, сода, солевая композиция
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.