Гелеобразующие композиции на основе нефелина и соляной кислоты

Исходными реагентами для получения гелеобразующей композиции являются нефелиновый концентрат (ТУ 113-12-54— 89), техническая соляная кислота (ГОСТ 3118—77) и вода пресная или закачиваемая в системе ППД. При приготовлении рабочих растворов соляной кислоты рекомендуется использовать стандартные ингибиторы коррозии, предназначенные для проведения соляно-кислотных обработок скважин.

Очевидно, что технологическая и экономическая эффективность применения гелеобразующих композиций на основе нефелина и соляной кислоты зависит от объема закачиваемого раствора на единицу толщины пласта. Увеличение объемов закачки связано с удорожанием обработки скважин, а уменьшение может не дать желаемых результатов. Поэтому следует предположить, что существует некоторое оптимальное значение удельных объемов закачки гелеобразующих растворов как для нагнетательных, так и для добывающих скважин. Определение этого важного параметра технологии процесса теоретическим путем или в лабораторных условиях не представляется возможным. Поэтому одной из важнейших задач промысловых экспериментов является оценка оптимальных объемов закачки гелеобразующих растворов в различных геолого-физических и технологических условиях. В связи с этим на первоочередных объектах объем рабочих растворов соответствующих концентраций предварительно устанавливается из расчета 5—10 м³ на 1 м перфорированной толщины пласта и уточняется, исходя из заданного радиуса распространения образуемой оторочки в пласте. Приготовление раствора композиции производится в емкостях вместимостью 15—50 м³ на специализированной базе НГДУ или непосредственно у скважины.

Для приготовления и закачки в пласт композиции необходимо использовать кислотостойкие емкости и насосные агрегаты. В экспериментах использовались следующие передвижные агрегаты и технические средства: цементировочные агрегаты ЦА-320; кислотовоз; смеситель; емкость для приготовления гелеобразующей композиции.

Технологическая схема размещения агрегатов и технических средств при закачке растворов композиции на основе нефелина и соляной кислоты представлена на рис.9. Нефелиновый концентрат и вода подаются в емкость 4 для приготовления водного раствора нефелина. Объем воды определяется предусмотренной концентрацией соляной кислоты, необходимой для получения гелеобразующей системы.

3

1 2

4 6 7

5

Рис.9. Схема приготовления гелеобразующего состава на основе нефелина и соляной кислоты:

1- скважина; 2 – задвижка; 3- кислотовоз; 4- емкость; 5- агрегат ЦА-320; 6-смеситель; 7- машина с нефелином

Раствор соляной кислоты набирается в емкость 4 агрегата ЦА-320 5 и с его помощью подается одновременно с нефелином, поступающим с цементировочного агрегата 7 в смеситель 6, представляющий собой эжектор для приготовления цементных растворов. Агрегат ЦА-320 5 перемешивает раствор в емкости. Из смесителя водокислотно-нефелиновая система поступает в емкость 4, где происходит взаимодействие между нефелином и кислотой, в результате чего получается гелеобразующая композиция. Необходимое время взаимодействия нефелина и раствора соляной кислоты составляет 50—60 мин. В процессе взаимодействия реагентов должно производиться перемешивание раствора путем циркуляции его в емкости 4 с помощью агрегата 5. Готовый раствор закачивается в скважину с помощью агрегата ЦА-320 при постоянном контроле за давлением нагнетания.

Перед закачкой гелеобразующей композиции скважина проверяется на герметичность опрессовкой, производится промывка закачиваемой водой для удаления грязи из ствола скважины. Производится обвязка наземного оборудования, опрессовка его на полуторакратное ожидаемое рабочее давление.

Выполняются термометрические и дебитометрические исследования, позволяющие построить профили приемистости вскрытого интервала пласта. Для предварительной очистки призабойной зоны пласта и некоторого увеличения приемистости скважины при необходимости возможна закачка в пласт 8—10 м³ 3—5%-ного раствора соляной кислоты за сутки до нагнетания гелеобразующей композиции. После закачивания расчетного объема гелеобразующего раствора в скважину и продавливания его в пласт на заданную глубину водой устье нагнетательной скважины перекрывается, скважина останавливается на время, необходимое для гелеобразования в пластовых условиях. Через 3 сут скважина переводится под закачку с помощью агрегата ЦА-320, посредством чего обеспечивается постепенный переход на установившийся режим работы скважины. После выхода скважины на установившийся режим она переводится под закачку от КНС. При проведении работ в осенне-зимнее время при температуре окружающего воздуха ниже 10 °С раствор соляной кислоты необходимо предварительно нагревать до 28—30 °С с помощью парового нагревателя.

Контроль за качеством и концентрацией закачиваемого в пласт раствора осуществляется путем отбора и анализа проб из емкости в процессе приготовления методом тонкослойной хроматографии.

При закачке гелеобразующих композиций в водонагнетательные скважины возможны осложнения в связи со значительным уменьшением приемистости. В связи с этим путем проведения дополнительных измерений и лабораторных экспериментов для восстановления приемистости скважины был предложен ряд реагентов: закачиваемая вода и слабый раствор соляной кислоты или слабощелочной раствор дистиллярной жидкости для промывки скважины от остатков гелеобразующей композиции. Для растворения композиции могут быть использованы слабые (0,2—0,5% по массе) растворы щелочи, применение которых в результате увеличения рН среды превращает гель поликремниевых кислот в натриевую соль кремниевой кислоты — обычное жидкое стекло. В этом случае получается более подвижная форма той же кремниевой кислоты. Если эти мероприятия не дают эффекта, может быть применен бифторид аммония. Этот реагент при контакте с гелем поликремниевых кислот дает прозрачный раствор, содержащий фтористый кремний. В результате данной обработки может быть полностью разрушен гель во всем объеме, так как образуется новое водорастворимое соединение. Для обработки требуется незначительная концентрация реагента. Таким образом, для восстановления приемистости скважин возможны следующие операции:

очистка забоя от остатков композиции методом обратной промывки водой с применением кислотных ванн 10%-ным раствором соляной кислоты с последующей двухкратной декомпрессией;

последовательное нагнетание закачиваемой воды до полного заполнения затрубного пространства и 4—5 м³ 0,2—0,5% по массе раствора каустической соды (гидроокиси натрия). Выдержка на реагирование в течение 15—20 мин. Последующее вытеснение закачиваемой водой.