Кольматация пород с взрывным воздействием

Исследования по кольматации кернов групп А и Б проводились на установке «Пласт» с использованием глинистых монтмориллонитовых суспензий, обработанных КМЦ и имеющих различную минерализацию. Кольматация и оценка влияния ее на снижение проницаемости кернов осуществлялись путем создания разницы давлений в объеме установки, заполненном глинистой суспензией, и поровом объеме керна. При кольматации перепад давления был направлен из объема установки, заполненном суспензией, в поровый объем керна (репрессия), при оценке влияния кольматации на проницаемость керна – в обратном направлении (депрессия) с использованием в качестве фильтрующейся жидкости светильного керосина.. Кольматация низкоминерализованными суспензиями плоского торца кернов (групп А и Б) без взрывного воздействия, но с созданием высоких репрессий (до 10МПа) не сопровождалась негативными последствиями и их проницаемость полностью восстанавливалась до исходной при минимальных депрессиях (с учётом влияния остаточной воды в образцах группы А).

При совмещении кольматации со взрывным воздействием (взрыв производился в среде глинистого раствора) проницаемость образцов группы Б полностью восстанавливалась при создании минимальных депрессий. В то же время образцы группы А при создании перед взрывом репрессии более 2МПа снижали свою проницаемость в 2 - 2,5 раза и не восстанавливали ее при создании депрессий до 7 – 10 МПа. На рисунке 10 приведены результаты определения относительного коэффициента проницаемости керна после кольматации плоского торца керна без взрывного воздействия и со взрывным воздействием при различных значениях величины репрессии.

Большим числом опытов доказана возможность восстановления проницаемости керна путём быстрого временного снятия гидрообжима. При очень медленном снижении гидрообжима, вплоть до половины его первоначального значения, восстановления проницаемости не отмечалось. В то же время соэдание репрессии на пласт, превышающей 3 МПас последующим снижением этой репрессии до 0,5 – 1МПа с использованием свежей порции глинистого раствора того же состава, что и при взрывной кольматации, позволяло полностью восстановить проницаемость керна.

Значительный объем исследований был выполнен на образцах групп А и Б длиной 150 – 170 мм с просверленным по оси керна каналом, имеющим длину 80 - 100мм, и диаметр- 8-10 мм.

Торец керна, обращённый к взрыву закрывался стальным диском с отверстием того же диаметра, что и просверленный канал.

Значение коэффициента продуктивности канала образцов группы А после кольматации со взрывным воздействием и вызова притока составляло 15- 20 % от его первоначального значения.

.На рисунке №3.11 представлены зависимости для случаев кольматации глинистыми растворами со взрывным воздействием образцов группы А с просверленным каналом. Опыты проведены при репрессии . Значительное снижение коэффициента продуктивности канала К= Q/ΔP_∂ при достаточно большой репрессии при взрыве указывает на разрушение сольватных оболочек у глинистых частиц и, как следствие, осложнение с удалением их из поровых каналов фильтрационным потоком даже при очень больших депрессиях.

Однако, коэффициент продуктивности канала достаточно легко полностью восстанавливался методом повышения и последующего понижения давления в канале.

При этом репрессия могла не превышать 1-2 МПа и снижение её на 30 – 40 % уже обеспечивало удаление всех глинистых частиц из поровых каналов и полное восстановление исходного коэффициента продуктивности. Фактически не требовалось изменять направление фильтрации путём создания репрессии с последующей депрессией.

Полученные эффекты не имели бы места без инерционности процессов, связанных с повышением давления в канале. Действительно повышение давления на глинистую корку приводит к повышению давления в адсорбционных слоях глинистых минералов за счёт перемещения адсорбционных слоёв в зону больших давлений. После снижения давления на глинистую корку движение адсорбционных слоёв остаётся неизменным в течение достаточно длительного времени, что и обеспечивает вынос глинистых минералов из поровых каналов породы. Если бы инерционность процесса отсутствовала, то после снижения давления в канале, адсорбционные плёнки вновь перемещались в сторону большего давления, то есть из канала в породу и вынос глинистых минералов был не возможен. В этой связи, потребовалось проведение специальных исследований для оценки инерционности процесса перемещения адсорбционных плёнок после воздействия на них.

Ещё одна проблема состоит в выяснении причин разрушения сольватных оболочек глинистых частиц при взрывном воздействии на систему глинистые частицы – порода .

0 1 2 3 4 Q см³/с

Введение поливалентных катионов в глинистый раствор оказало сильное влияние на процесс кольматации со взрывным воздействием. Во – первых, с ростом концентрации хлорида кальция относительный коэффициент продуктивности канала снижался в меньшей мере. На рисунке №3.12 приведена зависимость величины относительного коэффициента продуктивности канала от содержания в глинистом растворе CaCl_2.

Во–вторых, полученное снижение коэффициента продуктивности не могло быть восстановлено путём повышения и последующего уменьшения давления в канале. Не оказывала влияния и временная разгрузка керна от гидрообжима. Причиной такого эффекта явилось отложение солей в поровых каналах и на поверхности глинистых частиц.