«Исследование реологических характеристик радиационно-сшитых водорастворимых полимеров ( гуар, гидроксипропилгуар, ксантан ) с целью разработки новых составов для ГРП, бурения и глушения скважин» Российский Государственный Университет (НИУ) нефти и газа им. И. М. Губкина Кафедра технологий химичесих веществ для нефтяной и газовой промышленности Прохорова Е. В. ХТМ-15-04 Научный руководитель: профессор, д.т.н., Магадова Л.А. Москва 2017 Научный консультант: Малкин Д.Н.
Цель работы : И сследование реологических свойств радиационно-сшитых полимеров, с последующим их использованием в рецептурах для строительства и глушения скважин. Задачи: Изучить литературные данные по методам и целям сшивки радиационным воздействием водорастворимых полимеров. Исследовать основные реологические параметры образцов полимеров после облучения, рассмотреть возможность использования этих полимеров в рецептурах бурения, глушения и гидроразрыва. Проработать возможность использования энзимного деструктора в составе жидкости гидроразрыва, с целью максимальной деструкции в трещине ГРП. Подобрать рабочую концентрацию энзима и уровень водородного показателя жидкости ГРП, в которой деструкция будет максимальной. Разработать состав жидкости ГРП. 2
3 Ксантановая камедь MM - 3млн-15млн Да Гуаровая камедь ММ – 2млн-5млн Да Гидроксипропилгуар ММ - 1,2млн Да
4 Эффективная вязкость растворов ксантановой смолы при 20 0 С сохраняет значения до степени облучения 55,4 кГр ( килоГрей – единица поглощенной дозы ) Эффективная вязкость растворов ксантановой смолы при 80 0 С резко снижается уже при степени облучения 5,1 кГр, что связано с деструкцией полимера Вывод: облучение выше 5,1 кГр разрушает ксантантановый полимер до невозможности применения его в рецептурах для строительства и глушения скважин.
5 Эффективная вязкость является минимальной уже при 20 0 С При дозе облучения 6 кГц время гидратации уменьшается Возможно, что снижение дозы облучения снизит негативное влияние на вязкость
6 В ходе исследования выявлено, что при воздействии минимальной дозы облучения равной 5,1 кГр, ксантановая и гуаровая камеди резко снижают эффективную вязкость, до невозможности применения облученных полимеров в рецептурах для строительства и глушения скважин. Направление работы было скорректировано: Исследование поведения энзимного деструктора в составах жидкостей для гидроразрыва пласта.
7 Фрагмент структуры энзимного деструктора Структурный механизм действия энзима на полисахаридные звенья
8 Выявлена максимальная концентрация энзима (β- маннаназы ) – 0,00005 г / л и для сшивателя «БС-1» и 0,0001 г / л – для «БС-2»
9 t, °C / η, мПа*с при 100 сек−1 25 30 35 40 Сд =0,0000025 г / л 993,68 380,34 198,23 84,02 С д =0,000005 г / л 556,99 246,98 84,56 - В температурном интервале 25-30 °C рекомендуемая концентрация энзимного деструктора 0,0000025 г / л
10 t, °C / η, мПа*с при 100 сек−1 55 65 75 85 95 Сд =0,0001 г / л 993,68 380,34 198,23 84,02 84,02 Максимальная пластовая температура для жидкости разрыва в присутствии энзимного деструктора - 75 °C Реологические исследования геля ГРП в присутствии сшивателя «БС-2» и энзимного деструктора в условиях пластовых температур 55-95 °C
11 Падение эффективной вязкости при снижении рН Зависимость эффективной вязкости от величины рН при различных концентрациях энзимного деструктора
12 Очевидно снижение рН через сутки в присутствии активатора деструкции в количестве 2 мл/л.
13 В ходе исследования выявлено, что при воздействии дозы облучения равной 5,1 кГр, ксантановая и гуаровая камеди резко снижают эффективную вязкость до невозможности применения облученных полимеров в рецептурах для строительства и глушения скважин. В результате работы, подобрана оптимальная концентрация β-маннаназы, которая может быть применима в скважинах с низкой пластовой температурой. Концентрации Сд=0,000025 г/л и Сд=0,0001 г/л являются приемлемыми для сохранения свойств геля и эффективной деструкции, при содержании в составе БС-1 и БС-2, соответственно. Предложено использование активатора деструкции в количестве 2 л/м 3, снижающего рН при увеличении температуры до 65°C. Предложены два типа рецептур 1) С применением сшивателя марки «БС-1» (для 25°C): - « Гелеобразователь ГПГ – 1» – 3 кг/ м 3, - Сшиватель боратный «БС-1» – 3 кг/ м 3, - β-маннаназы водно-спиртовой раствор – 2 л/м 3 ( С д = 0,000025 г/л). 2) С применением сшивателя марки «БС-2» (для 65°C): - « Гелеобразователь ГПГ – 1» – 3 кг/ м 3, - Сшиватель боратный «БС-2» – 3,2 кг/ м 3, - β-маннаназы водно-спиртовой раствор – 2 л/м 3 ( С д = 0,0001 г/л). - Активатор деструкции – 2 л/м 3.
14
Slide-Share