Поверхностно-активные агенты

Поверхностно-активные агенты, по-английски "surfactants"- термин, образовавшийся в результате сокращения фразы "a surface active agents". Поверхностно- активные агенты используются для изменения характеристик на границах раздела сред жидкости-жидкость или жидкости-газ. Поверхностно-активные агенты могут быть как гидрофобными (нефтерастворимыми), так и гидрофильными (воднорастворимыми). Но поверхностно-активные агенты могут изменять смачиваемость породы. Так как порода, смоченная водой, позволяет нефти протекать мимо легче, чем порода, смоченная нефтью, следует обязательно удостовериться, что породы пласта не смочились нефтью во время закачки поверхностно-активных агентов в пласт.

Выбор поверхностно-активных агентов должен основываться на лабораторном тестировании или промысловых данных (поведении скважины).

Существует разница между породами, смоченными водой и нефтью, и как показали лабораторные исследования, по мере возрастания проницаемости пласта для воды понижается проницаемость для нефти. Таким образом, смоченные нефтью породы могут значительно снизить продуктивность пласта. Есть три главных типа поверхностно-активных агентов:

• не ионные,

• катионные,

• анионные.

Не ионные поверхностно-активные агенты (такие, как F75N и F40) электрически нейтральны, но очень хорошо улучшают смачиваемость материала водой. Они понижают поверхностное натяжение до 20 - 25 дин на сантиметр.

Катионные поверхностно-активные агенты (такие, как F78) также улучшают смачиваемость материала водой, но имеют положительный заряд, в то время как анионные поверхностно-активные агенты) (такие, как F52-1) улучшают смачиваемость материала водой, не растворяются в нефти и имеют отрицательный заряд.

Стабилизаторы температуры используются для предотвращения разложения жидкостей на водной основе при температурах выше 120°С. Стабильность температуры зависит от типа и концентрации используемого полимера, значения рН жидкости и от присутствия в жидкости разрушителей геля. Обычно разрушители геля не используются в высокотемпературных скважинах, так как высокие температуры разрушают поперечные связи полимеров и без разрушителей геля.

Тиосульфат натрия (J353) и К46 являются наиболее распространенными стабилизаторами температуры. Лабораторные исследования показывают, что требуется лишь незначительная концентрация К46, чтобы достичь стабилизации. В большинстве случаев только 5% от объема К46 добавляется в гидроксипропилгуаровый гель и только 2% в полисахаридный гель.

Заключение

В этом разделе были рассмотрены наиболее распространенные добавки в жидкости для гидроразрыва пласта:

• бактерициды (такие, как Bio-Clear -1000, которые препятствуют росту или М290, которые убивают существующие бактерии),

• разрушители геля (которые расщепляют связанные жидкости),

• буферные растворы (которые используются для регулирования сгущения,

стабилизаторы неустойчивых глин (такие, как CCS-10 и NC-100),

• добавки для снижения водоотдачи (такие, как J418и J84),

• понизители трения (специальные гели, которые уменьшают трение в трубах),

• деэмульгаторы (такие, как FS-100 и NE-201),

• поверхностно-активные вещества (такие, как S75, U78 и F40),

• стабилизаторы температуры (такие J353 и К46)

Расклинивающие агенты

Расклинивающие агенты - это материалы, используемые для того, чтобы удерживать трещину в открытом состоянии и создавать канал высокой проницаемости. Они образуют слой в трещине, толщина которого в поперечном сечении обычно составляет 10-30 зерен расклинивающего агента. Это состояние пласта называется расклинивающая набивка.

Для того чтобы гарантировать высокую проницаемость и увеличить продуктивность после завершения операции гидроразрыва, следует:

• выдержать правильную концентрацию и

• использовать нужный тип расклинивающего агента.

Тип расклинивающего агента, который следует применять, зависит от максимального давления закрытия трещины, в то время как длина и размер трещин (определяющие их объем), которые нужно расклинить, обуславливают количество применяемого расклинивающего агента

Проводимость трещины определяет, как быстро нефть или газ выходит из продуктивного пласта. Проводимость трещины вычисляется как произведение ширины трещины на проницаемость расклинивающего заполнителя. Проводимость = ширина трещины х на проницаемость расклинивающего заполнителя.

Проводимость трещины интересует нас постольку, поскольку она должна отличается от проницаемости пласта. Поэтому, проводимость трещины (и проницаемость расклинивающего агента) должна быть намного больше для продуктивного пласта проводимостью 100 миллидарси, чем для продуктивного пласта про водимостью 0,1 миллидарси.

Относительная проводимость трещины определяется проницаемостью данного пласта, полудлиной трещины, проницаемостью трещины и шириной трещины. Относительная проводимость трещины уменьшается с увеличением длины трещины. Поэтому для оптимизации продуктивности пласта должно быть достигнуто равновесие между характеристиками трещины и свойствами пласта.

Если относительная проводимость высока (>7), трещина имеет, по существу, бесконечную проводимость. Если относительная проводимость мала (<3), проводимость трещины ограничивает добычу. Очевидно, что если относительная проводимость низка, ширина расклинивающей набивки должна быть увеличена (если это рентабельно). Выбор расклинивающего агента непосредственно влияет на проницаемость трещины. Другие факторы, такие как:

• концентрация полимеров после закрытия трещины,

• движение мелких частиц продуктивной толщи,

• разрушение расклинивающего агента со временем,

так же влияют на проводимость. Чем дольше расклинивающий агент остается в пласте, тем дольше сохраняется остаточная проводимость трещины. Проницаемость трещины расклинивающей набивки зависит от:

• напряжения закрытия,

• проникновения расклинивающего агента в пласт,

• пористости расклинивающей набивки,

• типа и количества полимэра в расклинивающей набивке.

Проницаемость - это степень легкости, с которой добываемые флюиды движутся через расклинивающую набивку. Все факторы, влияющие на проницаемость трещины, связаны с воздействием на открытую пористость расклинивающей набивки. С помощью компьютерной программы Meyer рассчитывается проводимость трещины, исходя из ширины трещины и предполагаемой проницаемости расклинивающей набивки.