СШИТЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

Разновидностью сшитых полимерных систем являются системы с предварительной обработкой полимера радиационным излучением, что приводит к образованию ряда высокоактивных промежуточных продуктов - ионов, радикалов и электронно-возбужденных состояний. Это позволяет получать материалы с регулируемой кинетикой гелеобразования, однородностью и непрерывностью геля, плавно регулируемыми реологическими свойствами, а самое главное – без необходимо­сти введения дополнительных реагентов-сшивателей. Примерами таких систем являются «Темпоскрин» и «Ритин».

«Темпоскрин» представляет собой порошкообразный полиакриламид, при обработке которого ионизирующим излучением в присутствии кислородсодержащей смеси протекает про­цесс образования гидропероксидных групп, сохраняющихся в объеме и на поверхности частиц порошка полиакриламида. После закачки в пласт происходит распад гидропероксидных групп с дополнительным сшиванием геля. Дополнительный эффект гелеобразования позволяет увеличить объем пласта, подвергнутого воздействию гелевой системы, так как менее вязка первоначально система глубже проникает в пласт, создавая препятствие на путях прорыва воды к добывающим скважинам. Это приводит к увеличению нефтеотдачи и снижению обводненности добываемой нефти.

Еще одной разновидностью радиационно-сшитых полимерных систем является полимерно-гелевая система «Ритин-10». Данный реагент представляет собой смесь радиационно об­работанного полиакриламида и водорастворимого эфира целлю­лозы, например, карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ). При определенных соотношениях КМЦ со сшитым ПАА наблюдается явление си­нергизма. Это приводит к повышенной блокирующей способно­сти реагента и повышению термоокислительной устойчивости в пресных и высокоминерализованных подтоварных водах при температурах выше 80 °С при высоких сдвиговых напряжениях.

Данная технология широко применяется в России на месторождениях ОАО “Лукойл”. Средний технологический эффект – более 1000 т дополнительной нефти на одну скважинно-операции, а период окупаемости затрат на применение технологии составляет 1-3 месяца [7].

Радиационно-сшитые полимерные системы позволяют получить гели с лучшими свойствами и большей стабильностью, но им присуще те же недостатки, что и классическим сшитым полимерным системам.

Водонабухающие полимерные системы

В посление годы в практике водоизоляционных работ широкое распространение получили гидрофильные водонабухающие полимеры (ВНП). Их применение основано на способности гелевых частиц полимера набухать, поглощая воду, сохраняя свою гелеобразную структуру. Благодаря этому набухший полимер способен блокировать пути поступления воды в добывающие скважины.

Водонабухающие полимеры закачиваются в скважины в воде или инертном носителе и, контактируя с водой, набухают, образуя герметичный гелеобразный слой, надежно тампонирующий поровое пространство. В качестве инертной жидкости могут быть использованы дизельное топливо, бензины, полигликоли, глицерин, спирты. В набухшем состоянии, водополимерные суспензии на основе ВНП представляют собой вязко-пластичные системы и характеризуются высокой пластической прочностью. Требуемая скорость гелеобразования достигается путем изменения концентрации полимерной дисперсии, размера полимерных частиц и скорости набухания их в воде.

Обводненность большинства скважин требует проведения водоизоляционных работ, которые могут выполняться с применением водоизолирующих составов. Одним из них является АКОР МГ, к основным характеристикам которого относятся низкая вязкость, близкая к вязкости воды; отверждения в полном объеме; регулируемость времени потери текучести; широкий температурный интервал. Успешность водоизоляционных работ в скважинах с применением состава АКОР МГ составляет 75-85 %, средняя продолжительность эффекта – 1 год. Обработка скважин с использованием водоизолирующего материала – обратной водной эмульсии – с регулируемой вязкостью, зависящей от соотношения дисперсной фазы – дисперсионной среды.

Таблица 2.1.

Водопоглощающие полимеры акриламида «АК 639»

Кроме того, ВНП применяется как дополнительный компо­зит к таким тампонажным составам, как жидкое стекло, гипан, различные силикатные растворы. Также эффективно тампонирование крупных промытых зон в пласте путем закачки водонабухающих полимеров через нагнетательные скважины как в чистом виде, так и в комплексе с другими реагентами. Результаты работ по закачке ВНП в нагнетательные скважины с целью выравни­вания профиля приемистости показывают увеличение добычи нефти в окружающих добывающих скважинах до 1600 т в год.

Составы на основе жидкого стекла с отвердителем являются неселективными, так как отверждение происходит во всем объеме композиции вне зависимости от характера жидкостей, насыщающих пористую среду. Поэтому применение таких композиций наиболее эффективно для ликвидации негерметичности обсадной колонны, изоляции заколонного перетока, отключения отдельных обводнившихся пластов, а также для обработки нагнетательных скважин с целью перераспределения фильтрационных потоков в пласте.

При высокой минерализации пластовых вод используют смесь жидкого стекла и щелочи. В случае низкой минерализации пластовой воды рекомендуется проводить предварительную закачку раствора хлорида кальция (магния) или их продавку в пласт специально подготовленными рассолами.

Для устранения зависимости составов на основе жидкого стекла от минерализации пластовой воды их закачивают вместе с инициатором полимеризации, увеличивающим кислотность состава и приводящим к его отверждению. В качестве инициатора полимеризации применяются растворы кислот, хлорида аммония, сернокислый алюминий, фторосиликаты лития и аммония, кремнефтористый натрий, кремнефтористый аммоний, смесь аммиачной силитры и другие химические вещества.

При обработке скважин гелеобразующими системами на основе силиката натрия (жидкого стекла) происходит селективная изоляция промытых водой зон, а нефтенасыщенные зоны остаются незатронутыми. По мнению авторов, в таких скважинах после того, как их обводненность превысит 95 %, необходимо делать повторную и, возможно, третью обработки вплоть до полной выработки пласта.

Главным преимуществом составов на основе жидкого стекла является их низкая стоимость, позволяющая проводить объемные обработки скважин. Причинами, сдерживающими более масштабное применение жидкого стекла для ограничения водопритока, являются неселективность технологии и сложность проведения обработок при отрицательных температурах.

Список литературы:

1. Клещенко И.И., Григорьев А.В., Телков А.П. Изоляционные работы при заканчивании и эксплуатации нефтяных скважин. М.: Недра, 1998. - 267 с.
2. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти. – М.: 2003. – 816c.
3. Стрижнев К.В. Тампонажные составы для восстановления герметичности эксплуатационных колонн // Нефтяное хозяйство. – 2017.
4. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти. – М.: 2003. – 816c.