Изменения проницаемости пористых сред в процессах реагентной декольматации

Изменения проницаемости пористой среды, связанные с физико-химическим воздействием на поровые кольматанты, исследовались в ходе фильтрационных экспериментов на об­разцах № 2, 3 и 4. Элементный анализ состава кернов № 2 и 3

под электронным микроскопом показал, что в порах присутст­вуют глинистые вещества каолинитового типа, в образце № 3 глинистость достигает 20 %. Образец № 4, с малым содержа­нием естественной глинистости, предварительно кольматиро-вался искусственно приготовленным глинистым раствором, в результате чего его исходная проницаемость понизилась от 0,01 до 0,001 мкм². Образец № 3 снизил свою исходную прони­цаемость в результате длительной фильтрации воды от 0,25-10"³ до 0,20-10"³ мкм².

Физико-химическое воздействие на глинистый внутрипоро-вый кольматант производили глинокислотой, представляющей собой смесь водных растворов соляной (12 % НС1) и плавико­вой (4 % HF) кислот.

На первом этапе в пористые образцы закачивали 10%-ный раствор соляной кислоты в количестве 1-1,5 объема пор, кото­рый необходим для растворения известковых включений и пре­дотвращения их соединения с плавиковой (фто­ристоводородной) кислотой с образованием твердого осадка CaF₂. Соляная кислота служит также для сохранения кислот­ности раствора и предотвращения внутрипоровых отложений продуктов реакции глин с плавиковой кислотой.

Затем в модель пласта при постоянном расходе был закачан раствор для физико-химического воздействия. По ус­тановлении постоянного перепада давления на модели вклю­чали поле колебаний с частотой 100 Гц и амплитудой колеба­ний 0,6 МПа.

На рис. 3.5.14 представлена кривая изменения проницаемо­сти керна № 4 в ходе простой фильтрации реагентов и при со­вместном колебательном и реагентном воздействии. При за­качке раствора НС1 на первом этапе проницаемость снижается. На втором этапе при закачке глинокислоты первоначальный добавочный спад проницаемости сменяется по прокачке одно­го объема пор некоторым увеличением. Проницаемость стаби­лизируется после прокачки через образец пяти-шести объемов пор глинокислоты. После включения поля колебаний прони­цаемость возрастает и достигает 0,01 мкм².

На последнем этапе, когда осуществляются фильтрацион­ная промывка образца чистой водой и удаление продуктов ре­акции под вибрацией, проницаемость возрастает до 0,0245 мкм², т.е. в результате комплексной обработки достигнута не только очистка образца от искусственного глинистого кольма-танта, но и повысилась в 2,5 раза его начальная проницаемость за счет растворения естественных глин в поровых каналах.

Ak/k₀

		'—
		Я
0,8		^	/
		О	/
		X	/
			/
	=		/
0,6		в	/
	|	g	/
		5S	/
0,4	■\	I	/
	•а	S
0,2	-1	А	/ ! / Включение поля
		/ колебаний
		\у	■ i i i

пор

О

V/K

Рис. 3.5.14. Диаграмма приращения проницаемости пористой среды об­разца № 4 в ходе фильтрации растворов реагентов и под воздействием колеба­тельного поля с частотой 100 Гц и амплитудой 0,6 МПа

Аналогичные исследования проводились с использованием образцов № 2 и 3, проницаемости которых различаются на по­рядок. Результаты этих исследований представлены на рис. 3.5.15 и 3.5.16.

Видно, что характер кривых относительного приращения проницаемости от объема пор закачанных реагентов подобен вышеописанным. Однако если для образца № 2 в конце закачки глинокислоты проницаемость возросла до 0,010 мкм², то для об­разца № 3 она стала равной 0,25-10~³ мкм², т.е. достигла пер­воначального своего значения. После промывки чистой водой и воздействия упругими колебаниями проницаемость образца № 2 возросла до 0,02 мкм², тогда как у образца № 3 так и не изменилась. Очевидно, при большом объемном содержании в порах глинистого материала хорошо вступающие в реакцию с глинокислотой алюмосиликаты растворялись, а разрыхленные микрочастицы кварца и других, плохо реагирующих минера-

Ak/k₀

Выключение поля колебаний

Включение поля колебаний

10

пор

V/K

Рис. 3.5.15. Диаграмма приращения проницаемости пористой среды об­разца № 2 в ходе фильтрации реагентов под воздействием колебательного поля

с частотой 100 Гц и амплитудой 0,6 МПа

лов закупоривали более узкие поровые каналы с защемлением в них коллоидных продуктов реакции. В более крупных кана­лах образца № 2 воздействие упругими колебаниями привело к разрушению структуры коллоидного продукта реакции, сни­жению его вязкости и повышению подвижности. Одновремен­но интенсифицировалось растворение микрочастиц и допол­нительно увеличилась проницаемость. В сильно засоренных продуктами реакции узких каналах образца № 3 движение жидкости прекратилось и последующая промывка чистой во­дой не привела к изменению проницаемости. Поэтому для бо­лее полного растворения глинистого материала и дезинтегра­ции нереагирующих частиц необходимо использовать специ­альный целевой подбор композиции химических реагентов.

Виброволновое воздействие в сочетании с закачкой глино-кислоты позволяет значительно увеличить степень очистки и проницаемость пористой среды, однако без осуществления целевых лабораторных исследований закачку нецелесообразно

Ak/k₀

I

Выключение поля колебаний

О

8

10

пор

V/K

Рис. 3.5.16. Диаграмма приращения проницаемости пористой среды об­разца № 3 в ходе фильтрации реагентов под воздействием колебательного поля

с частотой 100 Гц и амплитудой 0,6 МПа

применять на продуктивных коллекторах с проницаемостью ниже 0,001-0,002 мкм².

* * *

По представленным в гл. 3 результатам экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы.

Воздействие упругими колебаниями оказывает заметное влияние на фильтрационные процессы фазового вытеснения, релаксационные явления, связанные со структурой флюидов и их взаимодействием с твердой фазой коллектора, и явления декольматации пористых сред пластов. При этом выявлена связь между параметрами упругих колебаний и характеристи­ками продуктивного коллектора, определены пороговые зна­чения параметров колебаний, выше которых в пористой среде проявляются фильтрационные явления и эффекты декольмата­ции.

Впервые обнаружено выравнивание фронта вытеснения нефти водой при воздействии упругими колебаниями.

Затем керн насыщали нефтью, прокачивали пять-шесть объемов пор. После двухсуточной выдержки для завершения адсорбцион­ных процессов добавочно фильтровали пять-шесть объемов пор нефти и определяли проницаемость по нефти, снимали расход-но-напорные зависимости при прямой и обратной прокачке, а также при воздействии упругими колебаниями.

После подобной подготовки пористой среды производили закачку модели фильтрата бурового раствора. Затем через 1 сут проводили исследования расходно-напорных характери­стик при воздействии упругими колебаниями. Далее фильтрат вытесняли нефтью при обратной прокачке (имитация вызова притока в скважину) и осуществляли воздействие упругими колебаниями.

Такие же измерения проводились после насыщения порис­той среды нефтью. Было проведено воздействие упругими ко­лебаниями, в результате чего проницаемость по нефти увеличи­лась и составила 3,9-10~³ мкм². Затем в пористую среду был прокачан фильтрат бурового раствора. Результаты исследова­ния зависимости расхода от перепада давления приведены на рис. 3.5.17. Как видно из кривой 1, при фильтрации фильтрата линейный закон уже не соблюдается, что может объясняться наличием у полимерного раствора неньютоновских свойств

р, МПа

Рис. 3.5.17. Зависимость расхода от перепада дав­ления при обратной филь­трации фильтрата буро­во­го раствора:

1 — без воздействия; 2 — при воздействии упругими коле­баниями с частотой 190 Гц и интенсивностью 2200 Вт/м²

0 0,025 0,05 0,075 0,1 Q,cm³Ic

при низких градиентах давления. При воздействии упругими колебаниями фильтрация становится линейной. Упругие коле­бания приводят к разрушению структурной сетки полимерного раствора и вырождению неньютоновских свойств.

Затем фильтрат вытеснялся нефтью при обратной филь­трации. Проницаемость по нефти после вытеснения фильтрата снижалась до 2,3 10~³ мкм², т.е. почти в 2 раза по сравнению с тем, что было до внедрения фильтрата. Присутствие фильтрата в пористой среде приводит к существенному снижению фильтрационных свойств. Воздействие упругими колебаниями вызывает некоторое увеличение подвижности нефти.

Были также проведены опыты по сочетанию упругих коле­баний с закачкой химреагента, в качестве которого использо­вался раствор перхлората натрия. Опыты проводили при фильтрации с постоянным расходом, который задавался плун­жерным прессом. При этом регистрировали перепад давления и объем прокачанной жидкости.

После проведения целого ряда опытов по исследованию фильтрации фильтрата бурового раствора на основе КМЦ и ФХЛС проницаемость керна по нефти составляла 0,1 10~³ мкм². В керн был закачан раствор перхлората натрия. Затем этот раствор вытесняли при обратной фильтрации нефтью. В результате проницаемость возросла до 0,22-10" мкм²; Далее включали воздействие упругими колебаниями, и в результате проницаемость по нефти возросла до 0,31 10" мкм², т.е. при комплексном воздействии проницаемость увеличилась в 3 раза.

Таким образом, результаты опытов свидетельствуют о том, что воздействие упругими колебаниями снижает эффективную вязкость фильтрата бурового раствора и уменьшает влияние его неньютоновских свойств на фильтрацию в пористой среде. При совместном действии химреагентов и упругих колебаний кратно повышается эффективность очистки коллектора.