Закупоривающая способность глобулярной ВУС, диаметром 7мм,
полученной из 3%-го раствора ПАА
| Величина раскрытия трещины, мм | Давление насоса, МПа, при концентрации FeCl3 | ||
| 3% | 5% | 10% | |
| 1,2 | |||
| Выдавило | 1,2 | ||
| Выдавило | Выдавило | ||
| Выдавило | Выдавило | Выдавило |
Помимо ВУС, в ряде геологоразведочных организаций для кольматации трещин получили распространение полимерные тампонажные материалы (ПТМ), которые могут быть так же, как и ВУС, сформированы из промывочной жидкости, обработанной полимерами. В отличие от ВУС, в ПТМ полимеры за счет их "сшивки" ионами электролитов образуют пространственные термореактивные сетки, устойчивые к разрушающему действию агрессивных вод и температуры.
Существует ряд методов получения ПТМ: метод макроаналогичных превращений, метод полимеризации, метод поликонденсации и др.
Исходными полимерами могут быть эфиры целлюлозы, полисахариды, поливиниловый спирт, акриловые полимеры, в качестве "сшивающего" электролита и инициатора полимеризации (окислителя) могут использоваться, хроматы и бихроматы щелочных металлов аммония. В качестве восстановителя
окислителя: сульфит, бисульфит, гипосульфит натрия, многоатомные спирты, гидрохинон и др.
Процесс макроаналогичных превращений рассмотрен в разделе 5 п. 6. Однако большим недостатком ВУС и ПТМ является высокая стоимость сырья, поэтому были продолжены поиски более дешевого материала. Хорошей закупоривающей способностью, кроме упругих наполнителей, обладают волокнистые наполнители. Исследованию подверглись отходы химволокна красноярских заводов. В табл.12.8. показаны результаты экспериментальных исследований по определению закупоривающей способности химволокна различной фракции в 7%-м глинистом растворе.
Следует отметить, что при малой концентрации и малой длине наполнителя закупоривающая способность невысока. Волокно выносится из трещины вместе с раствором. При высокой концентрации и большой длине волокна при закупоривании трещин малых размеров закупорка трещин происходит в устье щели, не проникая вглубь трещины. Поэтому при выборе наполнителя необходимо предварительно в лабораторных условиях провести экспериментальные исследования с закупоркой трещин необходимой величины.
В связи с незначительным проникновением волокна в трещины был разработан способ кольматации трещин щелочными растворами (гелями) химволокна, обладающими высокой текучестью, способными под воздействием электролитов пластовых вод или спецрастворов образовывать в трещинах волокнистую массу, обладающую высокой закупоривающей способностью.
Для определения эффективности растворов и определения оптимальной концентрации электролита были исследованы пять составов полимерщелочных растворов: ПЩР-1, ПЩР-2, ПЩР-3, ПЩР-4 и ПЩР-5 (табл.12.9)
Таблица 12.8
Закупоривающая способность 7%-го глинистого раствора с отходами химволокна
| Ширина щели, мм | Длина волокна, мм | Давление насоса, МПа, при концентрации волокна | |||
| 0,5% | 1% | 1,5% | 2% | ||
| 1.0 | 0.5 1.0 2.0 | до 5,0 | до 5,0 | до 5,0 | до 5,0 |
| до 5,0 | до 5,0 | до 5,0 | до 5,0 | ||
| до 5,0 | до 5,0 | до 5,0 | до 5,0 | ||
| 2.5 | 0.5 1.0 2.0 3.0 | до 5,0 | до 5,0 | до 5,0 | до 5,0 |
| до 8,0 | до 5,0 | до 5,0 | до 5,0 | ||
| до 1,3 | до 5,0 | до 5,0 | до 5,0 | ||
| до1,6 | до 4,0 | до 5,0 | до 5,0 | ||
| 3.5 | 0.5 1.0 2.0 2.0 | до 0,4 | до 1,6 | до 5,0 | до 5,0 |
| до 0,5 | до 1,0 | до 5,0 | до 5,0 | ||
| до 1,1 | до 2,3 | до 5,0 | до 5,0 | ||
| до 1,5 | до 3,0 | до 4,0 | до 5,0 |
Таблица 12.9
Состав и свойства ПЩР
| ПЩР | Состав, % мас. | Свойства | |||||
| Химволокно | NaOH | ВУ, с | 1/10 Па | В, см3/30мин | PH | r, кг/м3 | |
| ПЩР-1 | Ацетат-5% | 3,3/3,8 | Полная | 12,5 | |||
| ПЩР-2 | Триацетат-5% | 6,5/6,5 | Полная | 12,5 | |||
| ПЩР-3 | Лавсан-5% | Полная | 12,5 | ||||
| ПЩР-4 | Вискозное-5% | 41/50 | 12,5 | ||||
| ПЩР-5 | Нитрон-15% | н/т | --- | 11,8 |
В табл.12.10 показана зависимость объема образованной “ваты” от состава и закупоривающая способность ПЩР.
Процесс закупоривания трещин в лабораторных условиях производился на вышеописанном имитаторе.
Таблица 12.10
Зависимость объема тампонажной смеси от состава ее компонентов
| Тип ПЩР | Добавка воды ПЩР/вода | Добавка электролита СаСl2 (гель/электролит) | Объем образованной массы, % | Закупоривающая способность при давлении 5МПа, мм |
| ПЩР-1 | 1/1 | 5/1 | ||
| 1/1 | 2/1 | |||
| 1/1 | 1/1 | |||
| ПЩР-2 | 1/1 | 5/1 | ||
| 1/1 | 2/1 | |||
| 1/1 | 1/1 | |||
| ПЩР-3 | 2/1 | 5/1 | ||
| 2/1 | 2/1 | |||
| 2/1 | 1/1 | |||
| ПЩР-4 | 1/1 | 2/1 | ||
| 1/1 | 1/1 | |||
| ПЩР-5 | 1/1 | 1/9 | ||
| 1/1 | 1/3 | |||
| 1/1 | 1/1 | |||
| 1/1 | 3/1 | |||
| 1/1 | 5/1 |
Диски опускались в емкость с раствором СаС12, а ПЩР заливалась в цилиндр имитатора сверху. В цилиндр помещался поршень с рукояткой. При перемещении поршня вверх и вниз в трещине происходило перемешивание ПЩР с раствором CaCl2 с образованием волокнистой массы, кольматирующей трещину.
В производственных условиях процесс кольматации можно вести по двухканальной системе: например, по затрубью - раствор электролита по трубам. Подачу ПЩР следует производить последовательно малыми порциями, что будет способствовать полному перемешиванию растворов.