Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 [ 89 ] 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

так как потеря незначительной части отфильтровавшейся жидкости будет мало влиять на изменение высоты столба раствора. Следовательно, в описанных условиях водоотдача в пласт происходит под действием переменного перепада давления.

Механизм поступления газа из пласта в скважину вместо фильтрата бурового раствора при локальном снижении давления может быть представлен следующей схемой (рис. 4.7). Фильтрат бурового раствора, попав в пласт, стремится под действием сил гравитации переместиться к его подошве. Газ, находясь выше границ зон а, б (перемещающихся по мере поступления фильтрата), проникает в зону пониженного давления из верхней части пласта. Скорость поступления газа зависит от ряда факторов, влияющих на статическое напряжение сдвига, водоотдачу раствора, проницаемость пласта, его давление и т.д.

Следует отметить, что при изучении фильтрации буровых растворов необходимо учитывать: фильтрацию раствора через корку, предварительно сформированную из данной системы; фильтрацию раствора через корку, образованную из другого раствора.

Особый интерес представляет второй случай, который, в частности, может возникнуть при замене бурового раствора.

Как показали экспериментальные работы, изменение типа бурового раствора может существенно влиять на строение фильтрационной корки и кинетику водоотдачи.

Если под действием перепада давления вместо скоагулиро-вавшейся корки при замене буровых растворов возникает новая, то при условии "зависания" раствора и, следовательно, быстрого прекращения фильтрации места разрыва первоначальной корки могут заполняться дисперсионной средой, выделившейся в результате синерезиса, и служить каналом для проникновения газа в скважину и вышележащие пласты. Ес-

Рис. 4.7. Схема проникновения газа в скважи-

а,б - условная зона фильтрата; , - путь

фильтрата; „ -

филыра1а; „ - путь г

за; % - скопления газа

ли соединившиеся канале! имеют достаточную протяженность по вертикали, то можно ожидать и местное уменьшение давления на пласты.

Приток минерализованной жидкости в скважину в результате возникновения отрицательного перепада давления также может служить причиной коагуляции глинистой корки и образования каналов.

Вследствие того, что дисперсионная среда или пластовая вода, заполняющая каналы, не обладает структурно-механическими свойствами, пузырьки газа могут легко всплывать вверх, увеличиваясь в объеме, и, в частности, накапливаться там, где вышележащий столб промывочной жидкости окажется непроницаемым.

Трудности учета значения водоотдачи по стволу скважины вызваны и тем, что температуры значительно влияют на проницаемость глинистых корок. С глубиной скважины водоотдача как статическая, так и динамическая резко возрастает. Благодаря температурным воздействиям изменяется конфигурация макромолекул реагентов в защитных слоях (Э.Г. Кис-

тер и др.).

Учитывая особенности фильтрации в статических условиях и возникновение притока газа в скважину, можно полагать, что одним из мероприятий по профилактике газопроявлений является использование растворов с малой водоотдачей в широком интервале температур. Кроме того, перед остановкой циркуляции целесообразна длительная промывка скважины для того, чтобы могла сформироваться "динамическая" корка на вновь образованных ее стенках. Это условие также необходимо при замене раствора.

Структурно-механический фактор может лишь способствовать облегчению попадания газа в скважину из пласта, но не является причиной его подсоса. Скорость изменения значения противодавления определяется в данном случае скоростью отфильтровывания жидкости в пласт, т.е. она зависит от водоотдачи раствора, проницаемости сформированной ранее корки и пласта.

Контракционный эффект бурового (глинистого) раствора

Контракция системы твердое вещество -жидкость состоит в эффекте уменьшения суммарного объема смешиваемых веществ. Явление контракции в водной среде присуще многим телам, в том числе и глинам.

Рассмотрим кратко механизм взаимодействия глины и воды, т.е. процесс набухания глин.

В основе явления набухания - увеличения исходного объема вещества благодаря засасыванию и частичному присоединению жидкой среды - лежит действие адсорбционных, осмотических и капиллярных сил. Существуют различные методы изучения причин возникновения процесса набухания веществ: по весовому количеству поглощенной жидкости, увеличению объема исходного вещества, количеству тепла, выделенного при набухании и др. Набухание существенно зависит от природы глин, а также от природы дисперсионной среды, ее полярности. С ростом температуры период и степень набухания глинистых пород уменьшаются, но скорость этого процесса увеличивается.

В результате набухания исходного вещества вследствие увеличения его объема развивается большое давление. Зависимость изменения давления набухания единицы массы глин с течением времени выражается кривой, сходной с изотермой адсорбции. И это закономерно, так как в процессе набухания в основном действуют адсорбционные силы. При поглощении глиной воды или водного раствора электролитов к давлению, вызываемому увеличением объема глины в результате сольватации, добавляется давление воздуха, вытесненного из капилляров. Кроме того, в системе глина - вода происходит внутрикристаллическое набухание, которое является вторичным процессом капиллярного набухания.

Изучение форм связи воды с глинистыми минералами показало, что целесообразно различать: химически связанную, адсорбционно- и капиллярно-связанную воду, а также свободную воду, механически захваченную дисперсионной структурой.

Явление контракции в системе глина - вода в основном определяется свойствами адсорбционно-связанной воды, удерживаемой молекулярными силами на поверхности глинистых частиц.

При сопоставлении явления набухания, которое также обусловлено адсорбцией жидкости, с контракцией следует учитывать, что если исходное вещество (глина) и увеличивает свой объем, то приращение его меньше, чем объем всасываемой жидкости. Давление набухания создается расширяющимся веществом при изменении объема в случае свободного поглощения жидкости из окружающего пространства. Однако если в замкнутом объеме соединить глину и воду, то, не-