Геотермаларға ұңғымаларды бұрғылау үшін жуу және тампонажды ерітінділер

Өнімді белдемді ашуға дейін белгілі геологиялық жағдайларда (опырылымдар, жұтылулар) апатсыз жұмыстарды қамтамасыз ететін тазалағыш агенттері қолданады. Ұңғыма оқпанының жеткіліксіз суытылуы кезінде жуу сұйықтығыныңжұтылуын уақытында алдын-ала ескеру ұңғымадан ыстық флюидтың атқылауын алдын-ала болжауға болады. Жуу сұйықтығының атқылауы қатпарлы қысымға, таужыныстардың тұрақтылығына, бұрғылау алаңын қажетті материалдармен қамтамасыз етуге жәнежұмысты ұйымдастыруына тәуелді болады. қарапайым сазды ерітінділер геотермалды ұңғымалар жағдайларында тиімсіз, ал өнімді белдемінде қолданбайды, себебі оларды қолдану ұңғыма оқпанына ыстық флюид келетін арналардың бітілуіне әкеледі. Сазды қабыршақ ~200 °С температура кезінде ұңғыма қабырғасына жабысып қалады және оны жою қиын немесе мүмкін емес.

10.1 сурет. Геотермалды ұңғымалар конструкциясы:

а – Ставрополь аймағы; б – Дагестан; в – Камчатка

Өнімді белдемдерді ашу үшін әртүрлі сазсыз сулы ерітінділер, сулар, аэрацияланған сұйықтықтар, көпіршіктер қолданылады. Тазалағыш агенттер және оның құрамына кіретін химиялық реагенттер термотұрақты, улы емес, ұңғыма оқпанын ластамайтын болуы қажет. термотұрақты химиялық реагенттердің негізгі түрлері төменде берілген:

Химиялық реагент _________Метас М-14 КМЦ-85/600

Термотұрақтылық, °С____170 – 150-160

Химиялық реагент_______К.МЦ-85/700Метасол Лакрис-20

Термотұрақтылық, °С____180 180<280

Тазалағыш агенттер, сонымен қатар қажетті тұрақтылыққа, шығару қабілеттіліге және жоғары температуралы қатпарлы флюидтің агрессивті әрекетіне тұрақты болуы қажет.

ВНИИКРнефте әртүрлі температуралар үшін жуу сұйықтықтарының құрамы шығарылған: М-14ВВ сулы ерітіндінің (0,5-2,0%) = 1000кг/м³ t=220 °С дейін, лакриса-20 сулы ерітнідісі(0,5-2,0%) NaCl (2%) немесе ГКЖ-10 (2%) қоспасы бар, саздардың (2-4%) = 600 950 кг/м³ және СHС₁/₁₀ 3,6 45/90 дПа; лакриса-20 сулы ерітінді (0,5-2%), саз (0,5-5,0%), барит (до 40%) =1000ч-2200 кг/м³, СHС₁/₁₀ 3/6 45/90 дПа. Темірдің лигносульфанаттардың сулы ерітінділері (220°С дейін), әртүрлі лигнин өңімділікті полиакрилаттар (280 °С дейін) қолданыс табуда.

Ауаны қолдану арқылы бұрғылау өнімді белдемді ашуға дейін қолданылады. Құбыраралық кеңістікте көтеру ағысының жылдамдылығы 10 м/с кем болмайды. Шығару жүйесінде орналастырылған диафргаманың көмегімен бу қысымының өзгеруіне үнемі бақылаулар жүргізіледі. Флюидтың жиналу белдемін анықтаған кезінде (өнімді белдем) ұңғыманы аяқтап, пайдалану қондырғыларын орналастырады.

«Сандиа нэйшнл лабораториес» фирмасы (АҚШ) жоғары температуралы ұңғымалар үшін көпіршіктер құрамын зерттеген. Анионды ПАВ – альфаолефинді сульфанотты қолдану тиімділігі белгілі болған. Суда ерігіш биополимерді енгізумен газ-сұйықтықты жүйесінің тұрақтылығы жоғарлаған. Берілген ПАВ кемшілігі – байытылған ерітіндіден көпіршікті алу жарамсыздылығы. 141 °С температура және 21 МПа қысым кезінде тәжірибелік жағдайларда алынған көпіршік жоғары тұрақтылықпен ерекшеленген. Бұл көпіршіктер біршама сұйықтықтың шығыны кезінде де геотермалды ұңғымаларды бұрғылау кезінде тиімді бола алады.

Ұңғыманың кейін сәтті пайдалануы оның тампождау беріктілігіне тәуелді болады. Грифондардың түзілуін алдын-ала ескеру мақсатында құбыраралық кеңістікті сапалы нығыздап, оның беріктілігін тексереді. Отандық тәжірибеде тұтқырлықтық ретінде келесі материалдар қолданылады:

1) тампонажды шлакоқұмды цемент ШПЦС (ТУ 39-9-27-71), ол кварцті құмы бар жұқа ұнтақталған (доменді, ферромарганцелі және т.б.) шлак түрінде берілген. 200 °С жоғары температурада негізгі компоненттердің қатынасы 1:1 тең. Ерітіндінің тұрақтылығын жоғарлату үшін кейде бентонитті (құрғақ қоспа салмағынан 12,5% дейін) қосады. 100-120 °С температураға дейін берілген тампонажды қоспаға қату интенсификаторын – портландцементті (10 % дейін) қосады;

2) 80 нен 220 °С дейін температуралы ұңғымалар үшін УШЦ-120, УШЦ2-120, УШЦ1-200, УШЦ2-200 маркалы ауырлатылған шлакты цемент УЩЦ (ТУ 39-9-25-71 МНП);

3) жоғары температуралы ұңғымалар үшін белитті-кремнеземді цемент БКЦ (ТУ 21-1-3-67), ол глинозем, сода (1-5%) және нефелинді материалдан қалдық, сонымен қатар кварцті құмнан (70-30%) қоспа түрінде берілген. 160-200 °С температура және 6-7 МПа қысым кезінде БКЦ ерітіндінің қату уақыты 1,5-4,5 сағ, аяғы – 10 сағ құрайды, В/Ц 0,38 0,42.

НИИцементте Камчатка жағдайлары үшін 1:1-ден 3:1 дейінгі қатынаста кварцқұрамды компоненттің қоспасы бар глиноземді өңдіру нефелинді қалдық негізінен тампонажды цемент жасақталған. Тампонажды материал құрамына гидрогранатты шлак енгізу ұсынылған. Тәжірибелік мәліметтер бойынша тампонажды ерітінділерді 250 °С дейін қолданады.

«Аксиденталь геотермаль инк» және «Ситиз сервис ойл энд газ» фирмалармен жоғары забойлық температуралар мен коррозиялық-белсеңді газдары бар ұңғымаларда шегендеу бағанасын сәтті цементтеу үшін азотты және модифицирленген пеноцементтер ұсынылған. Олардың көмегімен жуу сұйықтығының жұтылу белдемдері жойылады – азотты айдау кезінде тығыздылығы ~ 1000 кг/м³ және жоғары температурасы тұрақты цементті ерітіндіні алады. Модифицирленген пеноцемент тампонажды ерітінді ұңғыма сағасына дейін көтерілмеген жағдайларда бағаналарды цементтеу үшін қолданылады.

Геотермалды белдемді сәтті ашудың негізгі жағдайларына бағаналар артына ыстық су мен бу ағыстарын ағып кетуін алдын-ала ескеру үшін құбыраралық кеңістікті жақсы, жоғары сапалы цементтеу жатады.